LVM 与 RAID 存储管理：卷管理、快照与软阵列运维

物理卷 PV   ← 一块磁盘或一个分区（/dev/sdb、/dev/sdb1）
   ↓ 归入
卷组 VG     ← 一个「存储池」，由若干 PV 组成（vg0）
   ↓ 切出
逻辑卷 LV   ← 从池里切出的「虚拟分区」（/dev/vg0/data），可格式化、挂载

/dev/sdb ─┐
          ├─→ VG: vg0 ─→ LV: lv_data (100G) ─→ mkfs.xfs ─→ /data
/dev/sdc ─┘            └─→ LV: lv_log  (20G)  ─→ mkfs.ext4 ─→ /log

# 1. 创建物理卷
sudo pvcreate /dev/sdb /dev/sdc
sudo pvs                       # 查看 PV 概览

# 2. 创建卷组（把两块盘合成一个池）
sudo vgcreate vg0 /dev/sdb /dev/sdc
sudo vgs                       # 查看 VG 容量与剩余

# 3. 从池里切逻辑卷
sudo lvcreate -L 100G -n data vg0     # 固定大小 100G
sudo lvcreate -l 100%FREE -n log vg0  # 剩余全部给 log

# 4. 格式化并挂载
sudo mkfs.xfs /dev/vg0/data
sudo mkdir -p /data && sudo mount /dev/vg0/data /data

# 5. 写入 fstab 持久化
echo "/dev/vg0/data /data xfs defaults,noatime 0 0" | sudo tee -a /etc/fstab

# 查看全景
pvs ; vgs ; lvs
lsblk                            # 块设备树（能看出 LVM 层级）
lvdisplay /dev/vg0/data          # 单卷详情

# 场景一：VG 还有空闲空间，直接扩 LV
sudo lvextend -L +50G /dev/vg0/data          # 加 50G
sudo xfs_growfs /data                        # XFS 在线扩容
# 或 ext4：sudo resize2fs /dev/vg0/data

# 场景二：VG 空间不够，先加一块盘进池
sudo pvcreate /dev/sdd
sudo vgextend vg0 /dev/sdd                   # 池子变大
sudo lvextend -l +100%FREE /dev/vg0/data
sudo xfs_growfs /data

# 一条命令搞定「扩卷 + 扩文件系统」
sudo lvextend -r -L +50G /dev/vg0/data       # -r 自动 resize 文件系统

# ext4 缩容三步（顺序不能错，先缩文件系统再缩卷）
sudo umount /data
sudo e2fsck -f /dev/vg0/data                 # 必须检查
sudo resize2fs /dev/vg0/data 50G             # 先缩 FS
sudo lvreduce -L 50G /dev/vg0/data           # 再缩 LV
sudo mount /dev/vg0/data /data

# 经典快照：需预留足够空间存放「变化量」
sudo lvcreate -L 10G -s -n data_snap /dev/vg0/data
sudo mount /dev/vg0/data_snap /mnt/snap     # 只读或读写挂载

经典快照的关键限制：快照空间用完（COW 溢出）后快照会失效（标记 Invalid）
→ 快照大小必须 ≥ 「快照存活期间原卷的变化量」
→ 长期保留的快照要么开 thin，要么定期删除

# 从快照恢复：把快照内容拷回原卷
sudo lvconvert --merge /dev/vg0/data_snap   # 合并（需卸载原卷）
# 或挂载快照把数据 rsync 回去

# 1. 建 thin pool（池大小 200G，元数据 1G）
sudo lvcreate -L 200G --thinpool tp0 vg0
# 2. 在池里建 thin 卷，声明 500G（可超池容量）
sudo lvcreate -V 500G --thin -n thin_data vg0/tp0
sudo mkfs.xfs /dev/vg0/thin_data

# 监控 thin pool 使用率——这是必须持续关注的指标
lvs -o name,size,data_percent,metadata_percent vg0
# 或
sudo lvs vg0/tp0 -o lv_name,data_percent,metadata_percent

# 设置自动扩容阈值（在 /etc/lvm/lvm.conf 里可配 thin_pool_autoextend_threshold）
# 更常见的做法是配监控告警：data_percent > 80% 就扩容或清理

# 准备 fast（SSD）与 slow（HDD）两个 LV 或设备
sudo lvcreate -L 100G -n cache_lv vg0 /dev/nvme0n1     # 缓存盘
sudo lvcreate -L 2T   -n data_lv  vg0 /dev/sdb         # 主数据

# 创建缓存池并挂到主卷
sudo lvconvert --type cache-pool --cachemode writethrough \
     --poolmetadata vg0/cache_lv vg0/data_lv    # 简化示例，实际参数按版本

# 查看缓存命中情况
lvs -o name,cache_mode,cache_total_blocks,cache_read_hits,cache_write_hits vg0
dmsetup status vg0-data_lv

# 创建 RAID1（两块盘镜像）——系统盘/日志盘常用
sudo mdadm --create /dev/md0 --level=1 --raid-devices=2 /dev/sdb /dev/sdc

# 创建 RAID10（镜像+条带）——数据库首选
sudo mdadm --create /dev/md1 --level=10 --raid-devices=4 \
     --layout=f2 /dev/sd[b-e]

# 创建 RAID5（单盘校验，至少 3 盘）
sudo mdadm --create /dev/md2 --level=5 --raid-devices=3 /dev/sd[bcd]

# 查看阵列
cat /proc/mdstat
sudo mdadm --detail /dev/md0

# 查看 chunk
sudo mdadm --detail /dev/md0 | grep -i chunk
# 创建时指定（随机数据库负载常用 64K~128K）
sudo mdadm --create /dev/md1 --level=10 --chunk=128 --raid-devices=4 /dev/sd[b-e]

# 1. 发现坏盘（阵列降级）
cat /proc/mdstat                      # 显示 [U_] 表示有盘掉了
sudo mdadm --detail /dev/md0 | grep -i state
dmesg | grep -i -E 'md|ata|I/O error'

# 2. 标记故障盘并移除
sudo mdadm --manage /dev/md0 --fail /dev/sdc1
sudo mdadm --manage /dev/md0 --remove /dev/sdc1

# 3. 插入新盘并加入阵列（自动开始 rebuild）
sudo mdadm --manage /dev/md0 --add /dev/sdc1
cat /proc/mdstat                      # 看 resync/rebuild 进度

# 4. 保存阵列配置，保证开机自动组装
sudo mdadm --detail --scan | sudo tee -a /etc/mdadm/mdadm.conf
sudo update-initramfs -u

# 定期 scrub 校验（发现静默数据损坏），每月一次
echo check | sudo tee /sys/block/md0/md/sync_action
# 限速避免影响业务（单位 KB/s，0 表示不限）
echo 50000 | sudo tee /sys/block/md0/md/sync_speed_max

# LVM 元数据损坏的排查
sudo pvck /dev/sdb                     # 检查 PV 元数据完整性
sudo vgcfgbackup vg0                   # 备份 VG 配置到 /etc/lvm/backup
sudo vgcfgrestore vg0                  # 从备份恢复
ls /etc/lvm/archive/                   # 历史配置归档

# 阵列不自动组装
sudo mdadm --assemble --scan
sudo mdadm --examine /dev/sdb1         # 检查成员盘超级块

# 文件系统层面
sudo xfs_repair -n /dev/vg0/data       # 只检查不修改
sudo e2fsck -f /dev/vg0/data           # ext4 修复

# 恢复前务必先备份元数据
sudo vgcfgbackup vg0
sudo mdadm --detail --scan > /root/md.conf.bak