LinkedIn SRE学院：Linux中级课程之存储介质完全指南-优快云博客

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LinkedIn SRE学院：Linux中级课程之存储介质完全指南

school-of-sre linkedin/school-of-sre: 这是一个用于培训软件可靠性工程师（SRE）的在线课程。适合用于需要学习软件可靠性工程和运维技能的场景。特点：内容丰富，涵盖多种软件可靠性工程领域知识，具有实践案例和课程资料。项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/sc/school-of-sre

引言：存储介质在Linux系统中的重要性

在当今数据驱动的时代，存储介质是任何计算系统的核心组件。作为SRE（站点可靠性工程师），深入理解Linux系统中的存储介质管理至关重要。本文将全面解析Linux环境下各种存储设备的管理技术，包括基础操作、文件系统管理、RAID配置以及LVM逻辑卷管理等高级主题。

一、存储设备基础操作

1.1 查看已挂载设备

在Linux中，所有存储设备都需要挂载到文件系统树中才能使用。使用mount命令可以查看当前系统中所有已挂载的存储设备：

$ mount
sysfs on /sys type sysfs (rw,nosuid,nodev,noexec,relatime)
proc on /proc type proc (rw,nosuid,nodev,noexec,relatime)
/dev/sda1 on / type ext4 (rw,relatime,errors=remount-ro)

输出格式解析：

设备名：如/dev/sda1
挂载点：如/（根目录）
文件系统类型：如ext4
挂载选项：如rw,relatime

1.2 创建文件系统

文件系统是操作系统用于明确存储、组织和检索数据的结构化方法。常见的文件系统类型包括：

| 文件系统 | 适用场景 | |---------|---------| | ext4 | Linux标准文件系统，支持日志功能 | | XFS | 高性能文件系统，适合大文件处理 | | NTFS | Windows系统常用，Linux可读写 | | FAT32 | 通用兼容格式，适合U盘等移动设备 |

创建ext4文件系统的命令示例：

$ sudo mkfs -t ext4 /dev/sdb1

重要警告：此操作会清除目标设备上的所有数据，请确保设备为空或数据已备份。

二、设备挂载与卸载

2.1 挂载设备

挂载是将存储设备连接到文件系统树的过程：

$ sudo mkdir /mnt/data
$ sudo mount -t ext4 /dev/sdb1 /mnt/data

2.2 卸载设备

安全卸载设备对于防止数据损坏至关重要：

$ sudo umount /mnt/data

常见问题：如果设备正在使用中（如有进程访问挂载点），卸载会失败。此时可使用lsof命令查找并终止相关进程。

三、自动化挂载配置

对于生产环境，通过/etc/fstab文件实现开机自动挂载是标准实践：

/dev/sdb1  /mnt/data  ext4  defaults  0  2

配置字段说明：

设备标识（UUID或设备路径）
挂载点
文件系统类型
挂载选项
dump备份标志
fsck检查顺序

修改后使用mount -a重新加载配置。

四、文件系统检查与修复

系统异常关机或硬件故障可能导致文件系统损坏。Linux提供了fsck工具进行检查和修复：

$ sudo fsck /dev/sdb1
$ sudo fsck -y /dev/sdb1  # 自动修复错误

fsck返回代码含义：

| 代码 | 含义 | |-----|------| | 0 | 无错误 | | 1 | 错误已修复 | | 2 | 需要重启系统 | | 4 | 未修复的错误 | | 8 | 操作错误 |

五、高级存储技术：RAID

5.1 RAID级别比较

| RAID级别 | 特点 | 最少磁盘数 | 容错能力 | 适用场景 | |---------|------|-----------|---------|---------| | RAID 0 | 条带化，高性能 | 2 | 无 | 临时数据/高性能需求 | | RAID 1 | 镜像，高可用 | 2 | 1块磁盘 | 关键系统盘 | | RAID 5 | 分布式奇偶校验 | 3 | 1块磁盘 | 平衡性能与安全性 | | RAID 6 | 双奇偶校验 | 4 | 2块磁盘 | 高可靠性需求 | | RAID 10 | 镜像+条带化 | 4 | 每组镜像1块 | 数据库等高IO应用 |

5.2 RAID监控命令

查看软件RAID状态：

$ cat /proc/mdstat

获取详细RAID信息：

$ sudo mdadm --detail /dev/md0

六、逻辑卷管理（LVM）

LVM提供了比传统分区更灵活的存储管理方式：

核心概念：

PV (Physical Volume)：物理磁盘或分区
VG (Volume Group)：由多个PV组成的存储池
LV (Logical Volume)：从VG中划分的逻辑卷

优势：

动态调整卷大小
支持在线数据迁移
快照功能
条带化提升性能

基本操作示例：

# 创建物理卷
$ sudo pvcreate /dev/sdb1

# 创建卷组
$ sudo vgcreate my_vg /dev/sdb1

# 创建逻辑卷
$ sudo lvcreate -L 10G -n my_lv my_vg

# 扩展逻辑卷
$ sudo lvextend -L +5G /dev/my_vg/my_lv
$ sudo resize2fs /dev/my_vg/my_lv