20.LVM

1.在硬盘分好区或者部署为RAID 磁盘阵列之后，再想修改硬盘分区大小就不容易了。换句话说，当用户想要随着实际需求的变化调整硬盘分区的大小时，会受到硬盘“灵活性”的限制。

这时就需要用到另外一项非常普及的硬盘设备资源管理技术了—LVM（逻辑卷管理器，Logical Volume Manager）。LVM 可以允许用户对硬盘资源进行动态调整。

尽管对传统的硬盘分区进行强制扩容或缩容从理论上来讲是可行的，但是却可能造成数据的丢失。而LVM 技术是在硬盘分区和文件系统之间添加了一个逻辑层，它提供了一个抽象的卷组，可以把多块硬盘进行卷组合并。

这样一来，用户不必关心物理硬盘设备的低层架构和布局，就可以实现对硬盘分区的动态调整。

  首先需要把物理卷[PV，Physical Volume]组合成一个卷组[VG，Volume Group]，然后再把这个卷组分割成一个个逻辑卷[LV，Logical Volume]，而且每个逻辑卷的大小必须是基本单元[PE，Physical Extent]的倍数。

物理卷处于LVM 中的最底层，可以将其理解为物理硬盘、硬盘分区或者RAID 磁盘阵列，这都可以。卷组建立在物理卷之上，一个卷组可以包含多个物理卷，而且在卷组创建之后也可以继续向其中添加新的物理卷。逻辑卷是用卷组中空闲的资源建立的。

  并且逻辑卷在建立后可以动态地扩展或缩小空间。这就是LVM 的核心理念。

2.部署逻辑卷

部署LVM 时，需要逐个配置物理卷、卷组和逻辑卷。常用的部署命令如下：

  

举例：在虚拟机中添加两块新硬盘设备的目的，是为了更好地演示LVM 理念中用户无需关心底层物理硬盘设备的特性。我们先对这两块新硬盘进行创建物理卷的操作，可以将该操作简单理解成让硬盘设备支持LVM 技术，或者理解成是把硬盘设备加入到LVM 技术可用的硬件资源池中。

然后对这两块硬盘进行卷组合并，卷组的名称可以由用户来自定义。接下来，根据需求把合并后的卷组切割出一个约为150MB 的逻辑卷设备，最后把这个逻辑卷设备格式化成EXT4 文件系统后挂载使用。

1）让新添加的两块硬盘设备支持LVM 技术。

[root@centos ~]# pvcreate /dev/sdb /dev/sdc
Physical volume "/dev/sdb" successfully created
Physical volume "/dev/sdc" successfully created

2）把两块硬盘设备加入到storage 卷组中，然后查看卷组的状态。

[root@centos ~]# vgcreate storage /dev/sdb /dev/sdc
Volume group "storage" successfully created
[root@linuxprobe ~]# vgdisplay
--- Volume group ---
VG Name storage
System ID
Format lvm2
Metadata Areas 2
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 2
Act PV 2
VG Size 39.99 GiB
PE Size 4.00 MiB
Total PE 10238
Alloc PE / Size 0 / 0 Free PE / Size 10238 / 39.99 GiB
VG UUID KUeAMF-qMLh-XjQy-ArUo-LCQI-YF0o-pScxm1

3）切割出一个约为150MB 的逻辑卷设备。

这里需要注意切割单位的问题。在对逻辑卷进行切割时有两种计量单位。第一种是以容量为单位，所使用的参数为-L。例如，使用-L 150M 生成一个大小为150MB 的逻辑卷。

另外一种是以基本单元的个数为单位，所使用的参数为-l。每个基本单元的大小默认为4MB。例如，使用-l 37 可以生成一个大小为37×4MB=148MB 的逻辑卷。  

[root@centos ~]# lvcreate -n vo -l 37 storage
Logical volume "vo" created
[root@linuxprobe ~]# lvdisplay
--- Logical volume ---
LV Path /dev/storage/vo
LV Name vo
VG Name storage
LV UUID D09HYI-BHBl-iXGr-X2n4-HEzo-FAQH-HRcM2I
LV Write Access read/write
LV Creation host, time localhost.localdomain, 2017-02-01 01:22:54 -0500
LV Status available
# open 0
LV Size 148.00 MiB
Current LE 37
Segments 1
Allocation inherit
Read ahead sectors auto
- currently set to 8192
Block device 253:2
………………省略部分输出信息………………

4）把生成好的逻辑卷进行格式化，然后挂载使用。

Linux 系统会把LVM 中的逻辑卷设备存放在/dev 设备目录中（实际上是做了一个符号链接），同时会以卷组的名称来建立一个目录，其中保存了逻辑卷的设备映射文件（即/dev/卷组名称/逻辑卷名称）。  

[root@centos ~]# mkfs.ext4 /dev/storage/vo
mke2fs 1.42.9 (28-Dec-2013)
Filesystem label=
OS type: Linux
Block size=1024 (log=0)
Fragment size=1024 (log=0)
Stride=0 blocks, Stripe width=0 blocks
38000 inodes, 151552 blocks
7577 blocks (5.00%) reserved for the super user
First data block=1
Maximum filesystem blocks=33816576
19 block groups
8192 blocks per group, 8192 fragments per group
2000 inodes per group
Superblock backups stored on blocks:
8193, 24577, 40961, 57345, 73729
Allocating group tables: done
Writing inode tables: done
Creating journal (4096 blocks): done
Writing superblocks and filesystem accounting information: done
[root@linuxprobe ~]# mkdir /centos
[root@linuxprobe ~]# mount /dev/storage/vo /centos

5）查看挂载状态，并写入到配置文件，使其永久生效。

[root@centos ~]# df -h
Filesystem Size Used Avail Use% Mounted on
/dev/mapper/rhel-root 18G 3.0G 15G 17% /
devtmpfs 905M 0 905M 0% /dev
tmpfs 914M 140K 914M 1% /dev/shm
tmpfs 914M 8.8M 905M 1% /run
tmpfs 914M 0 914M 0% /sys/fs/cgroup
/dev/sr0 3.5G 3.5G 0 100% /media/cdrom
/dev/sda1 497M 119M 379M 24% /boot
/dev/mapper/storage-vo 145M 7.6M 138M 6% /centos
[root@centos ~]# echo "/dev/storage/vo /centos ext4 defaults 0 0" >> /
etc/fstab

3.扩容逻辑卷

卷组是由两块硬盘设备共同组成的。用户在使用存储设备时感知不到设备底层的架构和布局，更不用关心底层是由多少块硬盘组成的，只要卷组中有足够的资源，就可以一直为逻辑卷扩容。扩展前请一定要记得卸载设备和挂载点的关联。

[root@centos ~]# umount /centos

1）把上一个实验中的逻辑卷vo 扩展至290MB。

[root@centos ~]# lvextend -L 290M /dev/storage/vo
Rounding size to boundary between physical extents: 292.00 MiB
Extending logical volume vo to 292.00 MiB
Logical volume vo successfully resized

2）检查硬盘完整性，并重置硬盘容量。

[root@cetnos ~]# e2fsck -f /dev/storage/vo
e2fsck 1.42.9 (28-Dec-2013)
Pass 1: Checking inodes, blocks, and sizes
Pass 2: Checking directory structure
Pass 3: Checking directory connectivity
Pass 4: Checking reference counts
Pass 5: Checking group summary information
/dev/storage/vo: 11/38000 files (0.0% non-contiguous), 10453/151552 blocks
[root@linuxprobe ~]# resize2fs /dev/storage/vo
resize2fs 1.42.9 (28-Dec-2013)
Resizing the filesystem on /dev/storage/vo to 299008 (1k) blocks.
The filesystem on /dev/storage/vo is now 299008 blocks long.

3）重新挂载硬盘设备并查看挂载状态

[root@centos ~]# mount -a
[root@centos ~]# df -h
Filesystem Size Used Avail Use% Mounted on
/dev/mapper/rhel-root 18G 3.0G 15G 17% /
devtmpfs 985M 0 985M 0% /dev
tmpfs 994M 80K 994M 1% /dev/shm
tmpfs 994M 8.8M 986M 1% /run
tmpfs 994M 0 994M 0% /sys/fs/cgroup
/dev/sr0 3.5G 3.5G 0 100% /media/cdrom
/dev/sda1 497M 119M 379M 24% /boot
/dev/mapper/storage-vo 279M 2.1M 259M 1% /centos

4.缩小逻辑卷

相较于扩容逻辑卷，在对逻辑卷进行缩容操作时，其丢失数据的风险更大。所以在生产环境中执行相应操作时，一定要提前备份好数据。另外Linux 系统规定，在对LVM 逻辑卷进行缩容操作之前，要先检查文件系统的完整性（当然这也是为了保证我们的数据安全）。

在执行缩容操作前记得先把文件系统卸载掉。

[root@centos ~]# umount /centos

1）检查文件系统的完整性。

[root@centos ~]# e2fsck -f /dev/storage/vo
e2fsck 1.42.9 (28-Dec-2013)
Pass 1: Checking inodes, blocks, and sizes
Pass 2: Checking directory structure
Pass 3: Checking directory connectivity
Pass 4: Checking reference counts
Pass 5: Checking group summary information
/dev/storage/vo: 11/74000 files (0.0% non-contiguous), 15507/299008 blocks

2）把逻辑卷vo 的容量减小到120MB。

[root@centos ~]# resize2fs /dev/storage/vo 120M
resize2fs 1.42.9 (28-Dec-2013)
Resizing the filesystem on /dev/storage/vo to 122880 (1k) blocks.
The filesystem on /dev/storage/vo is now 122880 blocks long.
[root@linuxprobe ~]# lvreduce -L 120M /dev/storage/vo
WARNING: Reducing active logical volume to 120.00 MiB
THIS MAY DESTROY YOUR DATA (filesystem etc.)
Do you really want to reduce vo? [y/n]: y
Reducing logical volume vo to 120.00 MiB
Logical volume vo successfully resized

3）重新挂载文件系统并查看系统状态。

[root@linuxprobe ~]# mount -a
[root@linuxprobe ~]# df -h
Filesystem Size Used Avail Use% Mounted on
/dev/mapper/rhel-root 18G 3.0G 15G 17% /
devtmpfs 985M 0 985M 0% /dev
tmpfs 994M 80K 994M 1% /dev/shm
tmpfs 994M 8.8M 986M 1% /run
tmpfs 994M 0 994M 0% /sys/fs/cgroup
/dev/sr0 3.5G 3.5G 0 100% /media/cdrom
/dev/sda1 497M 119M 379M 24% /boot
/dev/mapper/storage-vo 113M 1.6M 103M 2% /linuxprobe

5.逻辑卷快照

LVM 还具备有“快照卷”功能，该功能类似于虚拟机软件的还原时间点功能。例如，可以对某一个逻辑卷设备做一次快照，如果日后发现数据被改错了，就可以利用之前做好的快照卷进行覆盖还原。LVM 的快照卷功能有两个特点：

快照卷的容量必须等同于逻辑卷的容量；

快照卷仅一次有效，一旦执行还原操作后则会被立即自动删除。

查看卷组信息：

[root@centos~]# vgdisplay
--- Volume group ---
VG Name storage
System ID
Format lvm2
Metadata Areas 2
Metadata Sequence No 4
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 39.99 GiB
PE Size 4.00 MiB
Total PE 10238
Alloc PE / Size 30 / 120.00 MiB Free PE / Size 10208 / 39.88 GiB
VG UUID CTaHAK-0TQv-Abdb-R83O-RU6V-YYkx-8o2R0e

通过卷组的输出信息可以清晰看到，卷组中已经使用了 120MB 的容量，空闲容量还有39.88GB。接下来用重定向往逻辑卷设备所挂载的目录中写入一个文件。

[root@centos ~]# echo "Hello， world" > /centos/hi.txt
[root@linuxprobe ~]# ls -l /centos
total 14
drwx------. 2 root root 12288 Feb 1 07:18 lost+found
-rw-r--r--. 1 root root 26 Feb 1 07:38 hi.txt

1）使用-s 参数生成一个快照卷，使用-L 参数指定切割的大小。另外，还需要在命令后面写上是针对哪个逻辑卷执行的快照操作。

[root@centos ~]# lvcreate -L 120M -s -n SNAP /dev/storage/vo
Logical volume "SNAP" created
[root@centos ~]# lvdisplay
--- Logical volume ---
LV Path /dev/storage/SNAP
LV Name SNAP
VG Name storage
LV UUID BC7WKg-fHoK-Pc7J-yhSd-vD7d-lUnl-TihKlt
LV Write Access read/write
LV Creation host, time localhost.localdomain, 2017-02-01 07:42:31 -0500
LV snapshot status active destination for vo
LV Status available
# open 0
LV Size 120.00 MiB
Current LE 30
COW-table size 120.00 MiB
COW-table LE 30
Allocated to snapshot 0.01%
Snapshot chunk size 4.00 KiB
Segments 1
Allocation inherit
Read ahead sectors auto
- currently set to 8192
Block device 253:3

2）在逻辑卷所挂载的目录中创建一个100MB 的垃圾文件，然后再查看快照卷的状态。可以发现存储空间占的用量上升了。

[root@centos ~]# dd if=/dev/zero of=/linuxprobe/files count=1 bs=100M
1+0 records in
1+0 records out
104857600 bytes (105 MB) copied, 3.35432 s, 31.3 MB/s
[root@centos ~]# lvdisplay
--- Logical volume ---
LV Path /dev/storage/SNAP
LV Name SNAP
VG Name storage
LV UUID BC7WKg-fHoK-Pc7J-yhSd-vD7d-lUnl-TihKlt
LV Write Access read/write
LV Creation host, time localhost.localdomain, 2017-02-01 07:42:31 -0500
LV snapshot status active destination for vo
LV Status available
# open 0
LV Size 120.00 MiB
Current LE 30
COW-table size 120.00 MiB
COW-table LE 30
Allocated to snapshot 83.71%
Snapshot chunk size 4.00 KiB
Segments 1
Allocation inherit
Read ahead sectors auto
- currently set to 8192
Block device 253:3

3）为了校验SNAP 快照卷的效果，需要对逻辑卷进行快照还原操作。在此之前记得先卸载掉逻辑卷设备与目录的挂载。

[root@centos ~]# umount /linuxprobe
[root@centos ~]# lvconvert --merge /dev/storage/SNAP
Merging of volume SNAP started.
vo: Merged: 21.4%
vo: Merged: 100.0%
Merge of snapshot into logical volume vo has finished.
Logical volume "SNAP" successfully removed

4）快照卷会被自动删除掉，并且刚刚在逻辑卷设备被执行快照操作后再创建出来的100MB 的垃圾文件也被清除了。

[root@centos ~]# mount -a
[root@centos ~]# ls /centos/
lost+found hi.txt

6.删除逻辑卷

删除逻辑卷时需要提前备份好重要的数据信息，然后依次删除逻辑卷、卷组、物理卷设备，这个顺序不可颠倒。

1）取消逻辑卷与目录的挂载关联，删除配置文件中永久生效的设备参数。

[root@centos ~]# umount /linuxprobe
[root@centos ~]# vim /etc/fstab
#
# /etc/fstab
# Created by anaconda on Fri Feb 19 22:08:59 2017
#
# Accessible filesystems, by reference, are maintained under '/dev/disk'
# See man pages fstab(5), findfs(8), mount(8) and/or blkid(8) for more info
#
/dev/mapper/rhel-root / xfs defaults 1 1
UUID=50591e35-d47a-4aeb-a0ca-1b4e8336d9b1 /boot xfs defaults 1 2
/dev/mapper /rhel-swap swap swap defaults 0 0
/dev/cdrom /media/cdrom iso9660 defaults 0 0

2）删除逻辑卷设备，需要输入y 来确认操作。

[root@centos ~]# lvremove /dev/storage/vo
Do you really want to remove active logical volume vo? [y/n]: y
Logical volume "vo" successfully removed

3）删除卷组，此处只写卷组名称即可，不需要设备的绝对路径。

[root@centos ~]# vgremove storage
Volume group "storage" successfully removed

4）删除物理卷设备。

[root@centos ~]# pvremove /dev/sdb /dev/sdc
Labels on physical volume "/dev/sdb" successfully wiped
Labels on physical volume "/dev/sdc" successfully wiped

在上述操作执行完毕之后，再执行lvdisplay、vgdisplay、pvdisplay 命令来查看LVM 的信息时就不会再看到信息了（前提是上述步骤的操作是正确的）。