Linux - LVM逻辑卷的创建与扩容

朴灿烈づ我的快乐病毒、 2022-12-11 12:13 236阅读 0赞

# LVM介绍 #

## LVM简介 ##

全称逻辑卷管理器(Logic Volume Manager)。是在内核中块设备和物理设备之间添加的一个新的抽象层次。通过LVM，可以将几块磁盘（物理卷PV）组合形成一个存储池或卷组(VG)，最终在卷组的基础上再划分逻辑卷。  
LVM管理着所有物理卷的物理盘区，维持着逻辑盘区和物理盘区之间的映射。LVM逻辑设备向上层应用提供了和物理磁盘相同的功能，如文件系统的创建和数据的访问等。但LVM逻辑设备不受物理约束的限制，逻辑卷不必是连续的空间，它可以跨越许多物理卷，并且可以在任何时候任意的调整大小。相比物理磁盘来说，更易于磁盘空间的管理。可以通过下图帮助理解。

![image-20200930151208992][]

## LVM优缺点 ##

### 优点 ###

*  在系统运行的状态下动态的扩展/减少文件系统的大小
 *  文件系统可跨多个磁盘，不受物理磁盘的限制
 *  当需要导出整个卷组到另外一台机器更加方便快捷
 *  可通过磁盘镜像的方式同步备份重要的数据到其他物理磁盘

### 缺点 ###

*  当卷组中的一个磁盘损坏时，整个卷组都会收到影响
 *  当从卷组中移除一个磁盘时必须使用`vgreduce`命令

## 基础概念 ##

### 物理存储介质 ###

指的是系统的存储设置，如`/dev/sda`等，是存储系统最低层的存储单元

### 物理卷 ###

简称`PV(Physical Volume)`。物理卷是指硬盘分区或逻辑上与磁盘分区具有同样同能的设备，是`LVM`的基本存储逻辑块，但和基本的物理存储介绍比较，却包含有与`LVM`相关的管理参数

### 卷组 ###

简称`VG(Volume Group)`。`LVM`卷组类似于非`LVM`系统中的物理硬盘，可以在卷组上创建一个或多个`LVM`分区(逻辑卷)。`LVM`卷组由一个或多个物理卷组成，可以通过增加卷组中的物理卷实现扩容

### 逻辑卷 ###

简称 `LV(Logical Volume)`。`LVM`逻辑卷类似于非`LVM`系统中的硬盘分区，在逻辑卷之上可以建立文件系统

### 物理块 ###

简称PE(Physical Extent)。每一个物理卷被划分为称为PE的基本单元，具有唯一编号的PE是可以被`LVM`寻址的最小单元，PE的大小是可配置的，默认为`4MB`

### 逻辑块 ###

简称`lE(Logical Extent)`。逻辑卷被划分为的最小可寻址的基本单位称为LE。在同一个卷组中，LE的大小和PE是相同的， 并且一一对应。

## 命令汇总 ##

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>功能</th> 
   <th>物理卷管理PV</th> 
   <th>卷组管理VG</th> 
   <th>逻辑卷管理LV</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>扫描 (Scan)</td> 
   <td>pvscan</td> 
   <td>vgscan</td> 
   <td>lvscan</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>建立 (Create)</td> 
   <td>pvcreate</td> 
   <td>vgcreate</td> 
   <td>lvcreate</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>显示 (Display)</td> 
   <td>pvdisplay</td> 
   <td>vgdisplay</td> 
   <td>lvdisplay</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>删除 (Remove)</td> 
   <td>pvremove</td> 
   <td>vgremove</td> 
   <td>lvremove</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>扩展 (Extend)</td> 
   <td>-</td> 
   <td>vgextend</td> 
   <td>lvextend</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>减少 (Reduce)</td> 
   <td>-</td> 
   <td>vgreduce</td> 
   <td>lvreduce</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

--------------------

# LVM的创建与挂载 #

按照如下步骤操作即可，若有命令不清楚自行`Google`

## 查看分区 ##

[root@suhw ~]# lsblk 
    NAME            MAJ:MIN RM SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
    sda               8:0    0  80G  0 disk 
    ├─sda1            8:1    0   1G  0 part /boot
    └─sda2            8:2    0  19G  0 part 
      ├─centos-root 253:0    0  17G  0 lvm  /
      └─centos-swap 253:1    0   2G  0 lvm  [SWAP]

通过`lsblk`发现我们目前有两个分区`sda1`和`sda2`，其中`sda1`挂载到了`/boot`目录，而`sda2`分区下则拥有两个逻辑卷，接下来我们新增一个分区开始操作

## 新建分区 ##

[root@suhw ~]# fdisk /dev/sda
    Welcome to fdisk (util-linux 2.23.2).
    
    Changes will remain in memory only, until you decide to write them.
    Be careful before using the write command.
    
    Command (m for help): m
    Command action
       a   toggle a bootable flag
       b   edit bsd disklabel
       c   toggle the dos compatibility flag
       d   delete a partition
       g   create a new empty GPT partition table
       G   create an IRIX (SGI) partition table
       l   list known partition types
       m   print this menu
       n   add a new partition
       o   create a new empty DOS partition table
       p   print the partition table
       q   quit without saving changes
       s   create a new empty Sun disklabel
       t   change a partition's system id
       u   change display/entry units
       v   verify the partition table
       w   write table to disk and exit
       x   extra functionality (experts only)
    
    Command (m for help): n
    Partition type:
       p   primary (2 primary, 0 extended, 2 free)
       e   extended
    Select (default p): p
    Partition number (3,4, default 3): 3
    # 指定第一个分区，使用默认值 直接回车
    First sector (41943040-167772159, default 41943040): 
    Using default value 41943040
    # 指定最后一个分区，使用+size{K,M,G} 的形式让fdisk 自己算
    Last sector, +sectors or +size{
        K,M,G} (41943040-167772159, default 167772159): +4G
    Partition 3 of type Linux and of size 4 GiB is set

通过`fdisk`中的`n`可进行新增分区的操作，最终就新建了大小为4G的`/dev/sda3`分区，接下来将分区格式设置为 LVM。

## 设置LVM分区格式 ##

# t 对应操作为 change a partition's system id
    Command (m for help): t
    # 分区序号，对刚新建的 sda3 进行操作
    Partition number (1-3, default 3): 3
    
    # 8e 对应的就是 Linux LVM， 可敲入 L 显示所有的system id
    Hex code (type L to list all codes): 8e
    Changed type of partition 'Linux' to 'Linux LVM'
    
    Command (m for help): p
    
    Disk /dev/sda: 85.9 GB, 85899345920 bytes, 167772160 sectors
    Units = sectors of 1 * 512 = 512 bytes
    Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
    I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
    Disk label type: dos
    Disk identifier: 0x000d8731
    
       Device Boot      Start         End      Blocks   Id  System
    /dev/sda1   *        2048     2099199     1048576   83  Linux
    /dev/sda2         2099200    41943039    19921920   8e  Linux LVM
    /dev/sda3        41943040    50331647     4194304   8e  Linux LVM

通过`p`打印出的结果可看出此时我们新建的`/dev/sda3`分区已经设置为了`Linux LVM`格式

## 保存结果 ##

Command (m for help): w
    The partition table has been altered!
    
    Calling ioctl() to re-read partition table.
    
    WARNING: Re-reading the partition table failed with error 16: Device or resource busy.
    The kernel still uses the old table. The new table will be used at
    the next reboot or after you run partprobe(8) or kpartx(8)
    Syncing disks.

`w`为保存退出，若想要放弃修改，敲入`q`即可

## 同步系统分区信息 ##

在上述的修改完后，内核仍然使用的是旧的分区表，若想要通知内核更新分区信息，只有当重启后 或 运行 `partprobe` 或 `kpartx` 命令才可以。

[root@suhw ~]# partprobe

更新完成后，通过`lsblk`查看就会多出一个 4G的`sda3`分区

此时我们的物理磁盘分区设置完毕，接下来就是和`LVM`相关的操作

## 新建物理卷PV ##

将刚才新建的磁盘分区创建为物理卷

[root@suhw ~]# pvcreate /dev/sda3
      Physical volume "/dev/sda3" successfully created.
      
    # 查看物理卷信息
    [root@suhw ~]# pvdisplay 
      --- Physical volume ---
      PV Name               /dev/sda2
      VG Name               centos
      PV Size               <19.00 GiB / not usable 3.00 MiB
      Allocatable           yes (but full)
      PE Size               4.00 MiB
      Total PE              4863
      Free PE               0
      Allocated PE          4863
      PV UUID               eJxxnr-dqUB-oZlr-j6Hr-MUWl-oJs6-JUBALe
       
      "/dev/sda3" is a new physical volume of "4.00 GiB"
      --- NEW Physical volume ---
      PV Name               /dev/sda3
      VG Name               
      PV Size               4.00 GiB
      Allocatable           NO
      PE Size               0   
      Total PE              0
      Free PE               0
      Allocated PE          0
      PV UUID               1Xed3b-fkNW-utT5-xY7b-26e2-6soa-VfGEOP

## 新建卷组VG ##

命令格式

vgcreate VG_new PV ...

新建名为`suhwvg`的卷组，并将物理卷`/dev/sda3` 加入到`suhwvg`中

[root@suhw ~]# vgcreate suhwvg /dev/sda3
      Volume group "suhwvg" successfully created

查看结果创建成功

[root@suhw ~]# vgscan
      Reading volume groups from cache.
      Found volume group "centos" using metadata type lvm2
      Found volume group "suhwvg" using metadata type lvm2

查看卷组VG的详细信息

[root@suhw ~]# vgdisplay 
    
      --- Volume group ---
      VG Name               suhwvg
      System ID             
      Format                lvm2
      Metadata Areas        1
      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                1
      Act PV                1
      VG Size               <4.00 GiB
      PE Size               4.00 MiB
      Total PE              1023
      Alloc PE / Size       0 / 0   
      Free  PE / Size       1023 / <4.00 GiB
      VG UUID               mVeVDv-UwuJ-pzMG-KEBb-95gW-YoKh-aww8uX

至此`PV`和`VG`都已准备就绪，在VG基础上划分逻辑卷即可

## 新建逻辑卷 ##

在`suhwvg`卷组中新增一个大小为2G的名为 `suhwlv`的逻辑卷

[root@suhw ~]# lvcreate -L 2G -n suhwlv suhwvg
    WARNING: xfs signature detected on /dev/suhwvg/suhwlv at offset 0. Wipe it? [y/n]: y
      Wiping xfs signature on /dev/suhwvg/suhwlv.
      Logical volume "suhwlv" created.

查看逻辑卷详情

[root@suhw ~]# lvdisplay 
      
      --- Logical volume ---
      LV Path                /dev/suhwvg/suhwlv
      LV Name                suhwlv
      VG Name                suhwvg
      LV UUID                j8VX5e-fltA-MWVx-CGrU-BuDs-w4c1-96pC79
      LV Write Access        read/write
      LV Creation host, time suhw, 2020-09-30 10:58:46 +0800
      LV Status              available
      # open                 0
      LV Size                2.00 GiB
      Current LE             512
      Segments               1
      Allocation             inherit
      Read ahead sectors     auto
      - currently set to     8192
      Block device           253:2

## 格式化逻辑卷 ##

逻辑卷新建完成后，接下来将刚才新增的`suhwlv`逻辑卷格式化为`xfs`格式

[root@suhw ~]# mkfs.xfs /dev/suhwvg/suhwlv 
    meta-data=/dev/suhwvg/suhwlv     isize=512    agcount=4, agsize=131072 blks
             =                       sectsz=512   attr=2, projid32bit=1
             =                       crc=1        finobt=0, sparse=0
    data     =                       bsize=4096   blocks=524288, imaxpct=25
             =                       sunit=0      swidth=0 blks
    naming   =version 2              bsize=4096   ascii-ci=0 ftype=1
    log      =internal log           bsize=4096   blocks=2560, version=2
             =                       sectsz=512   sunit=0 blks, lazy-count=1
    realtime =none                   extsz=4096   blocks=0, rtextents=0

## 设置永久挂载 ##

新建一个目录

[root@suhw ~]# mkdir /home/suhw

编辑 `/etc/fstab` 文件，末尾新增一行

/dev/suhwvg/suhwlv      /home/suhw      xfs     defaults        0 0

每一列分别代表的含义如下：

1.  需要挂载的设备名
2.  文件系统的挂载点
3.  挂载文件系统类型
4.  挂载所需参数，一般使用default
5.  文件系统是否需要dump
6.  是否需要开机进行`fsck` 检查（一般根分区设置为1，/boot分区设置为2， 0代表不需要）

使用`mount`命令进行挂载，`-a`参数即可根据`/etc/fstab`中的配置进行挂载

[root@suhw ~]# mount -a

## 查看挂载结果 ##

[root@suhw ~]# df -hT
    Filesystem                Type      Size  Used Avail Use% Mounted on
    /dev/mapper/centos-root   xfs        17G 1013M   16G   6% /
    devtmpfs                  devtmpfs  3.9G     0  3.9G   0% /dev
    tmpfs                     tmpfs     3.9G     0  3.9G   0% /dev/shm
    tmpfs                     tmpfs     3.9G   41M  3.8G   2% /run
    tmpfs                     tmpfs     3.9G     0  3.9G   0% /sys/fs/cgroup
    /dev/sda1                 xfs      1014M  145M  870M  15% /boot
    tmpfs                     tmpfs     783M     0  783M   0% /run/user/0
    /dev/mapper/suhwvg-suhwlv xfs       2.0G   33M  2.0G   2% /home/suhw

可以看出新建的逻辑卷的文件系统格式为`xfs`，大小为2G，并且挂载到了`home/suhw`。至此挂载成功，后续我们可以直接对该逻辑卷进行扩容/减少等操作。

--------------------

# LVM的扩容 #

我们使用的某个文件系统空间不足时，扩容是常有的事，接下来将之前的逻辑卷扩容到8G。

首先需要检查卷组可用空间是否够我们对逻辑卷进行扩容操作，够的话直接使用`lvextend`即可，不够还需增大卷组中的可用空间后再使用`lvextend`对逻辑卷扩容。整体流程大致如下：

![image-20200930150202544][]

## 获取文件系统信息 ##

我们要调整的逻辑卷为`suhwvg-suhwlv`

## 获取逻辑卷信息 ##

[root@suhw ~]# lvdisplay 
    --- Logical volume ---
      LV Path                /dev/suhwvg/suhwlv
      LV Name                suhwlv
      VG Name                suhwvg
      LV UUID                j8VX5e-fltA-MWVx-CGrU-BuDs-w4c1-96pC79
      LV Write Access        read/write
      LV Creation host, time suhw, 2020-09-30 10:58:46 +0800
      LV Status              available
      # open                 1
      LV Size                2.00 GiB
      Current LE             512
      Segments               1
      Allocation             inherit
      Read ahead sectors     auto
      - currently set to     8192
      Block device           253:2

## 获取卷组信息 ##

[root@suhw ~]# vgdisplay 
    --- Volume group ---
      VG Name               suhwvg
      System ID             
      Format                lvm2
      Metadata Areas        1
      Metadata Sequence No  2
      VG Access             read/write
      VG Status             resizable
      MAX LV                0
      Cur LV                1
      Open LV               1
      Max PV                0
      Cur PV                1
      Act PV                1
      VG Size               <4.00 GiB
      PE Size               4.00 MiB
      Total PE              1023
      Alloc PE / Size       512 / 2.00 GiB
      Free  PE / Size       511 / <2.00 GiB #一个PE默认4M
      VG UUID               mVeVDv-UwuJ-pzMG-KEBb-95gW-YoKh-aww8uX

## 扩容卷组 ##

卷组可用大小为`511*4=2044M`，我们需要4G 显然不够，所以再添加一个分区到该卷组中

[root@suhw ~]# fdisk /dev/sda
    Welcome to fdisk (util-linux 2.23.2).
    
    Changes will remain in memory only, until you decide to write them.
    Be careful before using the write command.
    
    
    Command (m for help): n
    Partition type:
       p   primary (3 primary, 0 extended, 1 free)
       e   extended
    Select (default e): p
    Selected partition 4
    First sector (50331648-167772159, default 50331648): 
    Using default value 50331648
    Last sector, +sectors or +size{
        K,M,G} (50331648-167772159, default 167772159): +8G
    Partition 4 of type Linux and of size 8 GiB is set
    
    Command (m for help): w
    The partition table has been altered!
    
    Calling ioctl() to re-read partition table.
    
    WARNING: Re-reading the partition table failed with error 16: Device or resource busy.
    The kernel still uses the old table. The new table will be used at
    the next reboot or after you run partprobe(8) or kpartx(8)
    Syncing disks.
    [root@suhw ~]# partprobe

确认磁盘分区新建成功后，新建对应的物理卷，并加入到对应的卷组中

[root@suhw ~]# lsblk 
    NAME              MAJ:MIN RM SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
    sda                 8:0    0  80G  0 disk 
    ├─sda1              8:1    0   1G  0 part /boot
    ├─sda2              8:2    0  19G  0 part 
    │ ├─centos-root   253:0    0  17G  0 lvm  /
    │ └─centos-swap   253:1    0   2G  0 lvm  [SWAP]
    ├─sda3              8:3    0   4G  0 part 
    │ └─suhwvg-suhwlv 253:2    0   2G  0 lvm  /home/suhw
    └─sda4              8:4    0   8G  0 part 
    [root@suhw ~]# pvcreate /dev/sda4
      Physical volume "/dev/sda4" successfully created.
    
    [root@suhw ~]# vgextend suhwvg /dev/sda4
      Volume group "suhwvg" successfully extended

加到 `suhwvg` 卷组后， 再次查看卷组详情就会发现可用空间已经增加

[root@suhw ~]# vgdisplay 
    
     --- Volume group ---
      VG Name               suhwvg
      System ID             
      Format                lvm2
      Metadata Areas        2
      Metadata Sequence No  3
      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               11.99 GiB
      PE Size               4.00 MiB
      Total PE              3070
      Alloc PE / Size       512 / 2.00 GiB
      Free  PE / Size       2558 / 9.99 GiB
      VG UUID               mVeVDv-UwuJ-pzMG-KEBb-95gW-YoKh-aww8uX

## 逻辑卷扩容 ##

此时卷组中可用空间9.9G，够我们再扩4G，使用`lvextennd`操作即可。

注：`-r` 直接自动扩展文件系统大小

[root@suhw ~]# lvextend -L +4G /dev/suhwvg/suhwlv -r
      Size of logical volume suhwvg/suhwlv changed from 2.00 GiB (512 extents) to 6.00 GiB (1536 extents).
      Logical volume suhwvg/suhwlv successfully resized.
    meta-data=/dev/mapper/suhwvg-suhwlv isize=512    agcount=4, agsize=131072 blks
             =                       sectsz=512   attr=2, projid32bit=1
             =                       crc=1        finobt=0 spinodes=0
    data     =                       bsize=4096   blocks=524288, imaxpct=25
             =                       sunit=0      swidth=0 blks
    naming   =version 2              bsize=4096   ascii-ci=0 ftype=1
    log      =internal               bsize=4096   blocks=2560, version=2
             =                       sectsz=512   sunit=0 blks, lazy-count=1
    realtime =none                   extsz=4096   blocks=0, rtextents=0
    data blocks changed from 524288 to 1572864

## 查看结果 ##

[root@suhw ~]# df -hT
    Filesystem                Type      Size  Used Avail Use% Mounted on
    /dev/mapper/centos-root   xfs        19G  1.1G   18G   6% /
    devtmpfs                  devtmpfs  4.1G     0  4.1G   0% /dev
    tmpfs                     tmpfs     4.2G     0  4.2G   0% /dev/shm
    tmpfs                     tmpfs     4.2G   43M  4.1G   2% /run
    tmpfs                     tmpfs     4.2G     0  4.2G   0% /sys/fs/cgroup
    /dev/sda1                 xfs       1.1G  152M  912M  15% /boot
    tmpfs                     tmpfs     821M     0  821M   0% /run/user/0
    /dev/mapper/suhwvg-suhwlv xfs       6.5G   35M  6.4G   1% /home/suhw

--------------------

# 参考 #

*  https://www.yisu.com/zixun/3865.html
 *  https://wizardforcel.gitbooks.io/vbird-linux-basic-4e/content/61.html

[image-20200930151208992]: /images/20221123/f4e8e7692f804bf0b33152b6724f128c.png
[image-20200930150202544]: /images/20221123/4f85769d9dd04c69912bbb700a17edf1.png