Linux Disk Quota实践
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前言

Linux Disk Quota是一种限制文件系统资源使用的技术，quota意思是份额、配额的意思，它用来限制用户使用磁盘的额度。可以实现针对用户、群组、目录多维度限制，保证磁盘空间不会因为单一用户或目录导致使用过度，造成磁盘不可用的情况。本文我们来探讨基于XFS文件系统Linux Disk Quota的应用方案。

01 TIPS:

quota的一些使用条件：

  • Linux内核必须支持quota功能，xfs文件系统本身内置quota
  • quota在usrquota/grpquota模式下只针对普通用户有效，root老仙法力无边，无法进行限制
  • 关闭SElinux（测试建议关闭）
  • ext文件系统仅针对整个挂载点限制（即只能基于用户 或 群组进行容量限制，无法针对某一目录进行容量限制）
  • 如果限制目录，尽量不要针对根目录”/”
  • quota针对整个filesystem进行限制

quota的使用模式：

  • usrquota：针对用户的设定，仅对普通用户生效，对root无效
  • grpquota：针对群组的设定
  • prjquota：针对某个目录的设定，不可与grpquota同时使用(xfs_quota支持)

quota的操作主要流程：

  • 关闭SELinux（测试建议关闭）
  • 编辑/etc/fstab，针对某个文件系统添加quota激活选项
  •  重新挂载指定挂载点
  •  验证quota功能是否生效
  • 使用quota相关命令针对某用户、用户组或某目录设置限制策略
  • 验证磁盘quota策略是否生效
  • 查看磁盘quota使用情况

xfs_quota命令概述：

xfs_quota命令在下面用到很多，简单总结一下常用参数和作用，如下所示：

关于grace time：

grace time的主要作用是当超过quota soft限制用量的情况下，给予一定的宽限时间，当超过grace time，则不可写入，如下图所示。下面案例中会具体用到。

准备：确定Selinux关闭

# sestatus -v
SELinux status:    disabled
# 如果是enable状态,临时关闭
setenforce 0
# 持久关闭
vi /etc/selinux/config
SELINUX=disabled

注：如果线上需要开启，可详细查看selinux支持quota的相关参数。

好了，说了那么多，下面开始实战吧~

02: 基于用户的配额限制

添加quota激活选项：

根据quota限制维度，添加参数usrquota（用户配额），grpquota（组配额）

# vi /etc/fstab
###此处忽略其它配置项，追加如下内容###
##只针对user限制(如果同时需要用户和组限制，添加usrquota,grpquota)
/dev/sdb1       /data   xfs defaults,nodiratime,noatime,usrquota        1 2

remount 挂载点

# umount /data
# mount -a

注：xfs文件系统无法通过mount -o remount方式来启动quota功能，必须使用上述方式；

下面检查是否生效：

# mount |grep data
/dev/sdb1 on /data type xfs (rw,noatime,nodiratime,attr2,inode64,logbufs=8,logbsize=32k,usrquota)

注：如果umount时报错：umount: /data: target is busy，就用lsof /data 查看是否有进程在使用，kill掉进程重试。

查看配额是开启

# xfs_quota -x -c "state"
User quota state on /data (/dev/sdb1)    #可以看到只有user quota是开启的
  Accounting: ON
  Enforcement: ON
  Inode: #71 (2 blocks, 2 extents)
Group quota state on /data (/dev/sdb1)
  Accounting: OFF
  Enforcement: OFF
  Inode: #67 (1 blocks, 1 extents)
Project quota state on /data (/dev/sdb1)
  Accounting: OFF
  Enforcement: OFF
  Inode: #67 (1 blocks, 1 extents)
Blocks grace time: [7 days]
Inodes grace time: [7 days]
Realtime Blocks grace time: [7 days]

注：如果提示没有xfs_quota命令，则需要 yum -y install xfsprogs安装

对mysql用户进行quota限制

soft配额10M，hard配额20M，grace time 1分钟

##mysql是用户名，配额 soft 10M，hard 20M
# xfs_quota -x -c "limit -u bsoft=10M bhard=20M mysql" /data

##超过Soft配额1分钟后，被限制
# xfs_quota -x -c 'timer -u -b 1minutes' /data

##当超过soft阈值后，Warn/Grace会开始1分钟倒计时
# xfs_quota -x -c "report -ubih" /data
User quota on /data (/dev/sdb1)
                        Blocks                            Inodes
User ID      Used   Soft   Hard Warn/Grace     Used   Soft   Hard Warn/Grace
---------- --------------------------------- ---------------------------------
root            0      0      0  00 [0 days]      2      0      0  00 [0 days]
mysql           0    10M    20M  00 [------]      0      0      0  00 [------]

测试

场景一：超过hard配额，被限制。

# su - mysql

$ pwd
/data
$ dd if=/dev/zero of=test.dat bs=1M count=30
dd: error writing ‘test.dat’: Disk quota exceeded
21+0 records in
20+0 records out
20971520 bytes (21 MB) copied, 0.0284925 s, 736 MB/s

##Blocks(Used)表示写入了20M数据,超过Blocks(Hard)配额后,直接被限制写入
$ xfs_quota -x -c "report -ubih"  /data
User quota on /data (/dev/sdb1)
                        Blocks                            Inodes
User ID      Used   Soft   Hard Warn/Grace     Used   Soft   Hard Warn/Grace
---------- --------------------------------- ---------------------------------
mysql         20M    10M    20M  00 00:00:41      3      0      0  00 [------]

场景二：超过soft配额，并且超过设置的1分钟grace time，被限制。

# su - mysql

$ pwd
/data
$ dd if=/dev/zero of=test.dat bs=1M count=15
15+0 records in
15+0 records out
15728640 bytes (16 MB) copied, 0.0206793 s, 761 MB/s

##Blocks(Used)表示只写入了15M数据，bsoft<15M<bhard
##超过Blocks(Soft)配额后开始grace time的1分钟倒计时（见Warn/Grace列）
$ xfs_quota -x -c "report -ubih"  /data
User quota on /data (/dev/sdb1)
                        Blocks                            Inodes
User ID      Used   Soft   Hard Warn/Grace     Used   Soft   Hard Warn/Grace
---------- --------------------------------- ---------------------------------
mysql         15M    10M    20M  00 00:00:58      3      0      0  00 [------]

##超过Blocks(Soft)配额1分钟后
$ xfs_quota -x -c "report -ubih"  /data
User quota on /data (/dev/sdb1)
                        Blocks                            Inodes
User ID      Used   Soft   Hard Warn/Grace     Used   Soft   Hard Warn/Grace
---------- --------------------------------- ---------------------------------
mysql         15M    10M    20M  00 [0 days]      3      0      0  00 [------]

##再次写入失败
$ dd if=/dev/zero of=test02.dat bs=1M count=1
dd: failed to open ‘test02.dat’: Disk quota exceeded

注：上述只是限制mysql用户在/data 挂载点的使用

说明：

  • bsoft是软限制，磁盘空间超过bsoft，但小于bhard，此时将进入“宽限期”（grace time）倒计时，如果在宽限期间内将容量降低到bsoft以下，则grace time消失，否则拒绝继续写入
  • bhard是硬限制，超过此限制值，将无法再继续写入

其它目录测试

在其他挂载点是不限制的，例如/home/mysql下：

# su - mysql

$ cd /home/mysql
$ dd if=/dev/zero of=test.dat bs=1M count=50
50+0 records in
50+0 records out
52428800 bytes (52 MB) copied, 0.0190618 s, 2.8 GB/s

$ ll
total 51200
-rw-r--r-- 1 mysql mysql 52428800 Jul  5 02:17 test.dat

$ pwd
/home/mysql

至此，基于用户的quota方案，部署就完成了。

03 基于目录的配额限制

添加quota激活选项

修改/etc/fstab，添加 prjquota（即单一目录配额模式）

# vi /etc/fstab
/dev/sdb1       /data   xfs defaults,nodiratime,noatime,prjquota        1 2

remount 挂载点

# umount /data
# mount -a

注：xfs文件系统无法通过mount -o remount方式来启动quota功能，必须使用上述方式。

下面检查是否生效：

# mount | grep data
/dev/sdb1 on /data type xfs (rw,noatime,nodiratime,attr2,inode64,logbufs=8,logbsize=32k,prjquota)

注：如果umount时报错：umount: /data: target is busy，就用lsof /data 查看是否有进程在使用，如进程无用，kill掉进程重试。

查看配额是否开启

通过如下命令也可以查看到quota基于project的配额限制功能是开启状态

# xfs_quota -x -c 'state'
User quota state on /data (/dev/sdb1)
  Accounting: OFF
  Enforcement: OFF
  Inode: #71 (2 blocks, 2 extents)
Group quota state on /data (/dev/sdb1)
  Accounting: OFF
  Enforcement: OFF
  Inode: #67 (1 blocks, 1 extents)
Project quota state on /data (/dev/sdb1)    ##可以看到只有project quota是开启的
  Accounting: ON
  Enforcement: ON
  Inode: #67 (1 blocks, 1 extents)
Blocks grace time: [7 days]
Inodes grace time: [7 days]
Realtime Blocks grace time: [7 days

注：如果提示没有xfs_quota命令，则需要 yum -y install xfsprogs安装

创建目录和项目名对应关系

创建项目标识语句如下：

##创建项目id与目录的对应关系
# echo "1:/data/mysqldata" >> /etc/projects

##创建项目id与项目名称的对应关系，即给项目id起个别名
# echo "mysqldata:1" >> /etc/projid

初始化项目语句如下：

# xfs_quota -x -c "project -s mysqldata"
Setting up project mysqldata (path /data/mysqldata)...
Processed 1 (/etc/projects and cmdline) paths for project mysqldata with recursion depth infinite (-1).
Setting up project mysqldata (path /data/mysqldata)...
Processed 1 (/etc/projects and cmdline) paths for project mysqldata with recursion depth infinite (-1).
Setting up project mysqldata (path /data/mysqldata)...
Processed 1 (/etc/projects and cmdline) paths for project mysqldata with recursion depth infinite (-1).

注：会显示上述一堆这样的信息，不要害怕，是OK的，一切尽在掌握之中

此时可以查看到目录是否存在对应项目：

# xfs_quota -x -c "print" /data
Filesystem          Pathname
/data               /dev/sdb1 (pquota)
/data/mysqldata     /dev/sdb1 (project 1, mysqldata)

设置目录quota大小

##针对项目mysqldata设置10M容量硬限制
# xfs_quota -x -c "limit -p bsoft=6M bhard=10M mysqldata" /data

##查看是否生效，以及使用情况
# xfs_quota -x -c "report -bih" /data
Project quota on /data (/dev/sdb1)
                        Blocks                            Inodes
Project ID   Used   Soft   Hard Warn/Grace     Used   Soft   Hard Warn/Grace
---------- --------------------------------- ---------------------------------
#0            20M      0      0  00 [------]      4      0      0  00 [------]
mysqldata       0     6M    10M  00 [------]      1      0      0  00 [------]

说明：

  • bsoft是软限制，磁盘空间超过bsoft，但小于bhard，此时将进入“宽限期”（grace time）倒计时，如果在宽限期间内将容量降低到bsoft以下，则grace time消失，否则拒绝继续写入；
  • bhard是硬限制，超过此限制值，将无法再继续写入；

测试

此时在目录/data/mysqldata/下写入15M文件，则报错，并且只写入了10M内容

# dd if=/dev/zero of=/data/mysqldata/test.dat bs=1M count=15
dd: error writing ‘/data/mysqldata/test.dat’: No space left on device
11+0 records in
10+0 records out
10485760 bytes (10 MB) copied, 0.296038 s, 35.4 MB/s

# du -sh /data/mysqldata/*
10M     /data/mysqldata/test.dat

此时可以通过如下命令查看使用情况：

# xfs_quota -x -c "df -h" /data/
Filesystem     Size   Used  Avail Use% Pathname
/dev/sdb1      6.0G  62.2M   5.9G   1% /data
/dev/sdb1        6M    10M 8192.0E 167% /data/mysqldata

如果想要另外添加新的限制目录，就根据上面步骤进行即可；

至此，基于单一目录的quota方案，部署就完成了。

04 常用运维命令:

暂时关闭quota限制功能

# xfs_quota -x -c "disable -up" /data
# xfs_quota -x -c "state" /data
User quota state on /data (/dev/sdb1)
  Accounting: OFF
  Enforcement: OFF
  Inode: #71 (2 blocks, 2 extents)
Group quota state on /data (/dev/sdb1)
  Accounting: OFF
  Enforcement: OFF
  Inode: #67 (1 blocks, 1 extents)
Project quota state on /data (/dev/sdb1)
  Accounting: ON
  Enforcement: OFF    ##可以看到OFF状态了
  Inode: #67 (1 blocks, 1 extents)
Blocks grace time: [7 days]
Inodes grace time: [7 days]
Realtime Blocks grace time: [7 days

重新开启quota功能

xfs_quota -x -c "enable -p" /data

彻底关闭quota功能

xfs_quota -x -c "off -up" /data

注：之后就不能再通过enable方式启动了，必须执行：umount /data;mount -a 重新激活quota功能

调大容量限制

直接重新执行一遍设置就好：

##针对用户
xfs_quota -x -c "limit -u bsoft=100M bhard=200M mysql" /data

##针对目录
xfs_quota -x -c "limit -p bsoft=60M bhard=100M mysqldata" /data

重建目录会影响quota限制吗？

重建目录会影响quota限制，无论是如下哪种方式新建的相同名字目录都会失去quota的限制：

mv /data/mysqldata /data/mysqldata_bak
mkdir /data/mysqldata

或者：

rm -rm /data/mysqldata
mkdir /data/mysqldata

解决方法：

使用如下方式重新初始化这个项目：

xfs_quota -x -c "project -s mysqldata"

注：仅仅这样初始化一下就好，无需再去重新设定限制

如何调整“宽限期”(grace time)

宽限期，分为user、group、project维度，通过timer -u -g -p修改

##针对user，用户的grace time时间
xfs_quota -x -c "timer -u -b 14days" /data

##针对group，用户组的grace time时间
xfs_quota -x -c "timer -g -b 14days" /data

##针对project，单一目录的grace time时间
xfs_quota -x -c "timer -p -b 14days" /data

05 总结:

本文写作本着实用至上的原则，让读者可以快速部署磁盘配额。主要介绍针对XFS文件系统的Quota方案，并且只是基于blocks的容量限制，不涉及其它文件系统，以及文件数量配额限制。

参考：

RedHat :

  • https://access.redhat.com/documentation/en-us/red_hat_enterprise_linux/6/html/storage_administration_guide/ch-disk-quotas
  • https://access.redhat.com/documentation/en-us/red_hat_enterprise_linux/7/html/storage_administration_guide/xfsquota

Linux manual page：

  • https://man7.org/linux/man-pages/man8/xfs_quota.8.html

《鸟哥的Linux私房菜》：

  • http://linux.vbird.org/linux_basic/0420quota.php#quota_flow

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