磁盘文件系统管理与LVM逻辑卷

一、磁盘以及分区管理

无论是Linux系统还是Windows系统、当现有硬盘的规划不能满足当前需求时、我们就需要将其重新规划和调整

实现上述操作我们就需要用到fdisk磁盘及分区管理工具、此工具是大多数Linux系统中所自带的基本工具

下面我将在Vmware增加一块硬盘、以此来介绍fdisk工具的使用、真实环境需要在机箱内进行硬盘接口的物理连接

---

1）检测并确认新的硬盘

[root@node1 ~]# fdisk -l	#检查
 
磁盘 /dev/sda：21.5 GB, 21474836480 字节，41943040 个扇区		#第一块硬盘、20G
Units = 扇区 of 1 * 512 = 512 bytes
扇区大小(逻辑/物理)：512 字节 / 512 字节
I/O 大小(最小/最佳)：512 字节 / 512 字节
磁盘标签类型：dos
磁盘标识符：0x000bedd6
 
  设备 		Boot     Start     	End      	Blocks   	Id  System
/dev/sda1   *        2048     	2099199     1048576   	83  Linux
/dev/sda2        	 2099200    41943039    19921920   	8e  Linux LVM
--------------------------------------------------------------------------------------
磁盘 /dev/sdb：64.4 GB, 64424509440 字节，125829120 个扇区		#第二块硬盘、60G
Units = 扇区 of 1 * 512 = 512 bytes
扇区大小(逻辑/物理)：512 字节 / 512 字节
I/O 大小(最小/最佳)：512 字节 / 512 字节

上面的信息包括了硬盘的整体情况、其中sda为原有设备、sdb为我后面加的、对于已有的分区输出的信息如下所示：

Device：设备文件名
Boot：  是否为引导分区、*代表有、反之则无
Start： 该分区在硬盘中的起始位置（柱面数）
End：   该分区在硬盘中的结束为止（柱面数）
Blocks：分区大小、以块为单位、默认块大小为1024字节
Id：    分区所对应的系统ID号、83为EXT4、8e表示LVM
System：分区类型

2）规划硬盘中的分区

硬盘的、创建、更改、删除、等操作同样通过fdisk命令进行、只需硬盘设备文件作为参数即可、如fdisk /dev/sdb、即可进入交互式的分区管理界面中、如下所示：

[root@node1 ~]# fdisk /dev/sdb
欢迎使用 fdisk (util-linux 2.23.2)。
更改将停留在内存中，直到您决定将更改写入磁盘。
使用写入命令前请三思。
Device does not contain a recognized partition table
使用磁盘标识符 0x7b19e229 创建新的 DOS 磁盘标签。
命令(输入 m 获取帮助)：

1、输入 p 列出分区情况

命令(输入 m 获取帮助)：p
 
磁盘 /dev/sdb：64.4 GB, 64424509440 字节，125829120 个扇区
Units = 扇区 of 1 * 512 = 512 bytes
扇区大小(逻辑/物理)：512 字节 / 512 字节
I/O 大小(最小/最佳)：512 字节 / 512 字节
磁盘标签类型：dos
磁盘标识符：0xc63c09ec
 
设备 Boot      Start         End      Blocks   Id  System		#啥都没有、因为我还没分区

2、输入 n 新建分区

n为新建、包括主分区和扩展分区、输入n之后、根据提示选择、p创建主分区、e创建扩展分区、l创建逻辑分区

选择分区号的时候、主分区和扩展分区的序列号只能为1-4、起始位置默认识别、结束位置可使用、+sizeM、+sizeG

3、创建一个主分区、容量指定为40G

命令(输入 m 获取帮助)：n							#新建
Partition type:
   p   primary (0 primary, 0 extended, 4 free)
   e   extended
Select (default p): p								#主分区
分区号 (1-4，默认 1)：1								#分区号
起始 扇区 (2048-125829119，默认为 2048)：
将使用默认值 2048
Last 扇区, +扇区 or +size{K,M,G} (2048-125829119，默认为 125829119)：+40G	#容量为40G
分区 1 已设置为 Linux 类型，大小设为 40 GiB

4、创建一个扩展分区（容量为10G）、和两个逻辑分区（容量分别为5G）

命令(输入 m 获取帮助)：n	#创建扩展分区
Partition type:
   p   primary (1 primary, 0 extended, 3 free)
   e   extended
Select (default p): e
分区号 (2-4，默认 2)：4
起始 扇区 (83888128-125829119，默认为 83888128)：
将使用默认值 83888128
Last 扇区, +扇区 or +size{K,M,G} (83888128-125829119，默认为 125829119)：+10G
分区 4 已设置为 Extended 类型，大小设为 10 GiB
 
命令(输入 m 获取帮助)：n	#创建第一个逻辑分区
Partition type:
   p   primary (1 primary, 1 extended, 2 free)
   l   logical (numbered from 5)
Select (default p): l
添加逻辑分区 5
起始 扇区 (83890176-104859647，默认为 83890176)：
将使用默认值 83890176
Last 扇区, +扇区 or +size{K,M,G} (83890176-104859647，默认为 104859647)：+5G
分区 5 已设置为 Linux 类型，大小设为 5 GiB
 
命令(输入 m 获取帮助)：n	#创建第二个逻辑分区
Partition type:
   p   primary (1 primary, 1 extended, 2 free)
   l   logical (numbered from 5)
Select (default p): l
添加逻辑分区 6
起始 扇区 (94377984-104859647，默认为 94377984)：
将使用默认值 94377984
Last 扇区, +扇区 or +size{K,M,G} (94377984-104859647，默认为 104859647)：+5G
将使用默认值 104859647
分区 6 已设置为 Linux 类型，大小设为 5 GiB
 
命令(输入 m 获取帮助)：p	#查看刚刚所创建的分区、分别为一个主分区、一个扩展分区、两个逻辑分区
 
磁盘 /dev/sdb：64.4 GB, 64424509440 字节，125829120 个扇区
Units = 扇区 of 1 * 512 = 512 bytes
扇区大小(逻辑/物理)：512 字节 / 512 字节
I/O 大小(最小/最佳)：512 字节 / 512 字节
磁盘标签类型：dos
磁盘标识符：0xc63c09ec
 
 设备 Boot      Start        End      	 Blocks   	Id  System
/dev/sdb1       2048    	83888127     41943040  	83  Linux
/dev/sdb4       83888128   	104859647    10485760   5  	Extended
/dev/sdb5       83890176    94375935     5242880   	83  Linux
/dev/sdb6       94377984   	104859647    5240832   	83  Linux

5、输入 d 删除分区

d为删除指定的分区、根据提示后面接分区序号即可

需要注意的是、如果扩展分区被删除、则下面的逻辑分区也会被删除、下面的操作为删除逻辑分区/dev/sdb6

命令(输入 m 获取帮助)：d		#准备删除分区
分区号 (1,4-6，默认 6)：6		#输入序号
分区 6 已删除
 
命令(输入 m 获取帮助)：p		#再次查看已经被删除
 
磁盘 /dev/sdb：64.4 GB, 64424509440 字节，125829120 个扇区
Units = 扇区 of 1 * 512 = 512 bytes
扇区大小(逻辑/物理)：512 字节 / 512 字节
I/O 大小(最小/最佳)：512 字节 / 512 字节
磁盘标签类型：dos
磁盘标识符：0xc63c09ec
 
   设备 Boot      Start         End      Blocks   Id  System
/dev/sdb1            2048    83888127    41943040   83  Linux
/dev/sdb4        83888128   104859647    10485760    5  Extended
/dev/sdb5        83890176    94375935     5242880   83  Linux

6、输入 t 变更分区类型

新建分区默认为EXT4或是XFS、无需变更、如果需要创建交换分区、则需要对分区类型进行变更以保持一致性

t可变更分区的ID号、依次输入目标分区序号、新的系统ID号即可、不同类型的文件系统对应不同ID、82为swap

命令(输入 m 获取帮助)：t
分区号 (1,4-6，默认 6)：6
Hex 代码(输入 L 列出所有代码)：82
已将分区“Linux”的类型更改为“Linux swap / Solaris”

7、输入w和q退出

完成对硬盘的操作之后、可执行w和q、前者为保存退出、后者为不保存退出

命令(输入 m 获取帮助)：w	#保存并退出
The partition table has been altered!
Calling ioctl() to re-read partition table.
正在同步磁盘。
[root@node1 ~]# partprobe /dev/sdb	#更新分区表信息、重新探测sdb磁盘中的分区变化

二、管理文件系统

1）创建文件系统

命令格式：mkfs -t 文件系统类型 分区设备

1、创建XFS文件系统

[root@node1 ~]# mkfs -t xfs /dev/sdb1

2、创建FAT32文件系统

[root@node1 ~]# mkfs -t vfat -F 32 /dev/sdb5

2）创建交换文件系统

命令格式：mkswap 分区设备

1、创建交换分区

[root@node1 ~]# mkswap /dev/sdb6
正在设置交换空间版本 1，大小 = 5240828 KiB
无标签，UUID=448b8a65-2083-4dc1-b571-fa9ef06f1d84

2、启用与停用交换分区

[root@node1 ~]# free -h | sed -n '1p;3p'	#查看Swap的总大小、可看到为2G
              total        used        free      shared  buff/cache   available
Swap:          2.0G          0B        2.0G
 
[root@node1 ~]# swapon /dev/sdb6			#启用交换分区sdb6
 
[root@node1 ~]# free -h | sed -n '1p;3p'	#确认交换分区大小已经增加
              total        used        free      shared  buff/cache   available
Swap:          7.0G          0B        7.0G

3）挂载与使用文件系统

挂载文件系统命令格式：mount -t 文件系统类型 存储设备 挂载点

卸载文件系统命令格式：umount /挂载点

1、挂载普通分区

[root@node1 ~]# mkdir /web					#创建挂载点
[root@node1 ~]# mount /dev/sdb1 /web/		#将sdb1挂载至web目录
[root@node1 ~]# dsf -hT | sed -n '1p;10p'	#查看是否正常挂载
文件系统                类型      容量  已用  可用 已用% 挂载点
/dev/sdb1               xfs        40G   33M   40G    1% /web

2、挂载镜像文件

iso文件被视为回环文件系统、因此挂载之前需要加上 -o loop选项、如下所示将CentOS7.5这个镜像文件、挂载到/mnt目录

[root@node1 ~]#	wget -c http://mirrors.sohu.com/centos/7.5.1804/isos/x86_64/CentOS-7-x86_64-DVD-1804.iso
[root@node1 ~]# mount -o loop CentOS-7-x86_64-DVD-1804.iso /mnt

3、卸载文件系统

[root@node1 ~]# umount /mnt/				#卸载刚刚所挂载到/mnt目录的ISO文件

4、设置文件系统自动挂载

/etc/fstab文件为mount的配置文件、里面包含了文件系统的静态挂载数据、每次开机时读取文件内容、并自动进行挂载

/etc/fstabe的挂载配置信息如下：

第一个字段：设备文件名

第二个字段：挂载点

第三个字段：文件系统类型、如EXT4、Swap、ISO9660

第四个字段：挂载参数、即mount -o可使用的参数、如defaults、rw、ro、noexec、分别表示默认、只读只写、禁用

第五个字段：表示文件系统是否需要dump备份、1为要、0为忽略

第六个字段：定义系统启动时磁盘检查顺序、0为不检查、1为有限检查、2为其次检查

（1）普通分区开机自动挂载

[root@node1 ~]# echo "/dev/sdb1 /web xfs defaults 0 0" >> /etc/fstab

（2）镜像文件开机自动挂载

[root@node1 ~]# echo "/root/CentOS-7.5-x86_64-DVD /mnt iso9660 defaults 0 0" >> /etc/fstab

（3）查看系统磁盘的使用情况

[root@node1 ~]# df -hT
文件系统                类型      容量  已用  可用 已用% 挂载点
/dev/mapper/centos-root xfs        17G  3.7G   14G   22% /
devtmpfs                devtmpfs  975M     0  975M    0% /dev
tmpfs                   tmpfs     992M     0  992M    0% /dev/shm
tmpfs                   tmpfs     992M  9.9M  982M    1% /run
tmpfs                   tmpfs     992M     0  992M    0% /sys/fs/cgroup
/dev/sdb1               xfs        40G   33M   40G    1% /web
/dev/sr0                iso9660   4.2G  4.2G     0  100% /mnt
/dev/sda1               xfs      1014M  157M  858M   16% /boot
tmpfs                   tmpfs     199M     0  199M    0% /run/user/0

注意：挂载的时候文件的系统类型不能整错了、否则系统将会起不来

三、LVM逻辑卷配置与管理

1）LVM逻辑卷概述

LVM（Logical Volume Manager）即逻辑卷管理、它是Linux系统中对磁盘分区进行管理的一种机制

建立在硬盘和分区之上、文件系统之下的一个逻辑层、建立文件系统时屏蔽了下层的磁盘分区布局

所以我们可以在保持数据不变的情况下动态的去调整磁盘的容量、从而提高磁盘分区管理的灵活性

下面我们来看一下LVM的几个基本术语：

1） PV（Physical Volume）物理卷

位于系统最底层、通常对应为一个分区或整个硬盘、创建物理卷的时候会在分区或硬盘的头部创建一个保留块

用于记录LVM的属性、并把存储空间分割成默认大小为4MB的基本单元（Physical ExtendPE）、从而构成物理卷

2） VG（Volume Group）卷组

卷组位于物理卷之上、是由一个或多个卷组所组成的整体、在卷组中可动态的添加或删除物理卷、卷组名可自定义

3） LV（Logical Volume）逻辑卷

逻辑卷位于卷组之上、与物理卷没关系、对于逻辑卷来说、卷组就是一个整体、从这个整体当中切出一小块空间

作为用户创建文件系统的基础、这一小块就被称之为逻辑卷、而逻辑卷建立之后也可以动态的去扩展以及缩小空间

整体流程如下所示：

首先我们将一个普通分区或整个硬盘创建为物理卷、然后将物理卷上的存储空间组成一个逻辑整体、这就形成了卷组

最后基于这个卷组这个整体、在分割成不同的数据存储空间从而形成逻辑卷、我们需要知道的就是、逻辑卷才是用户最终可以挂载并使用的存储单位

2）LVM逻辑卷管理

LVM的管理命令主要包括三大类：PV物理卷管理、VG卷组管理、LV逻辑卷管理、对应的命令以pv、vg、lv开头

为了便于理解、我在Vmware中添加了三块硬盘、大小均为10G

每个磁盘划分成一个主分区、分别为：db1、dc1、dd1、最后将分区的类型更改为8e即可

1、PV 物理卷管理

（1）pvscan 命令、可简写为pvs

命令说明：用于扫描系统中已有的物理卷并输出相关信息

[root@node1 ~]# pvscan
  PV /dev/sda2   VG centos_node1    lvm2 [<19.00 GiB / 0    free]
  Total: 1 [<19.00 GiB] / in use: 1 [<19.00 GiB] / in no VG: 0 [0   ]

（2）pvcreate 命令

命令说明：用于将分区或硬盘创建为物理卷、主要是添加LVM属性并划分PE存储单位、后面使用设备名作为参数即可

[root@node1 ~]# pvcreate /dev/sdb1 /dev/sdc1 /dev/sdd1
  Physical volume "/dev/sdb1" successfully created.
  Physical volume "/dev/sdc1" successfully created.
  Physical volume "/dev/sdd1" successfully created.

（3）pvdisplay 命令

命令说明：用于显示物理卷的详细信息、指定物理卷作为参数即可

[root@node1 ~]# pvdisplay /dev/sdb1
  "/dev/sdb1" is a new physical volume of "<10.00 GiB"
  --- NEW Physical volume ---
  PV Name               /dev/sdb1
  VG Name
  PV Size               <10.00 GiB
  Allocatable           NO
  PE Size               0
  Total PE              0
  Free PE               0
  Allocated PE          0
  PV UUID               zmXIyX-nG2e-ZYr4-6lW6-r0uj-EUzm-YNFfxK

（4）pvremove 命令

命令说明：用于移除物理卷、即将物理卷还原为普通的磁盘或分区、移除之后将无法被pvscan识别

[root@node1 ~]# pvremove /dev/sdd1
  Labels on physical volume "/dev/sdd1" successfully wiped.

2、VG 卷组管理

（1）vgscan 命令、可简写为vgs

命令说明：用于扫描系统中已经建立的LVM卷组及相关信息

[root@node1 ~]# vgscan
  Reading volume groups from cache.
  Found volume group "centos_node1" using metadata type lvm2

（2）vgcreate 命令

命令说明：用于将一个或多个物理卷创建为一个卷组、参数为中间卷组名、后面物理卷

[root@node1 ~]# vgcreate mds /dev/sdb1 /dev/sdc1 /dev/sdd1		#创建一个卷组、名为mds
  Volume group "mds" successfully created

（3）vgdisplay 命令

命令说明：用于显示系统中各个卷组的详细信息、后面接卷组名作为参数即可

[root@node1 ~]# vgdisplay mds
  --- Volume group ---
  VG Name               mds
  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               <29.99 GiB
  PE Size               4.00 MiB
  Total PE              7677
  Alloc PE / Size       0 / 0
  Free  PE / Size       7677 / <29.99 GiB
  VG UUID               9pYNCm-el9R-XfpU-2RYB-IhSt-zZUf-h4bvp7

（4）vgremove 命令

命令说明：用于移除指定的卷组、后面使用卷组名作为参数即可

[root@node1 ~]# vgremove mds				#移除名为mds的卷组
  Volume group "mds" successfully removed

（5）vgextend命令

命令说明：用于扩展卷组的空间、参数为中间卷组名、后面物理卷

[root@node1 ~]# vgextend mds /dev/sdd1		#将物理卷sdd1、加入到mds卷组中
  Volume group "mds" successfully extended

3、逻辑卷管理

（1）lvscan 命令、可简写为lvs

命令说明：用于扫描系统中已经建立的逻辑卷及相关信息

[root@node1 ~]# lvscan
  ACTIVE            '/dev/centos_node1/swap' [2.00 GiB] inherit
  ACTIVE            '/dev/centos_node1/root' [<17.00 GiB] inherit

（2）lvcreate命令

命令说明：用于从指定的卷组中分割空间、以创建新的逻辑卷、需要指定大小、逻辑卷名、卷组名作为参数

格式格式：lvcreate -L 容量大小 -n 逻辑卷名 卷组名

[root@node1 ~]# lvcreate -L +20G -n kawa mds	#逻辑卷名为kawa、大小为20G
  Logical volume "kawa" created.
[root@node1 ~]# ls /dev/mds/kawa 				#逻辑卷kawa的设备文件
/dev/mds/kawa
[root@node1 ~]# ls /dev/mapper/mds-kawa 		#逻辑卷kawa的链接文件
/dev/mapper/mds-kawa

（3）lvdisplay 命令

命令说明：用于显示逻辑卷的详细信息、需要指定逻辑卷的设备文件作为参数

[root@node1 ~]# lvdisplay /dev/mds/kawa
  --- Logical volume ---
  LV Path                /dev/mds/kawa
  LV Name                kawa
  VG Name                mds
  LV UUID                mkyqcu-AAlA-mSIh-SRrk-Gru7-3YAQ-aQuxbV
  LV Write Access        read/write
  LV Creation host, time node1, 2019-08-17 15:35:25 +0800
  LV Status              available
  # open                 0
  LV Size                20.00 GiB
  Current LE             5120
  Segments               3
  Allocation             inherit
  Read ahead sectors     auto
  - currently set to     8192
  Block device           253:2

（4）格式化名为kawa的逻辑卷、创建XFS文件系统、并将其挂在至/web目录

[root@node1 ~]# mkfs -t xfs /dev/mds/kawa
meta-data=/dev/mds/kawa          isize=512    agcount=4, agsize=1310720 blks
         =                       sectsz=512   attr=2, projid32bit=1
         =                       crc=1        finobt=0, sparse=0
data     =                       bsize=4096   blocks=5242880, imaxpct=25
         =                       sunit=0      swidth=0 blks
naming   =version 2              bsize=4096   ascii-ci=0 ftype=1
log      =internal log           bsize=4096   blocks=2560, version=2
         =                       sectsz=512   sunit=0 blks, lazy-count=1
realtime =none                   extsz=4096   blocks=0, rtextents=0
[root@node1 ~]# mkdir /web
[root@node1 ~]# mount /dev/mds/kawa /web		#挂载至web目录
[root@node1 ~]# df -hT | sed -n '1p;10p'		#验证是否挂载成功
文件系统                      类型      容量  已用  可用 已用% 挂载点
/dev/mapper/mds-kawa          xfs        20G   33M   20G    1% /web

（5）lvextend 命令

用于动态扩展逻辑卷的空间、前提是卷组还有尚未分配的空间、另外调整逻辑卷的容量之后、还需要执行xfs_growfs或者resize2fs以重新识别文件系统的大小

注意事项：

resize2fs     针对的是ext2、ext3、ext4文件系统
xfs_growfs    针对的是xfs文件系统

下面为刚刚创建好的逻辑卷进行扩容

[root@node1 ~]# lvextend -L +5G /dev/mds/kawa 	#为名为kawa的逻辑卷扩展5G空间
 Size of logical volume mds/kawa changed from 20.00 GiB (5120 extents) to 25.00 GiB (6400 extents).
 Logical volume mds/kawa successfully resized.
[root@node1 ~]# xfs_growfs /dev/mds/kawa 	#重新识别文件系统大小、如果是ext3、ext4则执行resize2fs
meta-data=/dev/mapper/mds-kawa   isize=512    agcount=4, agsize=1310720 blks
         =                       sectsz=512   attr=2, projid32bit=1
         =                       crc=1        finobt=0 spinodes=0
data     =                       bsize=4096   blocks=5242880, imaxpct=25
         =                       sunit=0      swidth=0 blks
naming   =version 2              bsize=4096   ascii-ci=0 ftype=1
log      =internal               bsize=4096   blocks=2560, version=2
         =                       sectsz=512   sunit=0 blks, lazy-count=1
realtime =none                   extsz=4096   blocks=0, rtextents=0
data blocks changed from 5242880 to 6553600
[root@node1 ~]# df -hT | sed -n '1p;10p'	#再次查看可以看见扩容成功
文件系统                      类型      容量  已用  可用 已用% 挂载点
/dev/mapper/mds-kawa          xfs        25G   33M   25G    1% /web

（6）lvremove 命令

命令说明：用于删除逻辑卷、后面接逻辑卷的设备文件作为参数即可、如下所示我们删除名为kawa的逻辑卷

[root@node1 ~]# lvremove /dev/mds/kawa
Do you really want to remove active logical volume mds/kawa? [y/n]: y
  Logical volume "kawa" successfully removed

【只是为了打发时间】