LVM基础

Posted 2020-10-04 Linuxbugs(卡西莫多伯伯)

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什么是LVM

LVM是逻辑盘卷管理（LogicalVolumeManager）的简称，它是Linux环境下对磁盘分区进行管理的一种机制，LVM是建立在硬盘和 分区之上的一个逻辑层，来提高磁盘分区管理的灵活性。通过LVM系统管理员可以轻松管理磁盘分区，如：将若干个磁盘分区连接为一个整块的卷组 （volumegroup），形成一个存储池。管理员可以在卷组上随意创建逻辑卷组（logicalvolumes），并进一步在逻辑卷组上创建文件系统。    

管理员通过LVM可以方便的调整存储卷组的大小，并且可以对磁盘存储按照组的方式进行命名、管理和分配，例如按照使用用途进行定义："development"和"sales"，而不是使用物理磁盘名"sda"和"sdb"。而且当系统添加了新的磁盘，通过LVM管理员就不必将磁盘的 文件移动到新的磁盘上以充分利用新的存储空间，而是直接扩展文件系统跨越磁盘即可。

如何管理磁盘

如果使用逻辑卷管理磁盘，需要如下的步骤：

1. 将磁盘设置成为物理卷，一个磁盘可以是物理卷，一个分区可以是物理卷，RAID也可以是物理卷
2. 将物理卷组成卷组，这就相当于把底层的磁盘无论是分区还是RAID还是单个磁盘，进行组合，让我们看起来他就像是一块盘一样。
3. 接下来，我们可以在卷组中分出一部分逻辑卷，格式化，挂载，使用。

实验操作

接下来我们通过实验来说明如何通过逻辑卷来管理我们的磁盘，实现在不关机的情况下，对磁盘的容量进行增加或减少。

    我们先介绍命令，在实现各种操作：

物理卷PV管理

创建物理卷

    命令：pvcreate

        -y：自动yes

        -u：通过UUID创建

    一般我们可以直接创建，及pvcreate /dev/sdv

查看物理卷：

    pvs ：显示简略信息，可以跟设备，也可以不跟

    pvdisplay：显示详细信息

卷组vg管理

创建卷组

    命令：vgcreate

    格式：vgcreate [option] volumeGroup physicalDevicePath [+]

    参数：

        -s：设置物理卷上PE的大小

-l：卷组上允许创建的最大逻辑卷数

-p：卷组中允许添加的最大物理卷数

查看卷组

    vgs：查看卷组的大概信息

    vgdisplay：查看卷组的详细信息

    如：vgs /dev/vg0

管理卷组

    vgextend：卷组扩展

    vgreduce：卷组缩减

    如：vgextend /dev/vg0 /dev/sdb /dev/sdc

    vgreduce /dev/vg0 /dev/sdb /dev/sdd

删除卷组

    先删除物理卷pvmove

    再删除卷组vgmove ※

逻辑卷lv管理

创建逻辑卷

    命令：lvcreate

    格式：

        lvcreate –L [MGT] –n lv_name VolumeGroup

        lvcreate –l 60%VG –n lv_name VolumeGroup

        lvcreate –l 100%FREE –n lv_name VolumeGroup

查看逻辑卷

    lvs：查看lv大概信息

    lvdisplay：查看lv详细信息

逻辑卷管理

    lvextend：逻辑卷扩展

    lvreduce：逻辑卷缩减

删除逻辑卷

    lvremove:删除逻辑卷

    例如：

lvremove /dev/vg0/lv0

上面的命令并不是我们需要的所有命令，还有一部分的明林我们在实验过程中在来介绍。接下来我们进行几个实验，包括基本的逻辑卷的创建挂载，扩展逻辑卷，减少逻辑卷，将某块硬盘从LVM中剥离，将LVM迁移。

实验一 基本逻辑卷的创建挂载

在创建可用的逻辑卷之前，我们需要几块硬盘，我的是实验硬盘是一个RAID5的一个分区（50G）一个独立硬盘（50G）

第一步：

    创建物理卷，在我们创建物理卷之前，如果我们使用的是一个分区，我们需要将其转换成Linux LVM,方式如下：

接下来创建物理卷：

    pvcreate /dev/md0p1

    pvcreate /dev/sdg

物理卷创建完成后，我们可以看一个物理卷的详细信息：以/dev/sdg为例：

物理卷创建完成后我们将这两个物理卷合并成一个卷组：

    命令：vgcreate -s 8M –n /dev/vg0 /dev/md0p1 /dev/sdg

接下来，我们查看一下卷组的详细信息：

    命令：vgdisplay

接下来，我们从卷组里要创建一个逻辑卷，让后分区挂载，使用。

    命令：lvcreate –L 60G –n /dev/vg0/lv0 /dev/vg0

            mke2fs –t ext4 /dev/vg0/lv0

我们查看一下：

前面的步骤我们都完成了，接下来，我们将这个创建完文件系统的逻辑卷挂载到目录下看看：

这时候我们已经算是完成了，可以尽情的使用我们刚刚挂载的文件系统的（LVM创建）的。但是，我们发现了一个问题，我们创建的明明是/dev/vg0/lv0,

为啥挂载上之后变成了/dev/mapper/vg0-lv0呢？很奇怪，我们查看一下这个逻辑卷到底是咋回事：

我们发现，无论是/dev/vg0/lv0,还是/dev/mapper/vg0-lv0，都只是一个链接文件，最终连接的都是一个dm-0的设备，因为在实际中，LVM只是一个管理工具，最终都是在管理/dev/dm-X设备。

dm: device mapper： 将一个或多个底层块设备组织成一个逻辑设备的模块

实验二 扩展逻辑卷

有时候我们的分区会不够用，特别是作为一个数据盘的时候，如果是一个普通的硬盘直接分区，我们如果想扩展分区大小，我们必须先停掉业务，卸载分区，让后拷贝数据，新建分区大小，但是如果我们是在用LVM管理我们的硬盘的话，我们可以直接在不停机的状态下直接将我们使用的分区进行扩展，接下来，我们就来看一下如何操作的。

首先，我们看一下我们的卷组VG还有没有可用的空间：

我们可以看到，卷组还有40G的可用空间，所以我们可以使用卷组剩余的空间直接扩展：

    命令：lvextend –l +100%FREE /dev/vg0/lv0

虽然我们已经将逻辑卷扩展了，但是我们可以发现分区的实际大小并没有变化，这是由于我们虽然已经扩容，但是扩容的这部分并没有文件系统，我们需要给剩余的空间进行格式化，创建文件系统，接下来我们讲一个命令：resize2fs

resize2fs命令被用来增大或者收缩未加载的"ext2/ext3"文件系统的大小。如果文件系统是处于mount状态下，那么它只能做到扩容，前提条件是内核支持在线resize。

所以，我们可以使用这个命令对我们的分区进行在线扩容，而不必卸载文件系统。

如：resize2fs /dev/vg0/lv0

扩容成功。

可是有时候，我们的卷组VG并没有多余的空间，此时我们在查看是否有多余的物理卷，如果没有多余的物理卷，我们就需要添加硬盘，创建物理卷，添加到卷组，在从卷组对我们的分区进行扩容，我演示一遍：

我先是添加一块硬盘/dev/sdf,创建物理卷：

添加到卷组VG：

    命令：vgextend

扩展分区：

    命令：

lvextend -L +20G -r /dev/vg0/lv0

可在lvextend 时加-r 直接一步到位，先扩展逻辑卷大小后直接增加文件系统大小

扩容成功

 

 

实验四 减小逻辑卷

逻辑卷的缩减，饿哦们值作为一个演示，因为在实际的生产环境中很少有人去缩减逻辑卷。只有我们的磁盘不够用的时候我们往上天磁盘，或者我们的磁盘坏了的话我们会跟换新磁盘，要么就是数据迁移。这几种情况除了更换就是增加，几乎没有需要减小容量的情况，并且，减小逻辑卷仅是ext文件系统支持，但是作为学习，我们进行演示。

首先第一步，我们需要卸载挂载，我们就以上一个实验所创建的分区来做实验。

然后我们对文件系统进行检测，防止有坏掉的分区信息，不然那，一会我们在减去一部分逻辑卷之后会造成无法使用。还有就是我们剪掉的大小必须小于分区剩余大小。

接下来我们使用resize2fs命令重新对分区进行调整：

保留90G

接下来我们再讲去格式化的逻辑卷空间从逻辑卷中移除：

此时我们将逻辑卷分区重新挂载在目录下，就可以继续使用了。

 

实验五 将某块硬盘从LVM中剥离

本次实验我使用的是两块50G的硬盘，在硬盘上会有数据，完成数据的移动并删除一块硬盘将硬盘取出。

我把此分区挂载在/bakup下并将/etc/下的数据全部拷到了此文件系统下，由于我们使用的是两块盘，如果我想剥离的是/dev/sdf这块盘的话，我们并不知道数据是否会在这个盘上存有一部分，此时我们需要将数据进行迁移到同逻辑卷的其他磁盘上去。

    我们看到，我们想要剥离sdf，需要将sdf上面的PE数据块转移到sdg上去，我们才能剥离sdf，这样可以方式数据丢失。

命令：pvmove

    如：pvmove /dev/sdf [/dev/sdg]

然后我们在看物理卷的情况：

此时我已经将数据块全部迁移到了sdg上面来，接下来，我们一步一步剥离sdf：

先是将物理卷从卷组中移出去：

    vgreduce /dev/vg0 /dev/sdf

卷组大小已经变化，但是物理卷还在，接下来我们移除物理卷：

在我们移除物理卷之后已经相当于把硬盘给卸掉了，此时我们的硬盘sdf可以随时拔掉，接下来，我们将此文件系统重新挂载，看看数据是否损坏：

我们的数据都还在，没有丢失。完成。

LVM数据迁移

由于我在实验环境下安装的全部都是50G的硬盘（虚拟机中），为了防止无法找不到硬盘，所以我就重新在加一块80G的硬盘。

由于是在一个主机里，所以我们一定要注意我们放进去的这个30G硬盘创建LVM时，千万不能和目标系统的vg名一样，这样会导致错误发生，lv名一样不一样就无所谓了。

    首先我们需要对目标磁盘进行创建LVM格式和要迁移数据的盘一样。

 

文件系统：

 

接下来，我在原文件系统中写入一个文件dudu.txt内容是/etc/passwd的内容，然后卸载文件系统，第一步转移PE数据块：

将数据移到目标磁盘对应的PV上。（该磁盘不要有其他与该PV无关的分区）

然后我们再移动除要移动的PV以外的其他PV

    vgreduce vg名 /dev/pv(多余)

移除后，我们先挂载一下，看数据是否还在

数据还在，没问题

接下来，我们需要卸载，禁用卷组，设置导出标记禁止访问

vgchange命令用于修改卷组的属性，经常被用来设置卷组是处于活动状态或非活动状态。处于活动状态的卷组无法被删除，必须使用vgchange命令将卷组设置为非活动状态后才能删除。

vgexport / vgimport不需要将驱动器从一个系统移动到另一个系统。它是一个管理策略工具，以防止在移动卷时需要访问卷

禁用卷组：vgchange –an /dev/vg0

设置导出标记禁止访问：vgexport /dev/vg0

接下来我们需要做的是关闭此系统，将磁盘转移到其他机器上继续使用，由于我是用的虚拟机，需要将系统关机才能使用，如果是物理机，磁盘支持热插拔，可以不关闭系统，直接将数据转移。

 

接下来我们将其安装在centOS 7上，并执行以下操作

pvscan

pvscan

pvscan

vgimport /dev/vg0设置导出标记开启访问

vgchange –ay /dev/vg0 起用卷组

pvscan指令会扫描系统中连接的所有硬盘，列出找到的物理卷列表

pvscan指令会扫描系统中连接的所有硬盘，列出找到的卷组列表

pvscan指令会扫描系统中连接的所有硬盘，列出找到的逻辑卷列表

接下来我们把它挂载于/bakup下，看看文件是否还在

实验完成。

LVM快照

LVM对LV提供的快照功能，只对LVM有效。

 

当一个snapshot创建的时候，仅拷贝原始卷里数据的元数据(meta-data)。创建的时候，并不会有数据的物理拷贝，因此snapshot的创建几乎是实时的，当原始卷上有写操作执行时，snapshot跟踪原始卷块的改变，这个时候原始卷上将要改变的数据在改变之前被拷贝到snapshot预留的空间里，因此这个原理的实现叫做写时复制(copy-on-write)。

在写操作写入块之前，将原始数据移动到 snapshot空间里，这样就保证了所有的数据在snapshot创建时保持一致。而对于snapshot的读操作，如果是读取数据块是没有修改过的，那么会将读操作直接重定向到原始卷上，如果是要读取已经修改过的块，那么就读取拷贝到snapshot中的块。

创建snapshot的大小并不需要和原始卷一样大，其大小仅仅只需要考虑两个方面：从shapshot创建到释放这段时间内，估计块的改变量有多大;数据更新的频率。一旦 snapshot的空间记录满了原始卷块变换的信息，那么这个snapshot立刻被释放，从而无法使用，从而导致这个snapshot无效。

注意：采取CoW实现方式时，snapshot的大小并不需要和原始卷一样大，其大小仅仅只需要考虑两个方面：从shapshot创建到释放这段时间内，估计块的改变量有多大;数据更新的频率。一旦 snapshot的空间记录满了原始卷块变换的信息，那么这个snapshot立刻被释放，从而无法使用，从而导致这个snapshot无效。所以，非常重要的一点，一定要在snapshot的生命周期里，做完你需要做得事情。

 

我创建一个10G的逻辑卷，并在里面写入数据，创建一个快照

然后我在原始卷里写入数据：LiuDehua.mp4

让后我们可以看看快照的一些变化：

我们可以发现，快照的数据区发生了变化，比着之前有所增加，我们把快照挂载起来，看看里面的是否有Liudehua.mp4

我们发现快照区内依然保存的是原始数据，并没有发生变化，接下来我们将快照还原，我们在还原之前，必须卸载要恢复的文件系统和快照：

lvconvert --merge /dev/vg0/lv0-snap

我们可以知道，恢复快照以后，不仅是数据恢复了快照时的状态，快照也消失不见了。

除了恢复快照外，如果我们不想要快照了，我们也可以手动删除：

lvremove /dev/vg0/lv0-snap

 

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补充(2108-3-1)

 

1）ext2/ext3/ext4文件系统的调整命令是resize2fs（增大和减小都支持）

lvextend -L 120G /dev/mapper/centos-home//增大至120G
lvextend -L +20G /dev/mapper/centos-home//增加20G
lvreduce -L 50G /dev/mapper/centos-home//减小至50G
lvreduce -L -8G /dev/mapper/centos-home//减小8G
resize2fs /dev/mapper/centos-home            //执行调整

　　

 

2）xfs文件系统的调整命令是xfs_growfs（只支持增大）

lvextend -L 120G /dev/mapper/centos-home    //增大至120G
lvextend -L +20G /dev/mapper/centos-home    //增加20G
xfs_growfs /dev/mapper/centos-home          //执行调整
 
就是说：xfs文件系统只支持增大分区空间的情况，不支持减小的情况（切记！！！！！）。
硬要减小的话，只能在减小后将逻辑分区重新通过mkfs.xfs命令重新格式化才能挂载上，这样的话这个逻辑分区上原来的数据就丢失了。如果有重要文件，那就歇菜喽～～～