第十五章 LVM管理和ssm存储管理器使用 随堂笔记

第十五章 LVM管理和ssm存储管理器使用

本节所讲内容：

15.1 LVM的工作原理

15.2 创建LVM的基本步骤

15.3 实战-使用SSM工具为公司的邮件服务器创建可动态扩容的存储池

LVM的基本概念​​

实战场景：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

15.1 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。

15.1.1 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

15.1.2 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。

15.2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

15.2.1 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

 

15.2.2 创建并使用LVM逻辑卷

1、 创建PV

添加一个sdb磁盘

[root@xuegod63 ~]# fdisk /dev/sdb #创建4个主分区，每个分区1G

[root@xuegod63 ~]# 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。

[root@xuegod63 ~]# pvcreate /dev/sdb{1,2,3,4} #创建pv

Physical volume "/dev/sdb1" successfully created.

Physical volume "/dev/sdb2" successfully created.

Physical volume "/dev/sdb3" successfully created.

Physical volume "/dev/sdb4" successfully created.

[root@xuegod63 ~]# pvdisplay /dev/sdb1 #查看物理卷信息

"/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 SHKFwf-WsLr-kkox-wlee-dAXc-5eL0-hyhaTV

创建vg卷组：

语法： vgcreate vg名字 pv的名字 可以跟多个pv

[root@xuegod63 ~]# vgcreate vg01 /dev/sdb1

Volume group "vg01" successfully created

[root@xuegod63 ~]# vgs

VG #PV #LV #SN Attr VSize VFree

vg01 1 0 0 wz--n- 1020.00m 1020.00m

[root@xuegod63 ~]# 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

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@xuegod63 ~]# lvcreate -n lv01 -L 16M vg01

Logical volume "lv01" created.

[root@xuegod63 ~]# lvcreate -n lv02 -l 4 vg01

Logical volume "lv02" created.

[root@xuegod63 ~]# 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@xuegod63 ~]# 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

[root@xuegod63 ~]# vgdisplay vg01

。。。

Alloc PE / Size 8 / 32.00 MiB #已经使用8个PE，32MB

Free PE / Size 247 / 988.00 MiB

2.6 文件系统格式与挂载

[root@xuegod63 ~]# mkdir /lv01

互动： lv01 逻辑卷的路径在哪？

[root@xuegod63 ~]# ls /dev/vg01/ #查看逻辑卷

lv01 lv02

[root@xuegod63 ~]# ll /dev/vg01/lv01 #其实lv01是dm-0的软链接

lrwxrwxrwx 1 root root 7 5月 18 19:02 /dev/vg01/lv01 -> ../dm-0

[root@xuegod63 ~]# mkfs.ext4 /dev/vg01/lv01

[root@xuegod63 ~]# mount /dev/vg01/lv01 /lv01

[root@xuegod63 ~]# df -Th /lv01

文件系统 类型 容量 已用 可用 已用% 挂载点

/dev/mapper/vg01-lv01 ext4 15M 268K 14M 2% /lv01

[root@xuegod63 ~]#echo "/dev/vg01/lv01 /lv01 ext4 defaults 0 0" >> /etc/fstab

15.2.3 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@xuegod63 ~]# vgcreate -s 16M vg02 /dev/sdb2

Volume group "vg02" successfully created

PE的大小只有为2的幂数，且最大为512M

[root@xuegod63 ~]# 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 #已经是16MB

15.2.4 LV扩容

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@xuegod63 ~]# 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

用的命令如下：

extend扩展	vgextend	lvextend

 

扩容逻辑卷

[root@xuegod63 ~]# lvextend -L +30m /dev/vg01/lv01

说明：在指定大小的时候，扩容30m和扩容到30m是不一样的写法

扩容30m ====> -L +30M

扩容到30m =====> -L 30M

[root@xuegod63 ~]# 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@xuegod63 ~]# 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@xuegod63 ~]# df -Th /lv01

文件系统 类型 容量 已用 可用 已用% 挂载点

/dev/mapper/vg01-lv01 ext4 15M 268K 14M 2% /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@xuegod63 ~]# resize2fs /dev/vg01/lv01

resize2fs 1.42.9 (28-Dec-2013)

Filesystem at /dev/vg01/lv01 is mounted on /lv01; on-line resizing required

old_desc_blocks = 1, new_desc_blocks = 1

The filesystem on /dev/vg01/lv01 is now 49152 blocks long.

[root@xuegod63 ~]# df -Th /lv01

文件系统 类型 容量 已用 可用 已用% 挂载点

/dev/mapper/vg01-lv01 ext4 46M （扩容成功）522K 43M 2% /lv01

[root@xuegod63 ~]# lvextend -L 80M -r /dev/vg01/lv01 #直接扩容到80M空间，一步到位，不用再扩文件系统了

[root@xuegod63 ~]# df -T /lv01/

文件系统 类型 1K-块 已用 可用 已用% 挂载点

/dev/mapper/vg01-lv01 ext4 78303 776 73761 2% /lv01

[root@xuegod63 ~]# df -Th /lv01/

文件系统 类型 容量 已用 可用 已用% 挂载点

/dev/mapper/vg01-lv01 ext4 77M 776K 73M 2% /lv01

15.2.5 VG扩容

[root@xuegod63 ~]# 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 1008.00m

vg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@xuegod63 ~]# pvcreate /dev/sdb3 # 创建pv

[root@xuegod63 ~]# vgextend vg01 /dev/sdb3 #扩容成功

Volume group "vg01" successfully extended

[root@xuegod63 ~]# 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 1008.00m

15.2.6 LVM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@xuegod63 ~]# lvreduce -L -20m /dev/vg01/lv01

WARNING: Reducing active and open logical volume to 60.00 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 80.00 MiB (20 extents) to 60.00 MiB (15 extents).

Logical volume vg01/lv01 successfully resized. #缩小成功

但是文件系统没有缩小成功：

[root@xuegod63 ~]# df -h /lv01/

文件系统 容量 已用 可用 已用% 挂载点

/dev/mapper/vg01-lv01 77M 776K 73M 2% /lv01 #发现文件系统上空间没有变

[root@xuegod63 ~]# lvextend -L 10M -r /dev/vg01/lv01 #这两个命令也是不能执行成功的

[root@xuegod63 ~]# resize2fs /dev/vg01/lv01 #这两个命令也是不能执行成功的

VG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@xuegod63 ~]# vgs

VG #PV #LV #SN Attr VSize VFree

vg01 2 2 0 wz--n- 1.99g <1.92g

vg02 1 0 0 wz--n- 1008.00m 1008.00m

[root@xuegod63 ~]# pvs

PV VG Fmt Attr PSize PFree

/dev/sdb1 vg01 lvm2 a-- 1020.00m 944.00m

/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@xuegod63 ~]# cp -r /boot/grub /lv01/ #复制一些测试数据

[root@xuegod63 ~]# 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@xuegod63 ~]# pvmove /dev/sdb1 /dev/sdb3 #将sdb1上数据移到新增加sdb3 pv 上

/dev/sdb1: Moved: 23.53%

/dev/sdb1: Moved: 76.47%

/dev/sdb1: Moved: 100.00%

[root@xuegod63 ~]# vgreduce vg01 /dev/sdb1 #移完数据再移出

Removed "/dev/sdb1" from volume group "vg01"

[root@xuegod63 ~]# 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 952.00m #vg01中只有sdb3了

15.2.7 LVM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@xuegod63 ~]# umount /lv01

[root@xuegod63 ~]# lvremove /dev/vg01/lv01

Do you really want to remove active logical volume vg01/lv01? [y/n]: y

Logical volume "lv01" successfully removed

[root@xuegod63 ~]# lvs

LV VG Attr LSize Pool Origin Data% Meta% Move Log Cpy%Sync Convert

lv02 vg01 -wi-a----- 16.00m #已经看不到lv01

[root@xuegod63 ~]# vgremove vg01 #直接移出卷组

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

#如果卷组中还有lv，移出时，会提示，是否也移出，咱们这里直接移出

Logical volume "lv02" successfully removed

Volume group "vg01" successfully removed

[root@xuegod63 ~]# vgs

VG #PV #LV #SN Attr VSize VFree

vg02 1 0 0 wz--n- 1008.00m 1008.00m #没有vg01

移出pv sdb1

[root@xuegod63 ~]# 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@xuegod63 ~]# pvremove /dev/sdb1 #已经移出

Labels on physical volume "/dev/sdb1" successfully wiped.

[root@xuegod63 ~]# 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

15.3 实战-使用SSM工具为公司的邮件服务器创建可动态扩容的存储池

安装SSM ssm工具了一下

[root@xuegod63 ~]# yum -y install system-storage-manager

SSM：检查关于可用硬驱和LVM卷的信息。显示关于现有磁盘存储设备、存储池、LVM卷和存储快照的信息。

15.3.1 查看磁盘信息

列出设备信息

root@xuegod63 ~]# ssm list dev

------------------------------------------------------------

Device Free Used Total Pool Mount point

------------------------------------------------------------

/dev/fd0 4.00 KB

/dev/sda 20.00 GB PARTITIONED

/dev/sda1 200.00 MB /boot

/dev/sda2 1.00 GB SWAP

/dev/sda3 10.00 GB /

/dev/sdb 20.00 GB

/dev/sdb1 1.00 GB

/dev/sdb2 1008.00 MB 0.00 KB 1.00 GB vg02

/dev/sdb3 1.00 GB

/dev/sdb4 1.00 GB

存储池信息

[root@xuegod63 ~]# ssm list pool

----------------------------------------------------

Pool Type Devices Free Used Total

----------------------------------------------------

vg02 lvm 1 1008.00 MB 0.00 KB 1008.00 MB

----------------------------------------------------

15.3.2 实战：为公司的邮件服务器创建基于LVM的邮件存储

实战场景：公司要搭建一台邮件服务器，考虑到后期公司发展规模扩张，需要你创建一个名为mail 的LVM存储池，并在其上创建一个名为mail-lv，初始大小为1G的lvm卷，格式化为xfs文件系统，并将其挂载/mail-lv目录下。此存储池中的空间后期要可以动态扩容。

将sdb上所有卷组信息删除：

[root@xuegod63 ~]# vgremove vg02

[root@xuegod63 ~]# pvremove /dev/sdb{1,2,3,4}

创建目录

[root@xuegod72 ~]# mkdir /mail-lv

用的命令如下：

ssm create -s -n --fstype -p 自动把设备变成pv，创建vg , lv ,格式化文件系统, 自动挂载

[root@xuegod63 ~]# ssm create -s 1G -n mail-lv --fstype xfs -p mail /dev/sdb[1-4] /mail-lv

Physical volume "/dev/sdb1" successfully created.

Physical volume "/dev/sdb2" successfully created.

Physical volume "/dev/sdb3" successfully created.

Physical volume "/dev/sdb4" successfully created.

Volume group "mail" successfully created

WARNING: ext4 signature detected on /dev/mail/mail-lv at offset 1080. Wipe it? [y/n]: y

Wiping ext4 signature on /dev/mail/mail-lv.

Logical volume "mail-lv" created.

meta-data=/dev/mail/mail-lv isize=512 agcount=4, agsize=65536 blks

= sectsz=512 attr=2, projid32bit=1

= crc=1 finobt=0, sparse=0

data = bsize=4096 blocks=262144, 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@xuegod63 ~]# df -h /mail-lv/

文件系统 容量 已用 可用 已用% 挂载点

/dev/mapper/mail-mail--lv 1014M 33M 982M 4% /mail-lv

总结：

15.1 LVM的工作原理

15.2 创建LVM的基本步骤

15.3 实战-使用SSM工具为公司的邮件服务器创建可动态扩容的存储池