Linux分卷如何实现故障切换

Linux分卷的故障切换实现路径

一、概念澄清

• 在 Linux 语境中，“分卷”常见两类含义：其一为LVM 逻辑卷（含条带化、镜像等布局）；其二为分卷压缩（如 split/tar 的分片归档）。其中，分卷压缩本质是文件切割，并不具备运行时“故障切换”能力；要实现故障切换，通常需借助具备冗余与自动接管能力的镜像/复制或分布式复制方案。

二、基于 LVM 的本地冗余与切换

• 条带化提升性能但不提供冗余：使用 -i 2 等条带化参数将数据分散到多块盘，任一磁盘故障都会导致数据不可用，因此不适合作为故障切换的基础。
• 镜像提供冗余与可切换性：创建带镜像的逻辑卷（如 -m 1 表示 1 个镜像副本），逻辑卷会维护多个数据副本（如 lv2_rimage_0/1），并可通过 lvs -a -o +devices 查看镜像与设备映射。单盘故障时，镜像仍可对外服务；故障盘更换后，可用 lvconvert --repair 将镜像重新同步恢复冗余。
• 故障切换与恢复要点
  • 识别与隔离：通过 lvs/vgs 查看 LV 与 VG 状态，确认降级或失效镜像；必要时先卸载受影响文件系统（如 umount /mountpoint），避免进一步写入。
  • 更换磁盘与恢复：替换故障盘，使用 pvcreate 初始化新盘，加入 VG（如 vgextend），随后执行 lvconvert --repair 重建镜像副本，完成后重新挂载并验证数据一致性。
  • 风险提示：镜像冗余不等同于高可用集群，应用层仍需处理短暂 I/O 抖动与重连；关键业务建议叠加多路径与上层 HA。

三、基于分布式复制的高可用切换

• 当单主机/单机磁盘故障需要“自动切换”时，可采用多副本分布式存储 + VIP 漂移的架构。例如以 GlusterFS 三副本卷提供数据冗余，配合 Keepalived 在主节点异常时漂移 VIP，客户端始终通过 VIP 访问存活节点，实现存储层面的故障切换与透明恢复。
• 实施要点
  • 部署 3 节点 GlusterFS 并创建复制卷（3 副本），显著降低“脑裂”风险；客户端通过 VIP 挂载统一地址。
  • 各节点运行 Keepalived，配置监控脚本检测 GlusterFS/网络状态，故障时降低本机优先级，使 VIP 漂移到健康节点；客户端无需改动挂载地址，实现无缝切换。

四、快速选型与对比

五、运维与切换演练清单

• 基线检查：使用 pvs/vgs/lvs 观察卷组与逻辑卷状态；必要时用 lvdisplay 查看镜像与设备映射，确认 Copy%Sync 是否完成同步。
• 文件系统健康：对 ext4 使用 fsck，对 XFS 使用 xfs_repair；修复前确保卸载并备份关键数据，避免数据进一步损坏。
• 日志与内核消息：通过 dmesg、/var/log/messages 等定位 I/O、硬件与 LVM 告警，作为切换与修复的决策依据。
• 变更规范：任何 LVM/文件系统 操作务必先备份，并在维护窗口执行；切换完成后进行业务连通性与数据一致性校验。