Linux LVM詳解

来源:https://www.cnblogs.com/liugp/archive/2022/06/30/16421512.html
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一、簡介 LVM（Logical Volume Manager）邏輯捲管理，是在硬碟分區和文件系統之間添加的一個邏輯層，為文件系統屏蔽下層硬碟分區佈局，並提供一個抽象的盤捲，在盤捲上建立文件系統。管理員利用LVM可以在硬碟不用重新分區的情況下動態調整文件系統的大小，並且利用LVM管理的文件系統可以跨 ...


目錄

一、簡介

LVM（Logical Volume Manager）邏輯捲管理，是在硬碟分區和文件系統之間添加的一個邏輯層，為文件系統屏蔽下層硬碟分區佈局，並提供一個抽象的盤捲，在盤捲上建立文件系統。管理員利用LVM可以在硬碟不用重新分區的情況下動態調整文件系統的大小，並且利用LVM管理的文件系統可以跨越物理硬碟。當伺服器添加了新的硬碟後，管理員不必將原有的文件移動到新的硬碟上，而是通過LVM直接擴展文件系統來跨越物理硬碟。

LVM就是通過將底層的物理硬碟封裝，然後以邏輯捲的方式呈現給上層應用。當我們對底層的物理硬碟進行操作時，不再是針對分區進行操作，而是通過邏輯捲對底層硬碟進行管理操作。

基礎術語

物理存儲介質（The physical media）：LVM存儲介質，可以是硬碟分區、整個硬碟、raid陣列或SAN硬碟。設備必須初始化為LVM物理捲，才能與LVM結合使用。

物理捲PV（physical volume）：物理捲就是LVM的基本存儲邏輯塊，但和基本的物理存儲介質比較卻包含與LVM相關的管理參數，創建物理捲可以用硬碟分區，也可以用硬碟本身。

捲組VG（Volume Group）：LVM捲組類似於非LVM系統中的物理硬碟，一個捲組VG由一個或多個物理捲PV組成。可以在捲組VG上建立邏輯捲LV。

邏輯捲LV（logical volume）：類似於非LVM系統中的硬碟分區，邏輯捲LV建立在捲組VG之上。在邏輯捲LV之上建立文件系統。

物理塊PE（physical Extent）：物理捲PV中可以分配的最小存儲單元，PE的大小可以指定，預設為4MB

邏輯塊LE（Logical Extent）：邏輯捲LV中可以分配的最小存儲單元，在同一捲組VG中LE的大小和PE是相同的，並且一一相對。

創建LV邏輯捲流程圖

LVM的優點

捲組VG可以使多個硬碟空間看起來像是一個大硬碟。

邏輯捲LV可以創建跨多個硬碟空間的分區。

在使用邏輯捲LV時，可以在空間不足時動態調整大小，不需要考慮邏輯捲LV在硬碟上的位置，不用擔心沒有可用的連續的空間。

可以線上對捲組VG、邏輯捲LV進行創建、刪除、調整大小等操作。但LVM上的文件系統也需要重新調整大小。

LVM允許創建快照，用來保存文件系統的備份。

二、實驗

1)分區（非必須，也可以不分區），這裡我拿一塊盤分區，一塊盤不分區

不知道怎麼分區的可以參考我之前的文章：Linux磁碟分區、格式化、掛載

2）使用pvcreate創建物理捲PV

$ pvcreate /dev/sdb1 /dev/sdb2 /dev/sdc
# 檢查
$ pvs

/dev/sdb1之前用ext4格式化過，這裡就會提示是否擦除它，選擇[y]擦除就行
檢查

文件類型已經是LVM2_member類型了

查看詳情

$ pvdisplay /dev/sdb1

3）創建捲組VG

使用vgcreate創建捲組VG，並且此處可以-s選項指定PE（LE）的大小，（預設PE大小4M）

$ vgcreate vg /dev/sdb1 /dev/sdb2 /dev/sdc

創建完成後查看一下

$ vgs
$ vgdisplay vg


[root@centos8-nat-168-182-152 ~]# vgdisplay vg
  --- Volume group ---
  VG Name               vg
  System ID             
  Format                lvm2
  Metadata Areas        3
  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                3
  Act PV                3
  VG Size               <9.99 GiB
  PE Size               4.00 MiB //可以看到vg的PE大小為4M，預設大小
  Total PE              2557
  Alloc PE / Size       0 / 0   
  Free  PE / Size       2557 / <9.99 GiB
  VG UUID               EWYDq2-cg88-ps4t-ZT8P-Fm7m-qkJq-8CKe0j

註意：PE大，讀取速度快，但浪費空間。反之，讀取速度慢，但節省空間。類似於socket

4）創建邏輯捲LV

使用lvcreate創建LV。lvcreate -n lvname -L lvsize(M，G) vgname

#創建三個LV
$ lvcreate -n lv1 -L 64M vg
$ lvcreate -n lv2 -L 128M vg
$ lvcreate -n lv3 -L 256M vg
#查看
$ lvs

此時我們再看下pv和vg的使用情況

$ pvdisplay /dev/sdb1
$ vgdisplay vg

5）格式化與掛載

註意：在格式化之前需要知道xfs文件系統只支持增大，不支持減小。ext2、ext3、ext4增大減小都支持。
所以這裡我們先使用ext4的文件系統格式化

#將lv1格式化成ext4
$ mkfs.ext4 /dev/vg/lv1
#創建掛載目錄
$ mkdir /opt/lv1
$ mount /dev/vg/lv1 /opt/lv1

這裡的/dev/vg/lv1實際是一個軟鏈接，實際地址如下

6）邏輯捲LV擴容（動態擴容）

首先需要確認是否有可用的擴容空間，邏輯捲LV是從捲組VG中創建的，所有在邏輯捲LV擴容前需要查看捲組VG的空間使用情況。

$ vgs
$ vgdisplay vg

在確認有多餘空間的情況下，使用lvextend命令的-L選項擴展邏輯捲LV的大小

#+100M是增加100M
$ lvextend -L +100M /dev/vg/lv1
#直接使用1024M是增加到1024M
$ lvextend -L 1024M /dev/vg/lv1
$ lvs

但是在我們使用df命令查看時，會發現我們文件系統並沒有擴展

$ df -h /opt/lv1

但是通過lsblk看是已經擴容了

$ lsblk

這是因為文件系統也需要擴容。ext4文件系統擴容使用"resize2fs [邏輯捲名稱]"，xfs文件系統擴容使用"xfs_growfs 掛載點"

#ext4文件系統擴容
$ resize2fs /dev/vg/lv1

當然來到CentOS7後，我們還可以使用lvextend命令的-r選項來使文件系統自動擴容，實例如下：

$ lvextend -L +1024M -r /dev/vg/lv1
$ df -h

7）捲組VG擴容

捲組的擴容相當簡單，一般是LVM空間不夠時，添加一塊新硬碟時使用。

增加一塊磁碟/dev/sdd

擴容

$ vgextend vg /dev/sdd
$ vgs
$ pvs

8）邏輯捲LV縮小

邏輯捲LV縮小命令lvreduce與擴容命令類似，縮減邏輯捲LV請謹慎操作，實例如下：

1、lvreduce命令使用-L選項減少空間，-r選項減少文件系統空間，實現動態調整（這是ext4文件系統）

#縮容到100M
$ lvreduce -L 100M -r /dev/vg/lv1
$ df -h /opt/lv1

知識擴展

#擴展lv使用vg剩餘的所有空間 將/data1使用vg1剩餘的所有空間
$ lvextend -l +100%FREE /dev/vg/lv1   #註意這裡是小寫的l
#將vg剩餘的所有空間創建為一個lv
$ lvcreate -l 100%FREE -n lv2 vg      #註意這裡是小寫的l

2、如果不使用-r選項，那麼需要卸載掛載點再使用resize2fs調整

#卸載掛載
$ umount /opt/lv1
#運行e2fsck 檢測文件系統
$ e2fsck -f /dev/vg/lv1 
$ resize2fs /dev/vg/lv1 100M
$ lvreduce -L 100M /dev/vg/lv1
$ mount /dev/vg/lv1 /opt/lv1

註意：應該先縮小文件系統後再縮小邏輯捲，否則在進行lv邏輯捲縮小時產生文件系統大小與物理分區不匹配的錯誤
【問題】

-ext4 lvreduce報錯Either the superblock or the partition table is likely to be corrupt!

【解決】

# 卸載
$ umount /opt/lv1 
# 擴容至原來lv大小
$ lvresize -L 100M /dev/vg/lv1
# 檢查ext4文件系統，並校正
$ e2fsck -f /dev/vg/lv1
# lvreduce縮容
$ lvreduce -L 50M /dev/vg/lv1
$ mount /dev/vg/lv1 /opt/lv1

9）xfs文件系統的實驗

1、格式化、掛載

$ mkfs.xfs /dev/vg/lv2
$ mkdir /opt/lv2
$ mount /dev/vg/lv2 /opt/lv2
$ df -h /opt/lv2

2、使用lvextend的-L選項和-r選項動態擴容

# 使用-r動態擴容
$ lvextend -L +20M -r /dev/vg/lv2
# 下麵兩句就是動態擴容
$ lvextend -L 200M /dev/vg1/lv2
$ xfs_growfs /opt/lv2

3、縮容
使用lvreduce的-r選項嘗試減小空間，縮容失敗

$ lvreduce -L -20M -r /dev/vg/lv2

再試試lvreduce和xfs_growfs組合能不能動態減少空間。這裡為什麼說動態呢？因為xfs_groefs必須是掛載情況下才能使用，後面跟的是掛載點。

$ df -h /opt/lv2
$ lvreduce -L 100M /dev/vg/lv2
$ xfs_growfs /opt/lv2

一樣失敗了

結論：xfs文件系統真的只能增大，不能減小。

10）捲組VG縮小

捲組VG的縮小，要查看物理捲PV是否被使用，因為無法縮減一個正在使用的物理捲PV。如下：

#拷貝一些數據
$ cp /etc/passwd /opt/lv1/
$ pvs
$ vgreduce vg /dev/sdd

場景多用於更換舊硬碟。

11）刪除LVM

刪除LVM步驟：umount卸載-->lvremove移除邏輯捲LV-->vgremove移除捲組VG-->pvremove移除物理捲PV

#卸載，一定要卸載，要不然移除不了
umount /opt/lv1
umount /opt/lv2
umount /opt/mail-lv
#移除lv
lvremove /dev/vg/lv1
lvremove /dev/vg/lv2
lvremove /dev/vg/lv3
lvremove /dev/mail/mail-lv
#移除vg
$ vgremove vg
$ vgremove mail
#移除pv
$ pvremove /dev/sdb1
$ pvremove /dev/sdb2
$ pvremove /dev/sdc
$ pvremove /dev/sdd
$ pvs

12）擴展

SSM工具：檢查關於可用硬碟和LVM捲的信息。顯示關於現有磁碟存儲設備、存儲池、LVM捲和存儲快照的信息。

1、SSM的安裝

$ yum -y install system-storage-manager

2、SSM工具常用命令
1）列出設備信息

$ ssm list dev

2）列出存儲池信息

$ ssm list pool

3）列出捲信息

$ ssm list vol

4）SSM創建LVM

ssm create -s [lv大小] -n [lv名稱] --fstype [lv文件系統類型] -p [捲組名] [設備] [掛載點]
自動把設備變成pv，創建pv、lv，格式化文件系統，掛載目錄自動創建，自動掛載

$ ssm create -s 1G -n mail-lv --fstype xfs -p mail /dev/sd[c-d] /opt/mail-lv


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