Linux-逻辑卷LVM

ゝ一纸荒年。 2022-10-31 00:53 183阅读 0赞

## LVM逻辑卷管理器 ##

### 为什么要使用逻辑卷？ ###

逻辑卷管理器是Linux系统用于对硬盘分区进行管理的一种机制，为了解决硬盘设备在创建分区后不易修改分区大小的缺陷。尽管对传统的硬盘分区进行强制扩容或缩容从理论上讲是可行的。但是却可能造成数据的丢失。LVM技术是在硬盘分区和文件系统之间添加了一个逻辑层，它提供了一个抽象的卷组，可以把多块硬盘进行卷组合并。这样一来，用户不必关心物理设备和底层架构和布局，就可以实现对硬盘分区的动态调整。

LVM的技术架构图：

![1fec5e6fbcac3695bffd96fe3059edce.png][]

举例理解：

比如小明家里想吃馒头但是面粉不够了，于是妈妈从隔壁老王家、老李家、老张家分别借来一些面粉，准备蒸馒头吃。首先需要把这些面粉（ 物理卷\[ PV, Physical Volume \] ）揉成一个大面团（ 卷组\[ VG,Volume Group \] ）,然后再把这个大面团分割成一个个小馒头（ 逻辑卷\[ LV, Logical Volume \] ）,而且每个小馒头的重量必须是每勺面粉（ 基本单元\[ PE, Physical Extent \] ）的倍数。

**理论：**

物理卷处于LVM中的最底层，可以将其理解为物理硬盘、硬盘分区或者RAID磁盘阵列，这都可以。卷组建立在物理卷之上，一个卷组可以包含多个物理卷，而且在卷组创建之后也可以继续向其中添加新的物理卷。逻辑卷是用卷组中空闲的资源建立的，并且逻辑卷在建立后可以动态地扩展或缩小空间。这就是LVM的核心理念。

*  物理卷（PV：Physical Volume）：物理卷是底层真正提供容量，存放数据的设备，它可以是整个硬盘、硬盘上的分区等。
 *  卷组（VG：Volume Group）：卷组建立在物理卷之上，它由一个或多个物理卷组成。即把物理卷整合起来提供容量分配。一个LVM系统中可以只有一个卷组，也可以包含多个卷组。
 *  逻辑卷（LV：Logical Volume）：逻辑卷建立在卷组之上，它是从卷组中“切出”的一块空间。它是最终用户使用的逻辑设备。逻辑卷创建之后，其大小可以伸缩。
 *  基本单元（PE：Physical Extents）：具有唯一编号的PE是能被LVM寻址的最小单元。PE的大小可以指定，默认为4MB。PE的大小一旦确定将不能改变，同一个卷组中的所有的物理卷的PE的大小是一直的

### 部署逻辑卷 ###

常用的LVM部署命令

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>功能/命令</th> 
   <th>物理卷管理</th> 
   <th>卷组管理</th> 
   <th>逻辑卷管理</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>扫描</td> 
   <td>pvscan</td> 
   <td>vgscan</td> 
   <td>lvscan</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>建立</td> 
   <td>pvcreate</td> 
   <td>vgcreate</td> 
   <td>lvcreate</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>显示</td> 
   <td>pvdisplay</td> 
   <td>vgdisplay</td> 
   <td>lvdisplay</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>删除</td> 
   <td>pvremove</td> 
   <td>vgremove</td> 
   <td>lvremove</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>扩展</td> 
   <td></td> 
   <td>vgextend</td> 
   <td>lvextend</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>缩小</td> 
   <td></td> 
   <td>vgreduce</td> 
   <td>lvreduce</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

添加两块新硬盘设备

在虚拟机中添加两块新硬盘设备的目的，是为了更好地演示LVM理念中用户无需关心底层物理硬盘设备的特性。我们先对这两块新硬盘进行创建物理卷的操作，可以将该操作简单理解成让硬盘设备支持LVM技术，或者理解成是把硬盘设备加入到LVM技术可用的硬件资源池中，然后对这两块硬盘进行卷组合并，卷组的名称可以由用户来自定义。接下来，根据需求把合并后的卷组切割出一个约为150MB的逻辑卷设备，最后把这个逻辑卷设备格式化成EXT4文件系统后挂载使用。

[root@centos7-1 ~]# lsblk 
    NAME        MAJ:MIN RM  SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
    sr0          11:0    1 1024M  0 rom  
    vda         252:0    0   10G  0 disk 
    ├─vda1      252:1    0  500M  0 part /boot
    └─vda2      252:2    0  9.5G  0 part 
      ├─cl-root 253:0    0    9G  0 lvm  /
      └─cl-swap 253:1    0  500M  0 lvm  [SWAP]
    vdb         252:16   0   10G  0 disk 
    vdc         252:32   0   10G  0 disk

\*\*第1步：\*\*创建物理卷，让新添加的两块硬盘设备支持LVM技术。

[root@centos7-1 ~]# pvcreate /dev/vdb /dev/vdc 
      Physical volume "/dev/vdb" successfully created.
      Physical volume "/dev/vdc" successfully created.
    
    [root@centos7-1 ~]# pvs         //简单查看
      PV         VG Fmt  Attr PSize  PFree 
      /dev/vda2  cl lvm2 a--   9.51g     0 
      /dev/vdb      lvm2 ---  10.00g 10.00g
      /dev/vdc      lvm2 ---  10.00g 10.00
      
    [root@centos7-1 ~]# pvdisplay /dev/vdb        //查看物理卷详细信息
      "/dev/vdb" is a new physical volume of "10.00 GiB"
      --- NEW Physical volume ---
      PV Name               /dev/vdb
      VG Name               
      PV Size               10.00 GiB
      Allocatable           NO
      PE Size               0   
      Total PE              0
      Free PE               0
      Allocated PE          0
      PV UUID               bUTpIc-J6Hq-LUvk-WinD-hoYk-HQkX-sNgA2W

\*\*第2步：\*\*创建卷组并将物理卷加入到卷组

[root@centos7-1 ~]# vgcreate vg_storage /dev/vdb /dev/vdc        //vg_storage 自定义卷组名称
      Volume group "vg_storage" successfully created
    
    [root@centos7-1 ~]# vgdisplay 
      --- Volume group ---
      VG Name               vg_storage
      System ID             
      Format                lvm2
      Metadata Areas        2
      Metadata Sequence No  1
      VG Access             read/write
      VG Status             resizable
      MAX LV                0
      Cur LV                0
      Open LV               0
      Max PV                0
      Cur PV                2
      Act PV                2
      VG Size               19.99 GiB
      PE Size               4.00 MiB
      Total PE              5118
      Alloc PE / Size       0 / 0   
      Free  PE / Size       5118 / 19.99 GiB
      VG UUID               PRDBRS-ybbD-Dwud-GPbM-XxKu-5NHA-a0BMEm
     ...........省略部分输出信息..........

\*\*第3步：\*\*创建一个约为150MB的逻辑卷设备  
这里需要注意切割单位的问题，在对逻辑卷进行切割时有两种计量单位。第一种是以容量为单位，所使用的参数为-L，列如使用 —L 150M 则生成一个大小为150MB的逻辑卷。另外一种是以基本单元的个数为单位，所使用的参数为-l。每个基本单元的大小默认为4MB，例如，使用-l 37可以生成一个大小为37×4MB=148MB的逻辑卷。

root@centos7-1 ~]# lvcreate -n lv_vo -L 150M vg_storage         // -n 指定逻辑卷设备名称
      Rounding up size to full physical extent 152.00 MiB
      Logical volume "lv_vo" created.
      
    [root@centos7-1 ~]# lvdisplay 
      --- Logical volume ---
      LV Path                /dev/vg_storage/lv_vo
      LV Name                lv_vo
      VG Name                vg_storage
      LV UUID                dIo5Ff-pKyD-97Hw-RMs3-dQ10-9tHG-ZGh5o9
      LV Write Access        read/write
      LV Creation host, time centos7-1, 2018-11-12 11:00:28 +0800
      LV Status              available
      # open                 0
      LV Size                152.00 MiB
      Current LE             38
      Segments               1
      Allocation             inherit
      Read ahead sectors     auto
      - currently set to     8192
      Block device           253:2
    ...........省略部分输出信息..........

\*\*第4步：\*\*将生成好的逻辑卷进行格式化，然后挂载使用  
Linux系统会把LVM中的逻辑卷设备存放在/dev设备目录中（实际上是做了一个符号链接），同时会以卷组的名称来建立一个目录，其中保存了逻辑卷的设备映射文件（即/dev/卷组名称/逻辑卷名称）

[root@centos7-1 ~]# ls /dev/vg_storage/lv_vo 
    /dev/vg_storage/lv_vo
    
    [root@centos7-1 ~]# mkfs.ext4 /dev/vg_storage/lv_vo 
    mke2fs 1.42.9 (28-Dec-2013)
    文件系统标签=
    OS type: Linux
    块大小=1024 (log=0)
    分块大小=1024 (log=0)
    Stride=0 blocks, Stripe width=0 blocks
    38912 inodes, 155648 blocks
    7782 blocks (5.00%) reserved for the super user
    第一个数据块=1
    Maximum filesystem blocks=33816576
    19 block groups
    8192 blocks per group, 8192 fragments per group
    2048 inodes per group
    Superblock backups stored on blocks: 
        8193, 24577, 40961, 57345, 73729
    Allocating group tables: 完成                            
    正在写入inode表: 完成                            
    Creating journal (4096 blocks): 完成
    Writing superblocks and filesystem accounting information: 完成
    
    [root@centos7-1 ~]# mkdir /linuxlvm
    [root@centos7-1 ~]# mount /dev/vg_storage/lv_vo /linuxlvm/

\*\*第5步：\*\*查看挂载状态，并写入到配置文件、使其永久生效

[root@centos7-1 ~]# df -h
    文件系统                      容量  已用  可用 已用% 挂载点
    /dev/mapper/cl-root           9.1G  3.7G  5.4G   41% /
    devtmpfs                      481M     0  481M    0% /dev
    tmpfs                         497M   84K  497M    1% /dev/shm
    tmpfs                         497M  7.1M  490M    2% /run
    tmpfs                         497M     0  497M    0% /sys/fs/cgroup
    /dev/vda1                     497M  166M  332M   34% /boot
    tmpfs                         100M   16K  100M    1% /run/user/42
    tmpfs                         100M     0  100M    0% /run/user/0
    /dev/mapper/vg_storage-lv_vo  144M  1.6M  132M    2% /linuxlvm
    [root@centos7-1 ~]# echo "/dev/vg_storage/lv_vo /linuxlvm ext4 defaults 0 0" >>/etc/fstab

## 扩容逻辑卷 ##

在前面的实验中，卷组是由两块硬盘设备共同组成的。用户在使用存储设备时感知不到设备底层的架构和布局，更不用关心底层是由多少块硬盘组成的，只要卷组中有足够的资源，就可以一直为逻辑卷扩容。扩展前请一定要记得卸载设备和挂载点的关联。

[root@centos7-1 ~]# umount /linuxlvm

\*\*第1步：\*\*把上一个实验中的逻辑卷vo扩展至300MB。

[root@centos7-1 ~]# lvextend -L 300M /dev/vg_storage/lv_vo 
      Size of logical volume vg_storage/lv_vo changed from 152.00 MiB (38 extents) to 300.00 MiB (75 extents).
      Logical volume vg_storage/lv_vo successfully resized.

\*\*第2步：\*\*检查硬盘完整性，并重置硬盘容量。

[root@centos7-1 ~]# e2fsck -f /dev/vg_storage/lv_vo
    Pass 1: Checking inodes, blocks, and sizes
    Pass 2: Checking directory structure
    Pass 3: Checking directory connectivity
    Pass 4: Checking reference counts
    Pass 5: Checking group summary information
    /dev/vg_storage/lv_vo: 11/38912 files (0.0% non-contiguous), 10567/155648 blocks
    
    [root@centos7-1 ~]# resize2fs /dev/vg_storage/lv_vo 
    resize2fs 1.42.9 (28-Dec-2013)
    Resizing the filesystem on /dev/vg_storage/lv_vo to 307200 (1k) blocks.
    The filesystem on /dev/vg_storage/lv_vo is now 307200 blocks long.

\*\*第3步：\*\*重新挂载硬盘设备并查看挂载状态。

[root@centos7-1 ~]# mount -a 
    [root@centos7-1 ~]# df -h
    文件系统                      容量  已用  可用 已用% 挂载点
    /dev/mapper/cl-root           9.1G  3.7G  5.4G   41% /
    devtmpfs                      481M     0  481M    0% /dev
    tmpfs                         497M   84K  497M    1% /dev/shm
    tmpfs                         497M  7.1M  490M    2% /run
    tmpfs                         497M     0  497M    0% /sys/fs/cgroup
    /dev/vda1                     497M  166M  332M   34% /boot
    tmpfs                         100M   16K  100M    1% /run/user/42
    tmpfs                         100M     0  100M    0% /run/user/0
    /dev/mapper/vg_storage-lv_vo  287M  2.1M  266M    1% /linuxlvm

## 缩小逻辑卷 ##

相较于扩容逻辑卷，在对逻辑卷进行缩容操作时，其丢失数据的风险更大。所以在生产环境中执行相应操作时，一定要提前备份好数据。另外Linux系统规定，在对LVM逻辑卷进行缩容操作之前，要先检查文件系统的完整性（当然这也是为了保证我们的数据安全）。在执行缩容操作前记得先把文件系统卸载掉。

[root@centos7-1 ~]# umount /linuxlvm/

\*\*第1步：\*\*检查文件系统的完整性

[root@centos7-1 ~]# e2fsck -f /dev/vg_storage/lv_vo 
    e2fsck 1.42.9 (28-Dec-2013)
    Pass 1: Checking inodes, blocks, and sizes
    Pass 2: Checking directory structure
    Pass 3: Checking directory connectivity
    Pass 4: Checking reference counts
    Pass 5: Checking group summary information
    /dev/vg_storage/lv_vo: 11/77824 files (0.0% non-contiguous), 15987/307200 blocks

\*\*第2步：\*\*把逻辑卷lv\_vo的容量减小到120MB

[root@centos7-1 ~]# resize2fs /dev/vg_storage/lv_vo 120M
    resize2fs 1.42.9 (28-Dec-2013)
    Resizing the filesystem on /dev/vg_storage/lv_vo to 122880 (1k) blocks.
    The filesystem on /dev/vg_storage/lv_vo is now 122880 blocks lon
    
    [root@centos7-1 ~]# lvreduce -L 120M /dev/vg_storage/lv_vo 
      WARNING: Reducing active logical volume to 120.00 MiB.
      THIS MAY DESTROY YOUR DATA (filesystem etc.)
    Do you really want to reduce vg_storage/lv_vo? [y/n]: y
      Size of logical volume vg_storage/lv_vo changed from 300.00 MiB (75 extents) to 120.00 MiB (30 extents).
      Logical volume vg_storage/lv_vo successfully resized.

\*\*第3步：\*\*重新挂载文件系统并查看系统状态

## 逻辑卷快照 ##

LVM还具备有“快照卷”功能，该功能类似于虚拟机软件的还原时间点功能。例如，可以对某一个逻辑卷设备做一次快照，如果日后发现数据被改错了，就可以利用之前做好的快照卷进行覆盖还原。

首先查看卷组的信息

[root@centos7-1 ~]# vgdisplay 
      --- Volume group ---
      VG Name               vg_storage
      System ID             
      Format                lvm2
      Metadata Areas        2
      Metadata Sequence No  4
      VG Access             read/write
      VG Status             resizable
      MAX LV                0
      Cur LV                1
      Open LV               1
      Max PV                0
      Cur PV                2
      Act PV                2
      VG Size               19.99 GiB
      PE Size               4.00 MiB
      Total PE              5118
      Alloc PE / Size       30 / 120.00 MiB
      Free  PE / Size       5088 / 19.88 GiB
      VG UUID               PRDBRS-ybbD-Dwud-GPbM-XxKu-5NHA-a0BMEm
    ...........省略部分输出信息..........

通过卷组的输出信息可以清晰看到，卷组中已经使用了120MB的容量，空闲容量还有19.88GB。接下来用重定向往逻辑卷设备所挂载的目录中写入一个文件。

[root@centos7-1 ~]# echo "to day is good day" > /linuxlvm/today.txt
    
    [root@centos7-1 ~]# ll /linuxlvm/
    总用量 13
    drwx------ 2 root root 12288 11月 12 11:04 lost+found
    -rw-r--r-- 1 root root    19 11月 12 11:57 today.txt

**第1步**：使用-s参数生成一个快照卷，使用-L参数指定切割的大小。另外，还需要在命令后面写上是针对哪个逻辑卷执行的快照操作。

[root@centos7-1 ~]# lvcreate -L 120M -s -n SNAP  /dev/vg_storage/lv_vo 
      Using default stripesize 64.00 KiB.
      Rounding up size to full physical extent 52.00 MiB
      Logical volume "SNAP" created.
    
    [root@centos7-1 ~]# lvs  LV    VG         Attr       LSize   Pool Origin Data%  Meta%  Move Log Cpy%Sync Convert  root  cl         -wi-ao----   9.02g                                                      swap  cl         -wi-ao---- 500.00m                                                      SNAP  vg_storage swi-a-s--- 120.00m      lv_vo  0.01                                     lv_vo vg_storage owi-aos--- 120.00m

**第2步**：在逻辑卷所挂载的目录中创建一个100MB的垃圾文件，然后再查看快照卷的状态。可以发现存储空间占的用量上升了。

[root@centos7-1 ~]# dd if=/dev/zero of=/linuxlvm/files count=1 bs=100M 
    记录了1+0 的读入
    记录了1+0 的写出
    104857600字节(105 MB)已复制，0.680154 秒，154 MB/秒
    
    [root@centos7-1 ~]# lvs
      LV    VG         Attr       LSize   Pool Origin Data%  Meta%  Move Log Cpy%Sync Convert
      root  cl         -wi-ao----   9.02g                                                    
      swap  cl         -wi-ao---- 500.00m                                                                                 
      SNAP vg_storage swi-a-s--- 120.00m      lv_vo  83.69                                  
      lv_vo vg_storage owi-aos--- 120.00m

**第3步**：为了校验SNAP快照卷的效果，需要对逻辑卷进行快照还原操作。在此之前记得先卸载掉逻辑卷设备与目录的挂载。

[root@centos7-1 ~]# umount /linuxlvm
    
    [root@centos7-1 ~]# lvconvert --merge /dev/vg_storage/SNAP 
      Merging of volume vg_storage/SNAP started.
      lv_vo: Merged: 18.84%
      lv_vo: Merged: 100.00%

**第4步**：快照卷会被自动删除掉，并且刚刚在逻辑卷设备被执行快照操作后再创建出来的100MB的垃圾文件也被清除了。

[root@centos7-1 ~]# mount -a
    [root@centos7-1 ~]# ls /linuxlvm/
    lost+found  today.txt

## 删除逻辑卷 ##

当生产环境中想要重新部署LVM或者不再需要使用LVM时，则需要执行LVM的删除操作。为此，需要提前备份好重要的数据信息，然后依次删除逻辑卷、卷组、物理卷设备，这个顺序不可颠倒。

**第1步**：取消逻辑卷与目录的挂载关联，删除配置文件中永久生效的设备参数。

[root@centos7-1 ~]# umount /linuxlvm/
    [root@centos7-1 ~]# vim /etc/fstab 
    
    #
    # /etc/fstab
    # Created by anaconda on Mon Oct 29 12:25:27 2018
    #
    # 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
    #
    /dev/mapper/cl-root     /                       xfs     defaults        0 0
    UUID=07d3a8ca-89fa-4011-837d-47ac9f7660c4 /boot                   xfs     defaults        0 0
    /dev/mapper/cl-swap     swap                    swap    defaults        0 0
    /dev/vg_storage/lv_vo   /linuxlvm               ext4    defaults        0 0

**第2步**：删除逻辑卷设备，需要输入y来确认操作。

[root@centos7-1 ~]# lvremove /dev/vg_storage/lv_vo 
    Do you really want to remove active logical volume vg_storage/lv_vo? [y/n]: y
      Logical volume "lv_vo" successfully removed

**第3步**：删除卷组，此处只写卷组名称即可，不需要设备的绝对路径。

[root@centos7-1 ~]# vgremove vg_storage 
      Volume group "vg_storage" successfully removed

**第4步**：删除物理卷设备。

[root@centos7-1 ~]# pvremove /dev/vdb /dev/vdc 
      Labels on physical volume "/dev/vdb" successfully wiped.
      Labels on physical volume "/dev/vdc" successfully wiped.

在上述操作执行完毕之后，再执行lvdisplay、vgdisplay、pvdisplay命令来查看LVM的信息时就不会再看到信息了（前提是上述步骤的操作是正确的）。

> 作者：别来无恙-

> 出处：https://www.cnblogs.com/yanjieli/p/9945750.html

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[-_-_ 4.0]: https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/