12_磁盘管理实战：分区、LVM 与 RAID 配置指南

磁盘管理实战：分区、LVM 与 RAID 配置指南

对 Linux 运维来说，“磁盘” 是数据的 “容器”—— 从新服务器初始化分区，到业务增长后的磁盘扩容，再到企业级数据安全的 RAID 部署，磁盘管理贯穿整个运维生命周期。不少新手会卡在 “分区工具选错”“扩容数据丢失”“RAID 选型混乱” 等问题上。今天这篇文章，带你从 “基础分区” 入手，掌握 LVM 动态扩容解决 “磁盘满” 危机，再到 RAID 高可用部署保障数据安全，形成完整的磁盘管理知识链。

一、基础：磁盘分区工具实战（fdisk vs parted）

新硬盘接入 Linux 后，第一步要做 “分区”—— 就像给仓库划分 “货架区域”，方便后续管理。Linux 常用分区工具是fdisk和parted，两者适用场景不同，需根据硬盘类型选择。

1. 先懂分区表：MBR vs GPT（决定用哪个工具）

分区前需先明确硬盘的 “分区表类型”，这是选择工具的关键：

分区表类型 支持最大硬盘容量 支持最大分区数 适用场景 推荐工具
MBR 2TB 4 个主分区（或 3 主 1 扩展） 小容量硬盘（≤2TB，如旧服务器） fdisk
GPT 18EB（理论值） 128 个主分区 大容量硬盘（＞2TB，如新服务器） parted

实战判断：用

lsblk -f

查看硬盘分区表，若

TYPE

列显示

dos

是 MBR，

gpt

是 GPT；新硬盘默认无分区表，需手动创建。

2. 实战 1：用 fdisk 给 MBR 硬盘分区（以 2TB 以下新硬盘 /dev/sdb 为例）

fdisk轻量易用，适合 MBR 分区表，步骤如下：

步骤 1：查看硬盘状态（确认新硬盘）

lsblk  # 输出示例：/dev/sdb 1.8T 0 disk（无分区，容量1.8TB，符合MBR）

步骤 2：进入 fdisk 交互模式

sudo fdisk /dev/sdb  # 注意：是/dev/sdb（整个硬盘），不是分区

进入后终端提示Command (m for help):，输入对应命令操作。

步骤 3：创建分区（以创建 1 个 100GB 主分区为例）

  1. 输入n（new，新建分区）；

  2. 选择分区类型：输入p（primary，主分区）；

  3. 分区号：默认1（按回车）；

  4. 起始扇区：默认2048（按回车，不建议修改）；

  5. 结束扇区：输入+100G（表示分区大小 100GB，也可输具体扇区数）；

  6. 输入p（print，查看分区表），会显示/dev/sdb1（新创建的分区）。

步骤 4：保存分区表并退出

  1. 输入w（write，保存并退出），若提示 “The partition table has been altered.”，说明保存成功；

  2. 若想放弃操作，输入q（quit，不保存退出）。

步骤 5：格式化分区（创建文件系统）

分区需格式化后才能使用，常用ext4文件系统（兼容好、稳定）：

sudo mkfs.ext4 /dev/sdb1  # 格式化/dev/sdb1为ext4，会提示创建inode、块等信息

步骤 6：挂载分区（让系统识别并使用）

  1. 创建挂载点（如/mnt/data）：

    sudo mkdir -p /mnt/data；

  2. 临时挂载（重启后失效）：

    sudo mount /dev/sdb1 /mnt/data；

  3. 永久挂载（修改/etc/fstab）：

    先获取分区 UUID（避免硬盘序号变化导致挂载失效）：

    blkid /dev/sdb1（输出示例：/dev/sdb1: UUID="abc123..." TYPE="ext4"）；

    编辑/etc/fstab，末尾添加一行：

    UUID=abc123... /mnt/data ext4 defaults 0 0；

    生效配置：sudo mount -a（无报错说明配置正确）。

验证：

df -h /mnt/data  # 显示分区容量、已用/可用空间，说明挂载成功

3. 实战 2：用 parted 给 GPT 硬盘分区（以 4TB 新硬盘 /dev/sdc 为例）

parted支持 GPT 分区表，适合大容量硬盘，步骤如下：

步骤 1：进入 parted 交互模式

sudo parted /dev/sdc

进入后默认显示硬盘信息，提示(parted) 。

步骤 2：创建 GPT 分区表

  1. 输入mklabel gpt（确认创建 GPT，会提示 “Warning: The existing disk label on /dev/sdc will be destroyed...”，输入Yes确认）；

  2. 输入print（查看分区表，显示 “Partition Table: gpt”，说明创建成功）。

步骤 3：创建分区（以 2TB 分区为例）

  1. 输入mkpart primary 0% 50%（primary表示主分区，0%是起始位置，50%是结束位置，4TB 硬盘的 50% 即 2TB）；

    也可按具体容量：mkpart primary 0GB 2048GB；

  2. 输入print，显示/dev/sdc1（2TB 分区）。

步骤 4：退出并格式化挂载

  1. 输入quit退出 parted；

  2. 格式化：sudo mkfs.xfs /dev/sdc1（大容量硬盘推荐 XFS，比 ext4 支持更大文件、性能更好）；

  3. 挂载：同 fdisk 步骤（创建挂载点→临时挂载→永久写入 fstab）。

避坑提醒：

fdisk

不支持 GPT 分区表，若用

fdisk

操作 GPT 硬盘，会提示 “GPT PMBR size mismatch”；同理

parted

操作 MBR 硬盘虽可行，但不如

fdisk

简洁，建议按分区表类型选工具。

二、进阶：LVM 动态扩容（解决 “磁盘满了” 危机）

传统分区最大的问题是 “容量固定”—— 若/var分区满了，只能重新分区或加新硬盘迁移数据，风险高且麻烦。LVM（逻辑卷管理） 能解决这个问题：它将多个物理硬盘 / 分区 “整合” 为一个逻辑卷，后续可随时添加新硬盘扩容，无需中断业务，是企业级扩容的首选方案。

1. LVM 核心概念（用 “仓库” 类比理解）

LVM 组件 类比场景 核心作用 对应命令前缀
PV（物理卷） 仓库的 “砖块”（单个硬盘 / 分区） 将物理磁盘 / 分区转换为 LVM 可管理的单元 pvcreate
VG（卷组） 仓库的 “墙面”（多个砖块组合） 将多个 PV 整合为一个 “资源池”，统一分配容量 vgcreate
LV（逻辑卷） 仓库的 “货架”（从墙面划分） 从 VG 中划分出的 “逻辑分区”，可直接格式化挂载 lvcreate

简单说：PV→VG→LV，LV 相当于 “可动态伸缩的分区”，扩容时只需给 VG 加新 PV，再扩展 LV 即可。

2. 实战：LVM 创建与扩容（以 “/var 目录满了，扩容到 200GB” 为例）

假设现有/dev/sdb1（100GB，已创建为 PV），因/var（挂载在 LV vg01-lv_var）满了，需加新硬盘/dev/sdc1（100GB）扩容。

阶段 1：创建 LVM（初始配置）

若还未创建 LVM，先完成初始配置：

  1. 创建 PV（将/dev/sdb1转为 PV）：

    sudo pvcreate /dev/sdb1（提示 “Physical volume "/dev/sdb1" successfully created.”）；

  2. 创建 VG（将 PV 加入 VG vg01）：

    sudo vgcreate vg01 /dev/sdb1（提示 “Volume group "vg01" successfully created”）；

  3. 创建 LV（从 VG vg01划分 100GB 给 LV lv_var）：

    sudo lvcreate -L 100G -n lv_var vg01（-L指定大小，-n指定 LV 名）；

  4. 格式化 LV 并挂载到/var：

    sudo mkfs.ext4 /dev/vg01/lv_var；

    sudo mount /dev/vg01/lv_var /var（若原/var有数据，需先迁移数据再挂载）；

    永久写入/etc/fstab：/dev/mapper/vg01-lv_var /var ext4 defaults 0 0。

阶段 2：LVM 扩容（添加新 PV 并扩展 LV）

当/var满了（df -h /var显示使用率 100%），用新硬盘/dev/sdc1（100GB）扩容：

步骤 1：将新分区转为 PV
sudo pvcreate /dev/sdc1  # 新PV创建成功

sudo pvs  # 查看PV列表，会显示/dev/sdb1（已用）和/dev/sdc1（空闲）
步骤 2：将新 PV 加入现有 VG（vg01）
sudo vgextend vg01 /dev/sdc1  # 扩展VG，提示“Volume group "vg01" successfully extended”

sudo vgs  # 查看VG，vg01的容量从100GB变为200GB（空闲100GB）
步骤 3：扩展 LV（将 vg01 的空闲容量分配给 lv_var）
\# 方法1：指定扩展大小（如扩展100GB）

sudo lvextend -L +100G /dev/vg01/lv\_var  

\# 方法2：使用VG所有空闲容量（适合想把剩余容量全用上）

sudo lvextend -l +100%FREE /dev/vg01/lv\_var  

\# 验证LV大小

sudo lvs  # lv\_var容量从100GB变为200GB
步骤 4：扩展文件系统（关键！否则 LV 扩容后文件系统不识别）

LV 扩容后，需同步扩展文件系统（ext4 用resize2fs，XFS 用xfs_growfs）：

\# 若LV格式是ext4（本文案例）

sudo resize2fs /dev/vg01/lv\_var  

\# 若LV格式是XFS（需先确认挂载点）

\# sudo xfs\_growfs /var

\# 验证扩容结果

df -h /var  # /var容量变为200GB，使用率下降，扩容成功

避坑提醒：

  1. 扩容前务必备份数据（如用tar打包/var关键数据），避免操作失误导致数据丢失；

  2. resize2fs需在 LV 挂载状态下执行（ext4 支持在线扩容），XFS 也支持在线扩容，但xfs_growfs需指定挂载点而非 LV 路径；

  3. 若 LV 是根分区（/），扩容步骤相同，但需确保系统已安装resize2fs工具（默认已安装）。

三、高可用：RAID 1/5/10 选型与部署（企业数据安全核心）

即使有 LVM 扩容，单块硬盘损坏仍会导致数据丢失 ——RAID（独立磁盘冗余阵列） 通过多块硬盘组合，实现 “数据冗余”（损坏一块硬盘不丢数据）和 “性能提升”（多盘并行读写），是企业级数据安全的核心方案。

1. RAID 1/5/10 核心对比（企业选型关键）

企业常用 RAID 级别是 1、5、10，需根据 “数据重要性”“性能需求”“成本” 选择：

RAID 级别 最少硬盘数 数据冗余机制 容量利用率 读写性能 适用场景 企业案例
RAID 1 2 镜像（两块硬盘数据完全相同） 50%（2 块 1TB→可用 1TB） 读性能略升，写性能不变 重要小容量数据（如系统盘、数据库日志盘） 服务器系统盘（2 块硬盘做 RAID 1）
RAID 5 3 分布式校验（数据 + 校验码分散存于多盘） (n-1)/n（3 块 1TB→可用 2TB） 读性能高，写性能略降（需计算校验） 大容量非实时数据（如文件服务器、备份存储） 办公文件服务器（3 块 4TB 做 RAID 5）
RAID 10 4 先镜像后条带（RAID 1 基础上做 RAID 0） 50%（4 块 1TB→可用 2TB） 读写性能都高（多盘并行） 高 IO、高重要性数据（如数据库主库、核心业务存储） 电商数据库主库（4 块 1TB SSD 做 RAID 10）

选型建议：

  • 系统盘：优先 RAID 1（数据重要，容量需求小，镜像冗余足够）；

  • 文件服务器：选 RAID 5（容量利用率高，成本低，读性能满足需求）；

  • 数据库 / 核心业务：选 RAID 10（IO 性能优先，数据不允许丢失，容忍多块硬盘损坏）；

  • 不推荐 RAID 0（无冗余，一块硬盘坏则数据全丢，仅适合临时缓存）。

2. 实战：用 mdadm 部署 RAID 5（文件服务器场景，3 块 4TB 硬盘）

Linux 下用mdadm工具管理 RAID，步骤如下（以/dev/sdb//dev/sdc//dev/sdd三块硬盘为例）：

步骤 1：安装 mdadm 工具

\# Ubuntu/Debian

sudo apt install mdadm -y

\# CentOS/RHEL

sudo dnf install mdadm -y

步骤 2：创建 RAID 5 阵列

sudo mdadm --create /dev/md0 \  # RAID设备名（通常为/dev/md0\~md15）

           \--level=5 \          # RAID级别5

           \--raid-devices=3 \   # 参与RAID的硬盘数

           /dev/sdb /dev/sdc /dev/sdd  # 参与RAID的硬盘

\# 执行后会提示“Continue creating array? y”，输入y确认

\# 同时会显示RAID创建进度（如“\[===>...........]  resync = 25% (976896000/3907029168 blocks)”）

步骤 3：查看 RAID 状态

\# 方法1：快速查看

cat /proc/mdstat  # 显示md0的状态（resync完成表示创建成功）

\# 方法2：详细查看（推荐）

sudo mdadm --detail /dev/md0  # 显示RAID级别、成员硬盘、容量、容错状态等

成功后State列显示 “clean, degraded, recovering”（创建中）→“clean, active”（创建完成）。

步骤 4：格式化 RAID 阵列并挂载

  1. 格式化（文件服务器推荐 XFS，支持大文件）：

    sudo mkfs.xfs /dev/md0；

  2. 创建挂载点（如/mnt/fileserver）：

    sudo mkdir -p /mnt/fileserver；

  3. 临时挂载：

    sudo mount /dev/md0 /mnt/fileserver；

  4. 永久挂载（写入/etc/fstab）：

    获取 RAID UUID：blkid /dev/md0；

    编辑/etc/fstab，添加：

    UUID=def456... /mnt/fileserver xfs defaults 0 0；

    生效：sudo mount -a。

步骤 5：验证 RAID 容错性（模拟硬盘故障）

企业部署 RAID 后需验证容错能力，避免 “假 RAID” 导致数据丢失：

  1. 模拟硬盘故障（标记/dev/sdb为故障）：

    sudo mdadm --fail /dev/md0 /dev/sdb；

  2. 查看状态：sudo mdadm --detail /dev/md0，/dev/sdb状态变为 “failed”，RAID 开始 “rebuilding”（重构数据，用校验码恢复故障盘数据到其他盘）；

  3. 替换故障硬盘（假设新硬盘为/dev/sde）：

    sudo mdadm --remove /dev/md0 /dev/sdb（移除故障盘）；

    sudo mdadm --add /dev/md0 /dev/sde（添加新盘，RAID 自动重构数据）；

  4. 重构完成后，状态恢复为 “clean, active”，数据无丢失，容错验证成功。

企业级优化：

  1. 配置热备盘：创建 RAID 时加--spare-devices=1 /dev/sde（/dev/sde为热备盘，故障时自动替换）；

  2. 监控 RAID 状态：用mdadm --monitor /dev/md0 --mail=``admin@xxx.com（故障时发邮件告警）；

  3. 定期检查：每周执行sudo mdadm --detail /dev/md0，确保 RAID 无异常。

四、总结：磁盘管理的 “企业级实践框架”

  1. 新服务器初始化：

  • 小硬盘（≤2TB）：fdisk 分区→直接挂载；

  • 大硬盘（＞2TB）：parted（GPT）分区→若需扩容，转为 LVM PV；

  • 系统盘：2 块硬盘做 RAID 1；业务盘：根据需求选 LVM+RAID（如 RAID 5+LVM 扩容）。

  1. 业务增长扩容：

  • 非 LVM 分区：备份数据→新硬盘分区→迁移数据；

  • LVM 分区：加新 PV→扩展 VG→扩展 LV→扩展文件系统（在线完成，不中断业务）。

  1. 数据安全保障：

  • 重要数据：RAID 1/10（优先容错和性能）；

  • 大容量数据：RAID 5（平衡容量和容错）；

  • 核心原则：RAID 不是 “备份”，需结合定期备份（如 rsync 远程备份），避免多盘同时损坏导致数据丢失。

掌握分区、LVM、RAID 这三大工具，你就能应对从 “新服务器部署” 到 “业务扩容” 再到 “数据安全保障” 的全场景磁盘管理需求，无论是中小企业的文件服务器，还是大型企业的数据库存储，都能游刃有余地处理。

posted @ 2025-10-12 18:56  S&L·chuck  阅读(100)  评论(0)    收藏  举报