Lvm
指尖二进制 • 1 年前 • 570 次点击 •
[TOC]
lvm的基本概念
问题：对于生产环境下的服务器来说，如果存储数据的分区磁盘空间不够了怎么办？
答：只能换一个更大的磁盘。如果用了一段时间后，空间又不够了，怎么办？再加一块更大的？换磁盘的过程中，还需要把数据从一个硬盘复制到另一个硬盘，过程太慢了。
解决方案：使用LVM在线动态扩容。
LVM的工作原理
LVM（Logical Volume Manager）逻辑卷管理，是在磁盘分区和文件系统之间添加的一个逻辑层，来为文件系统屏蔽下层磁盘分区布局，提供一个抽象的盘卷，在盘卷上建立文件系统。管理员利用LVM可以在磁盘不用重新分区的情况下动态调整文件系统的大小，并且利用LVM管理的文件系统可以跨越磁盘，当服务器添加了新的磁盘后，管理员不必将原有的文件移动到新的磁盘上，而是通过LVM可以直接扩展文件系统跨越磁盘。
它就是通过将底层的物理硬盘封装起来，然后以逻辑卷的方式呈现给上层应用。在LVM中，其通过对底层的硬盘进行封装，当我们对底层的物理硬盘进行操作时，其不再是针对于分区进行操作，而是通过一个叫做逻辑卷的东西来对其进行底层的磁盘管理操作。
LVM常用的术语
物理存储介质（The physical media）:LVM存储介质可以是磁盘分区，整个磁盘，RAID阵列或SAN磁盘，设备必须初始化为LVM物理卷，才能与LVM结合使用。
物理卷PV（physical volume）：物理卷就是LVM的基本存储逻辑块，但和基本的物理存储介质（如分区、磁盘等）比较，却包含有与LVM相关的管理参数，创建物理卷它可以用硬盘分区，也可以用硬盘本身。
卷组VG（Volume Group）：一个LVM卷组由一个或多个物理卷组成。
逻辑卷LV（logical volume）：LV建立在VG之上，可以在LV之上建立文件系统。
PE（physical extents）：PV物理卷中可以分配的最小存储单元，PE的大小是可以指定的，默认为4MB。
LE（logical extent）：LV逻辑卷中可以分配的最小存储单元，在同一个卷组中，LE的大小和PE是相同的，并且一一对应。
最小存储单位总结：
名称 最小存储单位
硬盘 扇区（512字节）
文件系统 block（1K或4K ） # mkfs.ext4 -b 2048 /dev/sdb1 #最大支持到4096
raid chunk （512K） # mdadm -C -v /dev/md5 -l 5 -n 3 -c 512 -x 1 /dev/sde{1,2,3,5}
LVM PE （4M） # vgcreate -s 4M vg1 /dev/sdb{1,2}
LVM主要元素构成：
总结：多个磁盘/分区/raid--->多个物理卷PV--->合成卷组VG--->从VG划出逻辑卷LV--->格式化LV挂载使用
LVM优点
使用卷组，使多个硬盘空间看起来像是一个大的硬盘。
使用逻辑卷，可以跨多个硬盘空间的分区 sdb1 sdb2 sdc1 sdd2 sdf。
在使用逻辑卷时，它可以在空间不足时动态调整它的大小。
在调整逻辑卷大小时，不需要考虑逻辑卷在硬盘上的位置，不用担心没有可用的连续空间。
可以在线对LV、VG进行创建，删除，调整大小等操作。LVM上的文件系统也需要重新调整大小。
允许创建快照，可以用来保存文件系统的备份。
RAID+LVM一起用：LVM是软件的卷管理方式，而RAID是磁盘管理的方法。对于重要的数据，使用RAID来保护物理的磁盘不会因为故障而中断业务，再用LVM用来实现对卷的良性的管理，更好的利用磁盘资源。
创建LVM的基本步骤
1）物理磁盘被格式化为PV，（空间被划分为一个个的PE）（PV包含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）（VG包含PV）
3）在VG中创建LV逻辑卷，基于PE创建，（组成LV的PE可能来自不同的物理磁盘）（LV基于PE创建）
4）LV直接可以格式化后挂载使用（格式化挂载使用）
5）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
lvm常用的命令
| 功能 | PV管理命令 | VG管理命令 | LV管理命令 |
|---|---|---|---|
| scan 扫描 | pvscan | vgscan | lvscan |
| create 创建 | pvcreate | vgcreate | lvcreate |
| display显示 | pvdisplay | vgdisplay | lvdisplay |
| remove 移除 | pvremove | vgremove | lvremove |
| extend 扩展 | vgextend | lvextend | |
| reduce 减少 | vgreduce | lvreduce |
下面的操作会用的一些查看命令
| 查看卷名 | 简单对应卷信息的查看 | 扫描相关的所有的对应卷 | 详细对应卷信息的查看 |
|---|---|---|---|
| 物理卷 | pvs | pvscan | pvdisplay |
| 卷组 | vgs | vgscan | vgdisplay |
| 逻辑卷 | lvs | lvscan | lvdisplay |
创建并使用LVM逻辑卷
创建PV添加一个sdb磁盘
创建4个主分区每个分区1G
[root@localhost ~]# fdisk /dev/sdb
[root@localhost ~]# ls /dev/sdb*
/dev/sdb /dev/sdb1 /dev/sdb2 /dev/sdb3 /dev/sdb4设定分区类型代码：fdisk /dev/sdb ---> t ---> 选择分区号 ---> 8e ---> w
注：现在系统已经很智能了， 直接使用默认的 83 Linux分区，也可以创建pv的。
创建pv
[root@localhost ~]# pvcreate /dev/sdb{1,2,3,4}
Physical volume "/dev/sdb1" successfully created.
Physical volume "/dev/sdb2" successfully created.
Physical volume "/dev/sdb3" successfully created.
Physical volume "/dev/sdb4" successfully created.查看物理卷信息
[root@localhost ~]# pvdisplay /dev/sdb1
"/dev/sdb1" is a new physical volume of "1.00 GiB"
--- NEW Physical volume ---
PV Name /dev/sdb1
VG Name
PV Size 1.00 GiB
Allocatable NO
PE Size 0
Total PE 0
Free PE 0
Allocated PE 0
PV UUID VgSsC0-nmAj-OIxo-vAkL-a2jQ-0OU6-F4HYpc创建vg卷组
语法：vgcreate vg名字 pv的名字 （可以跟多个pv）
[root@localhost ~]# vgcreate vg01 /dev/sdb1
Volume group "vg01" successfully created查看创建vg信息
[root@localhost ~]# vgs
VG #PV #LV #SN Attr VSize VFree
vg01 1 0 0 wz--n- 1020.00m 1020.00m
[root@localhost ~]# vgdisplay vg01
--- Volume group ---
VG Name vg01
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 1020.00 MiB
PE Size 4.00 MiB
Total PE 255
Alloc PE / Size 0 / 0
Free PE / Size 255 / 1020.00 MiB
VG UUID q3dapQ-lUR7-zRIL-0exR-fmfx-eWWu-pMbP7E创建LV
lvcreate -n 指定新逻辑卷的名称、-L指定lv大小的SIZE(M,G)、（-l：小l指定LE的数量）vgname
[root@localhost ~]# lvcreate -n lv01 -L 16M vg01
Logical volume "lv01" created.
[root@localhost ~]# lvcreate -n lv02 -l 4 vg01
Logical volume "lv02" created.
[root@localhost ~]# lvs
LV VG Attr LSize Pool Origin Data% Meta% Move Log Cpy%Sync Convert
lv01 vg01 -wi-a----- 16.00m
lv02 vg01 -wi-a----- 16.00m
[root@localhost ~]# pvdisplay /dev/sdb1
--- Physical volume ---
PV Name /dev/sdb1
VG Name vg01
PV Size 1.00 GiB / not usable 4.00 MiB
Allocatable yes
PE Size 4.00 MiB
Total PE 255
Free PE 247
Allocated PE 8 # Allocated['æləkeɪtɪd]分配，已经使用了8个PE
PV UUID VgSsC0-nmAj-OIxo-vAkL-a2jQ-0OU6-F4HYpc
[root@localhost ~]# vgdisplay vg01
。。。。。。
Alloc PE / Size 8 / 32.00 MiB #已经使用8个PE，32MB
Free PE / Size 247 / 988.00 MiB文件系统格式与挂载
[root@localhost ~]# mkdir /lv01 #查看逻辑卷
[root@localhost ~]# ll /dev/vg01/lv0
lv01 lv02
[root@localhost ~]# ll /dev/vg01/lv01 #其实lv01是dm-0的软链接
lrwxrwxrwx. 1 root root 7 11月 3 00:08 /dev/vg01/lv01 -> ../dm-0
[root@localhost ~]# mkfs.xfs /dev/vg01/lv01
meta-data=/dev/vg01/lv01 isize=512 agcount=1, agsize=4096 blks
= sectsz=512 attr=2, projid32bit=1
= crc=1 finobt=0, sparse=0
data = bsize=4096 blocks=4096, imaxpct=25
= sunit=0 swidth=0 blks
naming =version 2 bsize=4096 ascii-ci=0 ftype=1
log =internal log bsize=4096 blocks=855, version=2
= sectsz=512 sunit=0 blks, lazy-count=1
realtime =none extsz=4096 blocks=0, rtextents=0
[root@localhost ~]# mount /dev/vg01/lv01 /lv01/
[root@localhost ~]# df -Th /lv01/
文件系统 类型 容量 已用 可用 已用% 挂载点
/dev/mapper/vg01-lv01 xfs 13M 896K 12M 7% /lv01
[root@localhost ~]# echo "/dev/vg01/lv01 /lv01 xfs defaults 0 0" >> /etc/fstab 指定PE大小用
指定PE大小用的参数：-s,如果存储的数据都是大文件，那么PE尽量调大，读取速度快
[root@localhost ~]# vgcreate -s 16M vg02 /dev/sdb2
Volume group "vg02" successfully createdPE的大小只有为2的幂数，且最大为512M
查看vg是否使用了16M
[root@localhost ~]# vgdisplay vg02
--- Volume group ---
VG Name vg02
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 1008.00 MiB
PE Size 16.00 MiB
Total PE 63
Alloc PE / Size 0 / 0
Free PE / Size 63 / 1008.00 MiB
VG UUID 4TTPDV-RuJQ-c2j5-Tvit-Namb-lUsX-WqAapBLV扩容
用的命令：extend扩展 vgextend lvextend
首先，确定一下是否有可用的扩容空间，因为空间是从VG里面创建的，并且LV不能跨VG扩容
[root@localhost ~]# vgs
VG #PV #LV #SN Attr VSize VFree
vg01 1 2 0 wz--n- 1020.00m 988.00m
vg02 1 0 0 wz--n- 1008.00m 1008.00m扩容逻辑卷
[root@localhost ~]# vgs
VG #PV #LV #SN Attr VSize VFree
vg01 1 2 0 wz--n- 1020.00m 988.00m
vg02 1 0 0 wz--n- 1008.00m 1008.00m
[root@localhost ~]# lvextend -L +30m /dev/vg01/lv01
Rounding size to boundary between physical extents: 32.00 MiB.
Size of logical volume vg01/lv01 changed from 16.00 MiB (4 extents) to 48.00 MiB (12 extents).
Logical volume vg01/lv01 successfully resized.
[root@localhost ~]# lvs
LV VG Attr LSize Pool Origin Data% Meta% Move Log Cpy%Sync Convert
lv01 vg01 -wi-ao---- 48.00m #LV已经扩容成功
lv02 vg01 -wi-a----- 16.00m
[root@localhost ~]# df -Th /lv01
文件系统 类型 容量 已用 可用 已用% 挂载点
/dev/mapper/vg01-lv01 xfs 13M 896K 12M 7% /lv01
注：可以看到LV虽然扩展了，但是文件系统大小还是原来的，下面开始扩容文件系统ext4文件系统扩容使用命令语法：resize2fs 逻辑卷名称
xfs文件系统扩容使用命令语法：xfs_growfs 挂载点
resize2fs和xfs_growfs 两者的区别是传递的参数不一样的，xfs_growfs是采用的挂载点；resize2fs是逻辑卷名称，而且resize2fs命令不能对xfs类型文件系统使用
[root@localhost ~]# xfs_growfs /dev/vg01/lv01
meta-data=/dev/mapper/vg01-lv01 isize=512 agcount=1, agsize=4096 blks
= sectsz=512 attr=2, projid32bit=1
= crc=1 finobt=0 spinodes=0
data = bsize=4096 blocks=4096, imaxpct=25
= sunit=0 swidth=0 blks
naming =version 2 bsize=4096 ascii-ci=0 ftype=1
log =internal bsize=4096 blocks=855, version=2
= sectsz=512 sunit=0 blks, lazy-count=1
realtime =none extsz=4096 blocks=0, rtextents=0
data blocks changed from 4096 to 12288
[root@localhost ~]# df -Th /lv01
文件系统 类型 容量 已用 可用 已用% 挂载点
/dev/mapper/vg01-lv01 xfs 45M 960K 44M 3% /lv01直接扩容到80M空间，一步到位，不用再扩文件系统了
[root@localhost ~]# lvextend -L 80M -r /dev/vg01/lv01
Size of logical volume vg01/lv01 changed from 48.00 MiB (12 extents) to 80.00 MiB (20 extents).
Logical volume vg01/lv01 successfully resized.
meta-data=/dev/mapper/vg01-lv01 isize=512 agcount=3, agsize=4096 blks
= sectsz=512 attr=2, projid32bit=1
= crc=1 finobt=0 spinodes=0
data = bsize=4096 blocks=12288, imaxpct=25
= sunit=0 swidth=0 blks
naming =version 2 bsize=4096 ascii-ci=0 ftype=1
log =internal bsize=4096 blocks=855, version=2
= sectsz=512 sunit=0 blks, lazy-count=1
realtime =none extsz=4096 blocks=0, rtextents=0
data blocks changed from 12288 to 20480
[root@localhost ~]# df -Th /lv01
文件系统 类型 容量 已用 可用 已用% 挂载点
/dev/mapper/vg01-lv01 xfs 77M 1.0M 76M 2% /lv01VG扩容
[root@localhost ~]# vgs
VG #PV #LV #SN Attr VSize VFree
vg01 1 2 0 wz--n- 1020.00m 924.00m
vg02 1 0 0 wz--n- 1008.00m 1008.00mvg扩容的场景：vg卷组中的空间不了够，需要添加新的硬盘进来
[root@localhost ~]# pvcreate /dev/sdb3 #创建pv
Physical volume "/dev/sdb3" successfully created.
[root@localhost ~]# vgextend vg01 /dev/sdb3 #扩容成功
Volume group "vg01" successfully extended
[root@localhost ~]# vgs
VG #PV #LV #SN Attr VSize VFree
vg01 2 2 0 wz--n- 1.99g <1.90g
vg02 1 0 0 wz--n- 1008.00m 1008.00mLVM缩小
互动：LVM可以动态增加，可以动态缩小吗？
答：LVM可以动态增加，也可以动态缩小，但是XFS不支持动态缩小，所以我们无法实现基于xfs的动态缩小。btrfs文件系统支持在线缩小。
[root@localhost ~]# lvreduce -L -20m /dev/vg01/lv01
WARNING: Reducing active and open logical volume to 40.00 MiB.
THIS MAY DESTROY YOUR DATA (filesystem etc.)
Do you really want to reduce vg01/lv01? [y/n]: y
Size of logical volume vg01/lv01 changed from 60.00 MiB (15 extents) to 40.00 MiB (10 extents).
Logical volume vg01/lv01 successfully resized. #缩小成功但是文件系统没有缩小成功：
[root@localhost ~]# df -h /lv01/
文件系统 容量 已用 可用 已用% 挂载点
/dev/mapper/vg01-lv01 77M 1.0M 76M 2% /lv01 #发现文件系统上空间没有变
[root@localhost ~]# lvextend -L 10M -r /dev/vg01/lv01 #这两个命令也是不能执行成功的
Rounding size to boundary between physical extents: 12.00 MiB.
New size given (3 extents) not larger than existing size (10 extents)
[root@localhost ~]# xfs_growfs /dev/vg01/lv01 #这两个命令也是不能执行成功的
meta-data=/dev/mapper/vg01-lv01 isize=512 agcount=5, agsize=4096 blks
= sectsz=512 attr=2, projid32bit=1
= crc=1 finobt=0 spinodes=0
data = bsize=4096 blocks=20480, imaxpct=25
= sunit=0 swidth=0 blks
naming =version 2 bsize=4096 ascii-ci=0 ftype=1
log =internal bsize=4096 blocks=855, version=2
= sectsz=512 sunit=0 blks, lazy-count=1
realtime =none extsz=4096 blocks=0, rtextents=0
data size 10240 too small, old size is 20480
[root@localhost ~]# df -h /lv01/
文件系统 容量 已用 可用 已用% 挂载点
/dev/mapper/vg01-lv01 77M 1.0M 76M 2% /lv01VG的缩减，要保证你的物理卷是否被使用，是因为它无法缩减一个正在使用的PV
[root@localhost ~]# vgs
VG #PV #LV #SN Attr VSize VFree
vg01 2 2 0 wz--n- 1.99g <1.94g
vg02 1 0 0 wz--n- 1008.00m 1008.00m
[root@localhost ~]# pvs
PV VG Fmt Attr PSize PFree
/dev/sdb1 vg01 lvm2 a-- 1020.00m 964.00m
/dev/sdb2 vg02 lvm2 a-- 1008.00m 1008.00m
/dev/sdb3 vg01 lvm2 a-- 1020.00m 1020.00m
/dev/sdb4 lvm2 --- 1.00g 1.00g
[root@localhost ~]# cp -r /boot/grub /lv01/ #复制一些测试数据
[root@localhost ~]# vgreduce vg01 /dev/sdb1 #将sdb1移出失败，因sdb1正在被使用
Physical volume "/dev/sdb1" still in use互动：如果sdb1是一个磁盘阵列，而这个磁盘阵列使用年代太久，我们必须移出怎么办？
移动数据：
[root@localhost ~]# pvs
PV VG Fmt Attr PSize PFree
/dev/sdb1 vg01 lvm2 a-- 1020.00m 964.00m
/dev/sdb2 vg02 lvm2 a-- 1008.00m 1008.00m
/dev/sdb3 vg01 lvm2 a-- 1020.00m 1020.00m
/dev/sdb4 lvm2 --- 1.00g 1.00g将sdb1上数据移到新增加sdb3 pv 上
[root@localhost ~]# pvmove /dev/sdb1 /dev/sdb3
/dev/sdb1: Moved: 28.57%
/dev/sdb1: Moved: 71.43%
/dev/sdb1: Moved: 100.00%移完数据再移出
[root@localhost ~]# vgreduce vg01 /dev/sdb1
Removed "/dev/sdb1" from volume group "vg01"
vg01中只有sdb3了
[root@localhost ~]# pvs
PV VG Fmt Attr PSize PFree
/dev/sdb1 lvm2 --- 1.00g 1.00g
/dev/sdb2 vg02 lvm2 a-- 1008.00m 1008.00m
/dev/sdb3 vg01 lvm2 a-- 1020.00m 964.00m
/dev/sdb4 lvm2 --- 1.00g 1.00gLVM删除
创建LVM流程:
pvcreate创建pv ---> vgcreate创建卷组 ---> lvcreate创建逻辑卷 ---> mkfs.xfs lv 格式化 ---> mount挂载
删除LVM流程：
umount卸载 ---> lvremove lv移出卷组中所有逻辑卷 ---> vgremove vg移出卷组 ---> pvremove 移出pv
[root@localhost ~]# umount /lv01/
[root@localhost ~]# lvremove /dev/vg01/lv01
Do you really want to remove active logical volume vg01/lv01? [y/n]: y
Logical volume "lv01" successfully removed再次查看已经看不到lv01
[root@localhost ~]# lvs
LV VG Attr LSize Pool Origin Data% Meta% Move Log Cpy%Sync Convert
lv02 vg01 -wi-a----- 16.00m直接移出卷组，如果卷组中还有lv，移出时，会提示，是否也移出，没有数据的情况下这里直接移出。
[root@localhost ~]# vgremove vg01
Do you really want to remove volume group "vg01" containing 1 logical volumes? [y/n]: y
Do you really want to remove active logical volume vg01/lv02? [y/n]: y
Logical volume "lv02" successfully removed
Volume group "vg01" successfully removed
[root@localhost ~]# vgs
VG #PV #LV #SN Attr VSize VFree
vg02 1 0 0 wz--n- 1008.00m 1008.00m移出pv
[root@localhost ~]# pvs
PV VG Fmt Attr PSize PFree
/dev/sdb1 lvm2 --- 1.00g 1.00g
/dev/sdb2 vg02 lvm2 a-- 1008.00m 1008.00m
/dev/sdb3 lvm2 --- 1.00g 1.00g
/dev/sdb4 lvm2 --- 1.00g 1.00g
[root@localhost ~]# pvremove /dev/sdb1
Labels on physical volume "/dev/sdb1" successfully wiped.
[root@localhost ~]# pvs
PV VG Fmt Attr PSize PFree
/dev/sdb2 vg02 lvm2 a-- 1008.00m 1008.00m
/dev/sdb3 lvm2 --- 1.00g 1.00g
/dev/sdb4 lvm2 --- 1.00g 1.00g