LVM逻辑卷管理器

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

逻辑卷管理器是Linux系统用于对硬盘分区进行管理的一种机制，理论性较强，其创建初衷是为了解决硬盘设备在创建分区后不易修改分区大小的缺陷。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底层架构和布局，就可以实现对硬盘分区的动态调整。LVM的技术架构如图所示。

一、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

二、部署逻辑卷

常用的LVM部署命令

功能/命令	物理卷管理	卷组管理	逻辑卷管理
扫描	pvscan	vgscan	lvscan
建立	pvcreate	vgcreate	lvcreate
显示	pvdisplay	vgdisplay	lvdisplay
删除	pvremove	vgremove	lvremove
扩展		vgextend	lvextend
缩小		vgreduce	lvreduce

第一步：添加两块磁盘

第二步：让两块硬盘支持LVM技术

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

第三步：创建卷组

[root@ken ~]# vgcreate ken /dev/sdb /dev/sdc
  Volume group "ken" successfully created

第四步：创建逻辑卷

切割出一个100M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@ken ~]# lvcreate -n ken1 -L 100M ken
  Logical volume "ken1" created.

第五步：把生成好的逻辑卷进行格式化

[root@ken ~]# mkfs.ext4 /dev/ken/ken1
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
25688 inodes, 102400 blocks
5120 blocks (5.00%) reserved for the super user
First data block=1
Maximum filesystem blocks=33685504
13 block groups
8192 blocks per group, 8192 fragments per group
1976 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

第六步：挂载使用

[root@ken ~]# mkdir /test1
[root@ken ~]# mount /dev/ken/ken1 /test1
[root@ken ~]# df -h
Filesystem               Size  Used Avail Use% Mounted on
/dev/mapper/centos-root   17G  1.2G   16G   7% /
devtmpfs                 476M     0  476M   0% /dev
tmpfs                    488M     0  488M   0% /dev/shm
tmpfs                    488M  7.7M  480M   2% /run
tmpfs                    488M     0  488M   0% /sys/fs/cgroup
/dev/sda1               1014M  130M  885M  13% /boot
tmpfs                     98M     0   98M   0% /run/user/0
/dev/mapper/ken-ken1      93M  1.6M   85M   2% /test1

三、Linux扩容逻辑卷ext4格式

第一步：卸载

[root@ken ~]# umount /test1

第二步：把ken1逻辑卷扩展到300M

[root@ken ~]# umount /test1
[root@ken ~]# lvextend -L 300M /dev/ken/ken1
  Size of logical volume ken/ken1 changed from 100.00 MiB (25 extents) to 300.00 MiB (75 extents).
  Logical volume ken/ken1 successfully resized.

第三步：检查磁盘完整性

[root@ken ~]# e2fsck -f /dev/ken/ken1
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/ken/ken1: 11/25688 files (9.1% non-contiguous), 8896/102400 blocks

第四步：重置硬盘容量

[root@ken ~]# resize2fs /dev/ken/ken1
resize2fs 1.42.9 (28-Dec-2013)
Resizing the filesystem on /dev/ken/ken1 to 307200 (1k) blocks.
The filesystem on /dev/ken/ken1 is now 307200 blocks long.

第五步：重新挂载

可以发现现在已经是300M了

[root@ken ~]# mount /dev/ken/ken1 /test1
[root@ken ~]# df -h
Filesystem               Size  Used Avail Use% Mounted on
/dev/mapper/centos-root   17G  1.2G   16G   7% /
devtmpfs                 476M     0  476M   0% /dev
tmpfs                    488M     0  488M   0% /dev/shm
tmpfs                    488M  7.7M  480M   2% /run
tmpfs                    488M     0  488M   0% /sys/fs/cgroup
/dev/sda1               1014M  130M  885M  13% /boot
tmpfs                     98M     0   98M   0% /run/user/0
/dev/mapper/ken-ken1     287M  2.0M  266M   1% /test1

四、Linux扩容逻辑卷xfs格式

1. xfs格式只能扩容，不能减小！

2. xfs格式无需卸载，支持在线扩容

第一步：创建一个逻辑卷并格式化为xfs格式

[root@ken ~]# lvcreate -n lv_xfs -L 300M ken
  Logical volume "lv_xfs" created.
[root@ken ~]# mkfs.xfs /dev/ken/lv_xfs
meta-data=/dev/ken/lv_xfs        isize=512    agcount=4, agsize=19200 blks
         =                       sectsz=512   attr=2, projid32bit=1
         =                       crc=1        finobt=0, sparse=0
data     =                       bsize=4096   blocks=76800, 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

第二步：挂载使用

[root@ken ~]# mount /dev/ken/lv_xfs /ken
[root@ken ~]# df -h
Filesystem               Size  Used Avail Use% Mounted on
/dev/mapper/centos-root   17G  1.4G   16G   8% /
devtmpfs                 476M     0  476M   0% /dev
tmpfs                    488M     0  488M   0% /dev/shm
tmpfs                    488M  7.7M  480M   2% /run
tmpfs                    488M     0  488M   0% /sys/fs/cgroup
/dev/sda1               1014M  130M  885M  13% /boot
tmpfs                     98M     0   98M   0% /run/user/0
/dev/mapper/ken-lv_xfs   297M   16M  282M   6% /ken

第三步：在线扩容至600M

[root@ken ~]# lvextend -L 600M /dev/ken/lv_xfs
  Size of logical volume ken/lv_xfs changed from 300.00 MiB (75 extents) to 600.00 MiB (150 extents).
  Logical volume ken/lv_xfs successfully resized.
[root@ken ~]# xfs_growfs /dev/ken/lv_xfs
meta-data=/dev/mapper/ken-lv_xfs isize=512    agcount=4, agsize=19200 blks
         =                       sectsz=512   attr=2, projid32bit=1
         =                       crc=1        finobt=0 spinodes=0
data     =                       bsize=4096   blocks=76800, 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 76800 to 153600

第四步：查看磁盘信息

发现xfs格式的逻辑卷已经扩容至600M

[root@ken ~]# df -h
Filesystem               Size  Used Avail Use% Mounted on
/dev/mapper/centos-root   17G  1.4G   16G   8% /
devtmpfs                 476M     0  476M   0% /dev
tmpfs                    488M     0  488M   0% /dev/shm
tmpfs                    488M  7.7M  480M   2% /run
tmpfs                    488M     0  488M   0% /sys/fs/cgroup
/dev/sda1               1014M  130M  885M  13% /boot
tmpfs                     98M     0   98M   0% /run/user/0
/dev/mapper/ken-lv_xfs   597M   16M  582M   3% /ken

五、Linux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。

第一步：卸载

[root@ken ~]# umount /test1/

第二步：检查系统完整性

[root@ken ~]# e2fsck -f /dev/ken/ken1
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/ken/ken1: 11/75088 files (9.1% non-contiguous), 15637/307200 blocks

第三步：大小重置

[root@ken ~]# resize2fs /dev/ken/ken1 200M
resize2fs 1.42.9 (28-Dec-2013)
Resizing the filesystem on /dev/ken/ken1 to 204800 (1k) blocks.
The filesystem on /dev/ken/ken1 is now 204800 blocks long.

第四步：缩小到200M

[root@ken ~]# lvreduce -L 200M /dev/ken/ken1
  WARNING: Reducing active logical volume to 200.00 MiB.
  THIS MAY DESTROY YOUR DATA (filesystem etc.)
Do you really want to reduce ken/ken1? [y/n]: y
  Size of logical volume ken/ken1 changed from 300.00 MiB (75 extents) to 200.00 MiB (50 extents).
  Logical volume ken/ken1 successfully resized.

第五步：重新挂载使用

[root@ken ~]# mount /dev/ken/ken1 /test1/
[root@ken ~]# df -h
Filesystem               Size  Used Avail Use% Mounted on
/dev/mapper/centos-root   17G  1.2G   16G   7% /
devtmpfs                 476M     0  476M   0% /dev
tmpfs                    488M     0  488M   0% /dev/shm
tmpfs                    488M  7.7M  480M   2% /run
tmpfs                    488M     0  488M   0% /sys/fs/cgroup
/dev/sda1               1014M  130M  885M  13% /boot
tmpfs                     98M     0   98M   0% /run/user/0
/dev/mapper/ken-ken1     190M  1.6M  175M   1% /test1

六、Linux删除逻辑卷

第一步：取消挂载

[root@ken ~]# umount /test1/

第二步：删除逻辑卷设备

[root@ken ~]# lvremove /dev/ken/ken1
Do you really want to remove active logical volume ken/ken1? [y/n]: y
  Logical volume "ken1" successfully removed

第三步：删除卷组

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

第四步：删除物理卷

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

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