Linux下的逻辑卷管理 — LVM

概述

No.1: 简介

1. Logical Volume Manager（LVM）
   LVM就是逻辑卷管理，可以将多个硬盘和硬盘分区做成一个逻辑卷，并把这个逻辑卷作为一个整体来统一管理，动态对分区进行扩缩空间大小，安全快捷方便管理。
2. LV的名称构建为/dev/VG1/lv1（可以不是这个名字）是为了让用户直观的使用，实际LVM的设备放在/dev/mapper目录下。
3. 8e：LVM文件系统标识符（system ID）

No.2: 名词

1. Physical Storage Media(物理存储介质)：如/dev/sda等，是存储系统最底层的存储单元。
2. PhysicalVolume（PV）：物理卷，磁盘上的物理分区打上PV的标识。LVM基本的存储逻辑块。
3. Volume Group（VG）：卷组，由一个或多个PV整合而成，是LVM组合起来的大磁盘（可以做到跨盘）。
4. Logical Volume（LV）：逻辑卷，类似磁盘分区的存在，由VG切割而来，在LV上可以创建文件系统。
5. Physical Extend（PE）：物理扩展块，是整个LVM中最小的存储单位，意味着我们的数据都是写入PE来处理的（类似文件系统中的block），LVM使用默认４M的PE块，而一个VG最多能有65534个PE。具有唯一编号的PE是可以被LVM寻址的最小单元。
6. Logical Extent（LE）：逻辑块，逻辑卷LV也被划分为可被寻址的基本单位，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。

No.3: 工作原理

1. 物理磁盘被格式化为PV，空间被划分为一个个的PE
2. 不同的PV加入到同一个VG中，不同PV的PE全部进入到了VG的PE池内
3. 从VG中划分的LV是基于PE创建，大小为PE的整数倍，组成LV的PE可能来自不同的物理磁盘
4. LV现在就直接可以格式化后挂载使用了
   • LV的扩充缩减实际上就是增加或减少组成该LV的PE数量，其过程不会丢失原始数据

No.4: 数据的写入机制：

• 线性模式（linear）：用完一个PV在使用另一个PV
• 交错模式（triped）：类似RAID 0，将一个数据分开写到多个PV。

No.5: 常用命令

1. PV
   • pvcreate：将物理分区创建成PV（物理卷）
   • pvscan：查看目前 系统中具有PV的磁盘
   • pvdisplay：显示目前系统中的PV详细状态
   • pvremove：移除PV属性，让该分区不具有PV属性
   • pvmove：迁移数据
2. VG
   • vgcreate：创建VG
   • vgscan：查看目前 系统中的VG
   • vgdisplay：显示目前系统中的VG详细状态
   • vgextend：在该VG中扩展额外的PV
   • vgreduce：在该VG中删除PV
   • vgchange：设置VG是否启动（active）
   • vgremove：删除VG
3. LV
   • lvcreate：在VG/PV中创建LV
   • lvscran：查看目前 系统中的LV
   • lvdisplay：显示目前系统中LV信息/状态
   • lvextend：扩展LV的容量
   • lvreduce：减少LV的容量
   • lvresize：调整LV的容量（常用）
   • lvremove：删除一个LV
   • lvdata：显示LV卷组上的LVDA信息
   • lvchange：改变LV卷组属性
4. resize2fs 设备名：重新读取分区大小

创建LVM

所需软件：lvm2、fdisk或parted分区工具
流程：partition--->pv--->vg--->lv--->file system

No.1: 创建partition

• 思路：创建分区并调整文件系统标识符（system id）为8e（LVM的标识符）

• 操作

  [root@oracle_1 ~]# fdisk /dev/sdc
  ......(创建分区略)
  
  Command (m for help): t
  Selected partition 1
  Hex code (type L to list codes): 8e
  Changed system type of partition 1 to 8e (Linux LVM)
  
  Command (m for help): p
  ......
  Device Boot      Start         End      Blocks   Id  System
  /dev/sdc1               1        1044     8385898+  8e  Linux LVM
  
  Command (m for help): w
  The partition table has been altered!

No.2: 创建pv

• 语法：

  [root@oracle_1 ~]# pvscan
   No matching physical volumes found
  
   [root@oracle_1 ~]# pvcreate /dev/sd[bcd]1　//  /dve/sd[bcd]等同于/dev/sd{b,c,d}，作用是一次性创建3个PV
   Physical volume "/dev/sdb1" successfully created
   Physical volume "/dev/sdc1" successfully created
   Physical volume "/dev/sdd1" successfully created
  
   [root@oracle_1 ~]# pvscan
     PV /dev/sdb1                      lvm2 [8.00 GiB]
     PV /dev/sdc1                      lvm2 [8.00 GiB]
     PV /dev/sdd1                      lvm2 [8.00 GiB]
     Total: 3 [23.99 GiB] / in use: 0 [0   ] / in no VG: 3 [23.99 GiB]

No.3: 创建vg

• 语法：vgcreate [-s number[M/G/T]] VG_name PV_name

  • -s：PE的大小，单位可为M、G、T（大小写均可），默认４M。

  • VG_name：卷组的名称

  • PV_name：逻辑卷ＰＶ

• 例子：将/dev/sdb,/dev/sdc,/dev/sdf(sdf不存在)创建成名为VG1的VG。

  [root@oracle_1 ~]# vgscan　
  Reading all physical volumes.  This may take a while...
  No volume groups found
  [root@oracle_1 ~]# vgcreate -s 16M VG1 /dev/sd[bcf]1    
  Volume group "VG1" successfully created
  [root@oracle_1 ~]# vgscan
  Reading all physical volumes.  This may take a while...
   Found volume group "VG1" using metadata type lvm2
  [root@oracle_1 ~]# pvscan
   PV /dev/sdb1   VG VG1             lvm2 [7.98 GiB / 7.98 GiB free]
   PV /dev/sdc1   VG VG1             lvm2 [7.98 GiB / 7.98 GiB free]
   PV /dev/sdd1                      lvm2 [8.00 GiB]
   Total: 3 [23.97 GiB] / in use: 2 [15.97 GiB] / in no VG: 1 [8.00 GiB]

No.4: 创建lv

• 语法：lvcreate [-L number[M/G/T]] [-n LV_name] VG_name 或 lvcreate [-l number] [-n LV_name] VG_name
  • -L：容量，最小为一个PE大小，故而该数为PE的倍数（可以输入的不是倍数，系统可以自行调整为最相近的容量。
  • -l：PE的个数，容量自行计算，不跟单位。
  • -n后接LV名称
• 例子：

  [root@oracle_1 ~]# lvscan
  [root@oracle_1 ~]# lvcreate -L 2G -n lv1 VG1
   Logical volume "lv1" created

No.5: 创建file system

mkfs.ext4 /dev/VG1/lv1

维护LVM

No.1: 扩展逻辑卷

VG有足够剩余空间时，1、2步省略不做

1. 扩展PV
   就是新创建PV，略......
2. 扩展VG — 向VG中添加PV
   • 命令：vgextend VG_name PV_name
   • 例子：
     # vgextend VG1 /dev/sdd1
Volume group "VG1" successfully extended
3. 扩展LV
   • 扩展LV容量
     lvresize -L/-l +number[M/G/T] LV_name
     例如：lvresize -l +30 /dev/mapper/vg01-lv_root
   • 调整LV容量——重新设定容量
     lvresize -L/-l number[M/G/T] LV_name
     例如：lvresize -L 300M /dev/mapper/vg01-lv_root

4. 操作后LV的容量改变了，但文件系统的容量没变，无需umount，使用resize2fs或xfs_growfs处理下即可
   # resize2fs [-f] [device] [size]
   • 参数：-f：强制进行resize操作；device：设备文件名；size：加上时必须写单位，不加则默认整个分区的容量。
   • 对于xfs文件系统的使用下面命令使文件系统容量变化
     # xfs_growfs lv_path

No.2: 缩小逻辑卷

减小是个有风险的操作，需谨慎；文件系统的减小后大小一定要和lv卷最终大小相等；且注意操作顺序

1. 首先进行卸载
   # umount
2. 检查文件系统：
   # e2fsck -f lv_path
3. 减少文件系统：
   # resize2fs lv_path 减少到的大小
4. 减少lv卷大小：
   # lvreduce -L 减少到的大小 lv_path
5. mount使用

No.3: 迁移PV中的数据

[root@oracle_1 ~]# lsblk
NAME               MAJ:MIN RM  SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
sdb                  8:16   0    8G  0 disk
└─sdb1               8:17   0    8G  0 part
sdd                  8:48   0    8G  0 disk
└─sdd1               8:49   0    8G  0 part
sdc                  8:32   0    8G  0 disk
└─sdc1               8:33   0    8G  0 part
  └─VG1-lv1 (dm-0) 253:0    0    3G  0 lvm  
[root@oracle_1 ~]# pvmove /dev/sdc1 /dev/sdb1
  /dev/sdc1: Moved: 2.1%
  /dev/sdc1: Moved: 100.0%
[root@oracle_1 ~]# lsblk
NAME               MAJ:MIN RM  SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
sdb                        8:16   0    8G  0 disk
└─sdb1              8:17   0    8G  0 part
  └─VG1-lv1 (dm-0) 253:0    0    3G  0 lvm  
sdd                       8:48   0    8G  0 disk
└─sdd1             8:49   0    8G  0 part
sdc                       8:32   0    8G  0 disk
└─sdc1             8:33   0    8G  0 part