6.8VDO虚拟数据优化
VDO（Virtual Data Optimize，虚拟数据优化）是一种通过压缩或删除存储设备上的数据来优化存储空间的技术。VDO是红帽公司收购了Permabit公司后获取的新技术，并与2019-2020年前后，多次在RHEL 7.5/7.6/7.7上进行测试，最终随RHEL 8系统正式公布。VDO技术的关键就是对硬盘内原有的数据进行删重操作，它有点类似于我们平时使用的网盘服务，在第一次正常上传文件时速度特别慢，在第二次上传相同的文件时仅作为一个数据指针，几乎可以达到“秒传”的效果，无须再多占用一份空间，也不用再漫长等待。除了删重操作，VDO技术还可以对日志和数据库进行自动压缩，进一步减少存储浪费的情况。
在部署虚拟机或容器时，建议采用逻辑存储与物理存储为10∶1的比例进行配置，即1TB物理存储对应10TB逻辑存储；而部署对象存储时 （例如使用Ceph）则采用逻辑存储与物理存储为3∶1的比例进行配置，即使用1TB物理存储对应3TB逻辑存储。
有两种特殊情况需要提前讲一下。其一，公司服务器上已有的dm-crypt之类的技术是可以与VDO技术兼容的，但记得要先对卷进行加密再使用VDO。因为加密会使重复的数据变得有所不同，因此删重操作无法实现。要始终记得把加密层放到VDO之下。
其二，VDO技术不可叠加使用，1TB的物理存储提升成10TB的逻辑存储没问题，但是再用10TB翻成100TB就不行了。左脚踩右脚，真的没法飞起来。
6.9软硬方式链接
Linux系统中存在软链接和硬链接两种不同的类型。
软链接（soft link）：也叫符号链接（symbolic link），仅仅包含所链接文件的名称和路径，很像一个记录地址的标签。当原始文件被删除或移动后，新的链接文件也会随之失效，不能被访问。可以针对文件、目录设置软链接，跨文件系统进行链接也不是问题。从这一点来看，它与Windows系统的“快捷方式”具有一样的性质。
硬链接（hard link）：可以将它理解为一个“指向原始文件block的指针”，系统会创建出一个与原来一模一样的inode信息块。所以，硬链接文件与原始文件其实是一模一样的，只是名字不同。每添加一个硬链接，该文件的inode个数就会增加1；而且只有当该文件的inode个数为0时，才算彻底将它删除。换言之，由于硬链接实际上是指向原文件block的指针，因此即便原始文件被删除，依然可以通过硬链接文件来访问。需要注意的是，由于技术的局限性，不能跨分区对目录文件进行硬链接。
ln命令用于创建文件的软硬链接，英文全称为“link”，语法格式为“ln [参数]原始文件名 链接文件名”。
ln命令中可用的参数以及作用
参数 | 作用
|
-s
| 创建“符号链接”（如果不带-s参数，则默认创建硬链接）
|
-f
| 强制创建文件或目录的链接
|
-i
| 覆盖前先询问
|
-v
| 显示创建链接的过程
|
第7章 使用RAID与LVM磁盘阵列技术
7.1RAID磁盘冗余阵列
RAID技术通过把多个硬盘设备组合成一个容量更大、安全性更好的磁盘阵列，并把数据切割成多个区段后分别存放在各个不同的物理硬盘设备上，然后利用分散读写技术来提升磁盘阵列整体的性能，同时把多个重要数据的副本同步到不同的物理硬盘设备上，从而起到了非常好的数据冗余备份效果。
7.1.1部署磁盘阵列
在虚拟机中添加4块硬盘设备来制作一个RAID 10磁盘阵列，在虚拟机中添加4块硬盘设备来制作一个RAID 10磁盘阵列。
mdadm命令用于创建、调整、监控和管理RAID设备，英文全称为“multiple devices admin”，语法格式为“mdadm参数 硬盘名称”。
-C参数代表创建一个RAID阵列卡；-v参数显示创建的过程，同时在后面追加一个设备名称/dev/md0，这样/dev/md0就是创建后的RAID磁盘阵列的名称；-n 4参数代表使用4块硬盘来部署这个RAID磁盘阵列；而-l 10参数则代表RAID 10方案；最后再加上4块硬盘设备的名称就搞定了。
mdadm -Cv /dev/md0 -n 4 -l 10 /dev/sdb /dev/sdc /dev/sdd /dev/sde
初始化过程大约需要1分钟左右，期间可以用-D参数进行查看。也可以用-Q参数查看简要信息：
[root@linuxprobe ~]# mdadm -Q /dev/md0
/dev/md0: 39.97GiB raid10 4 devices, 0 spares. Use mdadm --detail for more detail.
等两三分钟后，把制作好的RAID磁盘阵列格式化为Ext4格式：
[root@linuxprobe ~]# mkfs.ext4 /dev/md0
mke2fs 1.44.3 (10-July-2018)
Creating filesystem with 10477056 4k blocks and 2621440 inodes
Filesystem UUID: d1c68318-a919-4211-b4dc-c4437bcfe9da
Superblock backups stored on blocks:
32768, 98304, 163840, 229376, 294912, 819200, 884736, 1605632, 2654208,
4096000, 7962624
Allocating group tables: done
Writing inode tables: done
Creating journal (65536 blocks): done
Writing superblocks and filesystem accounting information: done
随后，创建挂载点，将硬盘设备进行挂载操作：
[root@linuxprobe ~]# mkdir /RAID
[root@linuxprobe ~]# mount /dev/md0 /RAID
[root@linuxprobe ~]# df -h
Filesystem Size Used Avail Use% Mounted on
devtmpfs 969M 0 969M 0% /dev
tmpfs 984M 0 984M 0% /dev/shm
tmpfs 984M 9.6M 975M 1% /run
tmpfs 984M 0 984M 0% /sys/fs/cgroup
/dev/mapper/rhel-root 17G 3.9G 14G 23% /
/dev/sr0 6.7G 6.7G 0 100% /media/cdrom
/dev/sda1 1014M 152M 863M 15% /boot
tmpfs 197M 16K 197M 1% /run/user/42
tmpfs 197M 3.5M 194M 2% /run/user/0
/dev/md0 40G 49M 38G 1% /RAID
再来查看/dev/md0磁盘阵列设备的详细信息，确认RAID级别（Raid Level）、阵列大小（Array Size）和总硬盘数（Total Devices）都是否正确：
[root@linuxprobe ~]# mdadm -D /dev/md0
/dev/md0:
Version : 1.2
Creation Time : Wed Jan 13 08:24:58 2021
Raid Level : raid10
Array Size : 41908224 (39.97 GiB 42.91 GB)
Used Dev Size : 20954112 (19.98 GiB 21.46 GB)
Raid Devices : 4
Total Devices : 4
Persistence : Superblock is persistent
Update Time : Thu Jan 14 04:49:57 2021
State : clean
Active Devices : 4
Working Devices : 4
Failed Devices : 0
Spare Devices : 0
Layout : near=2
Chunk Size : 512K
Consistency Policy : resync
Name : localhost.localdomain:0 (local to host linuxprobe.com)
UUID : 289f501b:3f5f70f9:79189d77:f51ca11a
Events : 17
Number Major Minor RaidDevice State
0 8 16 0 active sync set-A /dev/sdb
1 8 32 1 active sync set-B /dev/sdc
2 8 48 2 active sync set-A /dev/sdd
3 8 64 3 active sync set-B /dev/sde
如果想让创建好的RAID磁盘阵列能够一直提供服务，不会因每次的重启操作而取消，那么一定要记得将信息添加到/etc/fstab文件中，这样可以确保在每次重启后RAID磁盘阵列都是有效的。
[root@linuxprobe ~]# echo "/dev/md0 /RAID ext4 defaults 0 0" >> /etc/fstab
[root@linuxprobe ~]# cat /etc/fstab
#
# /etc/fstab
# Created by anaconda on Tue Jul 21 05:03:40 2020
#
# Accessible filesystems, by reference, are maintained under '/dev/disk/'.
# See man pages fstab(5), findfs(8), mount(8) and/or blkid(8) for more info.
#
# After editing this file, run 'systemctl daemon-reload' to update systemd
# units generated from this file.
#
/dev/mapper/rhel-root / xfs defaults 0 0
UUID=2db66eb4-d9c1-4522-8fab-ac074cd3ea0b /boot xfs defaults 0 0
/dev/mapper/rhel-swap swap swap defaults 0 0
/dev/cdrom /media/cdrom iso9660 defaults 0 0
/dev/md0 /RAID ext4 defaults 0 0
7.1.2损坏磁盘阵列及修复
在确认有一块物理硬盘设备出现损坏而不能再继续正常使用后，应该使用mdadm命令将其移除，然后查看RAID磁盘阵列的状态，可以发现状态已经改变：
[root@linuxprobe ~]# mdadm /dev/md0 -f /dev/sdb
mdadm: set /dev/sdb faulty in /dev/md0
[root@linuxprobe ~]# mdadm -D /dev/md0
/dev/md0:
Version : 1.2
Creation Time : Thu Jan 14 05:12:20 2021
Raid Level : raid10
Array Size : 41908224 (39.97 GiB 42.91 GB)
Used Dev Size : 20954112 (19.98 GiB 21.46 GB)
Raid Devices : 4
Total Devices : 4
Persistence : Superblock is persistent
Update Time : Thu Jan 14 05:33:06 2021
State : clean, degraded
Active Devices : 3
Working Devices : 3
Failed Devices : 1
Spare Devices : 0
Layout : near=2
Chunk Size : 512K
Consistency Policy : resync
Name : localhost.localdomain:0 (local to host localhost.localdomain)
UUID : 81ee0668:7627c733:0b170c41:cd12f376
Events : 19
Number Major Minor RaidDevice State
- 0 0 0 removed
1 8 32 1 active sync set-B /dev/sdc
2 8 48 2 active sync set-A /dev/sdd
3 8 64 3 active sync set-B /dev/sde
0 8 16 - faulty /dev/sdb
刚刚使用的-f参数是让硬盘模拟损坏的效果。为了能够彻底地将故障盘移除，还要再执行一步操作：
[root@linuxprobe ~]# mdadm /dev/md0 -r /dev/sdb
mdadm: hot removed /dev/sdb from /dev/md0
在RAID 10级别的磁盘阵列中，当RAID 1磁盘阵列中存在一个故障盘时并不影响RAID 10磁盘阵列的使用。当购买了新的硬盘设备后再使用mdadm命令予以替换即可，在此期间可以在/RAID目录中正常地创建或删除文件。更换硬盘后再次使用-a参数进行添加操作，系统默认会自动开始数据的同步工作。使用-D参数即可看到整个过程和进度（用百分比表示）：
[root@linuxprobe ~]# mdadm /dev/md0 -a /dev/sdb
mdadm: added /dev/sdb
[root@linuxprobe ~]# mdadm -D /dev/md0
/dev/md0:
Version : 1.2
Creation Time : Thu Jan 14 05:12:20 2021
Raid Level : raid10
Array Size : 41908224 (39.97 GiB 42.91 GB)
Used Dev Size : 20954112 (19.98 GiB 21.46 GB)
Raid Devices : 4
Total Devices : 4
Persistence : Superblock is persistent
Update Time : Thu Jan 14 05:37:32 2021
State : clean, degraded, recovering
Active Devices : 3
Working Devices : 4
Failed Devices : 0
Spare Devices : 1
Layout : near=2
Chunk Size : 512K
Consistency Policy : resync
Rebuild Status : 77% complete
Name : localhost.localdomain:0 (local to host localhost.localdomain)
UUID : 81ee0668:7627c733:0b170c41:cd12f376
Events : 34
Number Major Minor RaidDevice State
4 8 16 0 spare rebuilding /dev/sdb
1 8 32 1 active sync set-B /dev/sdc
2 8 48 2 active sync set-A /dev/sdd
3 8 64 3 active sync set-B /dev/sde
7.1.3磁盘阵列+备份盘
RAID 10磁盘阵列中最多允许50%的硬盘设备发生故障，但是存在这样一种极端情况，即同一RAID 1磁盘阵列中的硬盘设备若全部损坏，也会导致数据丢失。换句话说，在RAID 10磁盘阵列中，如果RAID 1中的某一块硬盘出现了故障，而我们正在前往修复的路上，恰巧该RAID 1磁盘阵列中的另一块硬盘设备也出现故障，那么数据就被彻底丢失了。
完全可以使用RAID备份盘技术来预防这类事故。该技术的核心理念就是准备一块足够大的硬盘，这块硬盘平时处于闲置状态，一旦RAID磁盘阵列中有硬盘出现故障后则会马上自动顶替上去。
现在创建一个RAID 5磁盘阵列+备份盘。在下面的命令中，参数-n 3代表创建这个RAID 5磁盘阵列所需的硬盘数，参数-l 5代表RAID的级别，而参数-x 1则代表有一块备份盘。当查看/dev/md0（即RAID 5磁盘阵列的名称）磁盘阵列的时候，就能看到有一块备份盘在等待中了。
[root@linuxprobe ~]# mdadm -Cv /dev/md0 -n 3 -l 5 -x 1 /dev/sdb /dev/sdc /dev/sdd /dev/sde
mdadm: layout defaults to left-symmetric
mdadm: layout defaults to left-symmetric
mdadm: chunk size defaults to 512K
mdadm: size set to 20954112K
mdadm: Defaulting to version 1.2 metadata
mdadm: array /dev/md0 started.
[root@linuxprobe ~]# mdadm -D /dev/md0
/dev/md0:
Version : 1.2
Creation Time : Thu Jan 14 06:12:32 2021
Raid Level : raid5
Array Size : 41908224 (39.97 GiB 42.91 GB)
Used Dev Size : 20954112 (19.98 GiB 21.46 GB)
Raid Devices : 3
Total Devices : 4
Persistence : Superblock is persistent
Update Time : Thu Jan 14 06:14:16 2021
State : clean
Active Devices : 3
Working Devices : 4
Failed Devices : 0
Spare Devices : 1
Layout : left-symmetric
Chunk Size : 512K
Consistency Policy : resync
Name : localhost.localdomain:0 (local to host localhost.localdomain)
UUID : cf0c34b6:3b08edfb:85dfa14f:e2bffc1e
Events : 18
Number Major Minor RaidDevice State
0 8 16 0 active sync /dev/sdb
1 8 32 1 active sync /dev/sdc
4 8 48 2 active sync /dev/sdd
3 8 64 - spare /dev/sde
将部署好的RAID 5磁盘阵列格式化为Ext4文件格式，然后挂载到目录上，之后就能够使用了：
由3块硬盘组成的RAID 5磁盘阵列，其对应的可用空间是n-1，也就是40GB。热备盘的空间不计算进来，平时完全就是在“睡觉”，只有在意外出现时才会开始工作。
我们再次把硬盘设备/dev/sdb移出磁盘阵列，然后迅速查看/dev/md0磁盘阵列的状态，就会发现备份盘已经被自动顶替上去并开始了数据同步。RAID中的这种备份盘技术非常实用，可以在保证RAID磁盘阵列数据安全性的基础上进一步提高数据可靠性。所以，如果公司不差钱的话，还是买上一块备份盘以防万一吧。
[root@linuxprobe ~]# mdadm /dev/md0 -f /dev/sdb
mdadm: set /dev/sdb faulty in /dev/md0
[root@linuxprobe ~]# mdadm -D /dev/md0
/dev/md0:
Version : 1.2
Creation Time : Thu Jan 14 06:12:32 2021
Raid Level : raid5
Array Size : 41908224 (39.97 GiB 42.91 GB)
Used Dev Size : 20954112 (19.98 GiB 21.46 GB)
Raid Devices : 3
Total Devices : 4
Persistence : Superblock is persistent
Update Time : Thu Jan 14 06:24:38 2021
State : clean
Active Devices : 3
Working Devices : 3
Failed Devices : 1
Spare Devices : 0
Layout : left-symmetric
Chunk Size : 512K
Consistency Policy : resync
Name : localhost.localdomain:0 (local to host localhost.localdomain)
UUID : cf0c34b6:3b08edfb:85dfa14f:e2bffc1e
Events : 37
Number Major Minor RaidDevice State
3 8 64 0 active sync /dev/sde
1 8 32 1 active sync /dev/sdc
4 8 48 2 active sync /dev/sdd
0 8 16 - faulty /dev/sdb
7.1.4删除磁盘阵列
可以用“mdadm /dev/md0 -f /dev/sdb -r /dev/sdb”这一条命令搞定。但是，在早期版本的服务器中，这条命令中的-f和-r不能一起使用，因此保守起见，还是一步步地操作吧。
[root@linuxprobe ~]# umount /RAID
[root@linuxprobe ~]# mdadm /dev/md0 -f /dev/sdc
mdadm: set /dev/sdc faulty in /dev/md0
[root@linuxprobe ~]# mdadm /dev/md0 -f /dev/sdd
mdadm: set /dev/sdd faulty in /dev/md0
[root@linuxprobe ~]# mdadm /dev/md0 -f /dev/sde
mdadm: set /dev/sde faulty in /dev/md0
[root@linuxprobe ~]# mdadm /dev/md0 -r /dev/sdb
mdadm: hot removed /dev/sdb from /dev/md0
[root@linuxprobe ~]# mdadm /dev/md0 -r /dev/sdc
mdadm: hot removed /dev/sdc from /dev/md0
[root@linuxprobe ~]# mdadm /dev/md0 -r /dev/sdd
mdadm: hot removed /dev/sdd from /dev/md0
[root@linuxprobe ~]# mdadm /dev/md0 -r /dev/sde
mdadm: hot removed /dev/sde from /dev/md0
停用整个RAID磁盘阵列，咱们的工作就彻底完成了：
[root@linuxprobe ~]# mdadm --stop /dev/md0
mdadm: stopped /dev/md0
[root@linuxprobe ~]# ls /dev/md0
ls: cannot access '/dev/md0': No such file or directory
