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Linux LVM(逻辑卷管理)

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简介

LVM 是逻辑盘卷管理( Logical Volume Manager)的简称，它是 Linux 环境下对磁盘分区进行管理的一种机制，LVM 是建立在硬盘和 分区之上的一个逻辑层，来提高磁盘分区管理的灵活性。

通过 LVM 系统管理员可以轻松管理磁盘分区，如:将若干个磁盘分区连接为一个整块的卷组 (volume group)，形成一个存储池。

管理员可以在卷组上随意创建逻辑卷组(logical volumes)，并进一步在逻辑卷组上创建文件系 统。管理员通过 LVM 可以方便的调整存储卷组的大小，并且可以对磁盘存储按照组的方式进行命名、管理和分配。

例如按照使用用途进行定义:development 和 sales，而不是使用物理磁盘名 sda 和sdb。而且当系统添加了新的磁盘，通过 LVM 管理员就不必将磁盘的 文件移动到新的磁盘上以充分利用新的存储空间，而是直接扩展文件系统跨越磁盘即可。

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LVM 相关名词

  • PV(physical volume)：物理卷 在逻辑卷管理系统最底层，可为整个物理硬盘或实际物理硬盘上的分区。
  • VG(volume group)：卷组 建立在物理卷上，一卷组中至少要包括一物理卷，卷组建立后可动态的添加卷到卷组中，一个逻辑卷管理系统工程中可有多个卷组。
  • LV(logical volume)：逻辑卷 建立在卷组基础上，卷组中未分配空间可用于建立新的逻辑卷，逻辑卷建立后可以动态扩展和缩小空间。
  • PE(physical extent)：物理区域 是物理卷中可用于分配的最小存储单元，物理区域大小在建立卷组时指定，一旦确定不能更改，同一卷组所有物理卷的物理区域大小需一致，新的 pv 加入到 vg 后，pe 的大小自动更改为 vg 中定义的 pe 大小。
  • LE(logical extent)：逻辑区域 是逻辑卷中可用于分配的最小存储单元，逻辑区域的大小取决于逻辑卷所在卷组中的物理区域的大小。
    卷组描述区域：卷组描述区域存在于每个物理卷中，用于描述物理卷本身、物理卷所属卷组、卷组中逻辑卷、逻辑卷中物理区域的分配等所有信息，它是在使用 pvcreate 建立物理卷时建立的。

关于 PV 命令:

pvcreate 命令用于将物理硬盘分区初始化为物理卷，以便 LVM 使用。

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pvcreate：将物理分区制作成 物理卷 PV
pvscan：搜索当前系统里所有的具有 PV 属性的磁盘
pvdisplay：显示当前系统上的 PV 状态
pvremove：将 PV 属性删除，让其不具有 PV 属性，成为一般的分区

关于 VG 下命令:

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vgcreate：建立 VG 。它的参数比较多，一会儿详细介绍
vgscan：搜索当前系统里有多少个卷组 VG 存在
vgdisplay：显示当前系统里指定的 VG 或所有 VG 的信息
vgextend：在卷组 VG 中增加额外的物理卷 PV
vgreduce：在卷组 VG 中删除 物理卷 PV
vgchange：设置 VG 是否启动（active）
vgremove：删除一个卷组 VG 本身

创建 LVM 过程

创建 LVM 过程 ：

分区成 LVM 格式(8e)—PV 创建–VG 创建—LV 创建—格式化分区—MOUNT 分区—-e2fsadm 调整 LV 大小

在 LVM 发行包中有一个称为 e2fsadm 的工具，它同时包含了 lvextend 与 resize2fs 的功能。

创建分区

使用分区工具(如: fdisk 等)创建 LVM 分区，方法和创建其他一般分区的方式是一样的，区别仅仅是 LVM 的分区类型为 8e。

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fdisk /dev/vdb

# 选项
# p n w

# 重启（可选）
reboot

创建物理卷

创建物理卷的命令为 pvcreate，利用该命令将希望添加到卷组的所有分区或者磁盘创建为物理卷:

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# 格式化
mkfs.ext4 /dev/vdb

# 将整个磁盘创建为物理卷
pvcreate /dev/vdb

# 或 将单个分区创建为物理卷
pvcreate /dev/vda1

# 或  将6-9分区转成pv
pvcreate /dev/vda{6,7,8,9}

# -v显示创建的全部过程
pvcreate [-v] /dev/vda2 /dev/vdb2

# 显示系统上的 PV 状态
pvdisplay

创建卷组

创建卷组的命令为 vgcreate，将使用 pvcreate 建立的物理卷创建为一个完整的卷组:

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# unicomvg：指定该卷组的逻辑名:
# 后面参数指定希望添加到该卷组的所有分区和磁盘
vgcreate unicomvg /dev/vdb

vgcreate 在创建卷组 unicomvg 以外，还设置使用大小为 4MB 的 PE(默认为 4MB)，这表示卷组上创建的所有逻辑卷都以 4MB 为增量单位来进行扩充 或缩减。

由于内核原因，PE 大小决定了逻辑卷的最大大小，4MB 的 PE 决定了单个逻辑卷最大容量为 256GB，若希望使用大于 256G 的逻辑卷则创建卷组时指定更大的 PE。

PE 大小范围为 8KB 到 512MB，并且必须总是 2 的倍数(使用-s 指定，具体请参考 manvgcreate )。(centos 6.2 系统已发现没有这种限制)

例如，如果希望使用 64MB 的 PE 创建卷组，这样逻辑卷最大容量就可以为 4TB，命令如下:

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vgcreate -64MB lvmdisk /dev/vdb1 /dev/vdc1

激活卷组

为了立即使用卷组而不是重新启动系统，可以使用 vgchange 来激活卷组:

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vgchange -ay unicomvg

添加新的物理卷到卷组中

当系统安装了新的磁盘并创建了新的物理卷，而要将其添加到已有卷组时，就需要使用 vgextend 命令:

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vgextend unicomvg /dev/vdb1

这里/dev/vdb1是新的物理卷。

从卷组中删除一个物理卷

要从一个卷组中删除一个物理卷，首先要确认要删除的物理卷没有被任何逻辑卷正在使用，就要使用 pvdisplay 命令察看一个该物理卷信息:

如果某个物理卷正在被逻辑卷所使用，就需要将该物理卷的数据备份到其他地方，然后再删除。

删除物理卷的命令为 vgreduce:

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vgreduce unicomvg /dev/sda1

创建逻辑卷

逻辑卷（Logical Volumes）简称 LV，是在卷组中划分的一个逻辑区域，类似于非 LVM 系统中的硬盘分区。
创建逻辑卷的命令为 lvcreate，通过下面的命令。

该命令就在卷组 unicomvg 上创建名字为 unicomvol ，大小为 15000M（15G）的逻辑卷，并且设备入口为 /dev/unicomvg/unicomvol ( unicomvg 为卷组名，unicomvol 为逻辑卷名)。

创建逻辑卷的命令为 lvcreate:

  • -L：指定逻辑卷的大小，单位为“kKmMgGtT”字节；
  • -l：指定逻辑卷的大小（LE 数）。
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lvcreate -L 15000 -n unicomvol unicomvg

# 或 指定100%的LE 到逻辑卷
lvcreate -l 100%VG  -n unicomvol unicomvg

# 也可以指定大小为 15G
lvcreate -L 15G -n unicomvol unicomvg

如果希望创建一个使用全部卷组的逻辑卷，则需要首先察看该卷组的 PE 数，然后在创建逻辑卷时指定:

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vgdisplay unicomvg | grep "TotalPE"

# 显示
Total PE 45230

lvcreate -l 45230 unicomvg -n unicomvol

同卷组一样，逻辑卷在创建的过程中也被分成了一块一块的空间，这些空间称为 LE（Logical Extents），在同一个卷组中，LE 的大小和 PE 是相同的，并且一一对应。

创建文件系统

创建了文件系统以后，就可以加载并使用它:

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# 创建目录
mkdir /data/wwwroot

# 挂载
mount /dev/unicomvg/unicomvol /data/wwwroot

# 如果希望系统启动时自动加载文件系统，
# 则还需要在 /etc/fstab 中添加内容:
/dev/unicomvg/unicomvol /data/wwwroot ext4  defaults 0 0

# 或者使用
echo  "/dev/mapper/unicomvg-unicomvol /unicom ext4 defaults 0 0 " >>/etc/fstab

/etc/fstab文件的每一行都遵循以下格式：

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<device>   <dir>    <type>   <options>       <dump> <pass>
  • device：指定加载的磁盘分区或移动文件系统，除了指定设备文件外，也可以使用 UUID、LABEL来指定分区；
  • dir：指定挂载点的路径；
  • type：指定文件系统的类型，如 ext3，ext4等；
  • options：指定挂载的选项，默认为 defaults，其他可用选项包括acl，noauto，ro等；
  • dump：表示该挂载后的文件系统能否被 dump 备份命令作用；0 表示不能，1 表示每天都进行 dump 备份，2 表示不定期进行 dump 操作。
  • pass：表示开机过程中是否校验扇区；0 表示不要校验，1 表示优先校验（一般为根目录），2 表示为在 1 级别校验完后再进行校验；

删除一个逻辑卷

删除逻辑卷以前首先需要将其卸载，然后删除:

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# 卸载
umount /dev/unicomvg/unicomvol

# 删除
lvremove /dev/unicomvg/unicomvol

扩展逻辑卷大小

LVM 提供了方便调整逻辑卷大小的能力，扩展逻辑卷大小的命令是 lvextend :

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# 将逻辑卷unicomvol的大小扩招为12G
lvextend -L12G /dev/unicomvg/unicomvol

# 将逻辑卷unicomvol的大小增加1G
lvextend -L +1G /dev/unicomvg/unicomvol、

# 将卷组 100% 分配到 逻辑卷unicomvol
lvextend -l 100%VG /dev/mapper/centos-root

调整文件系统大小:

resize2fs 命令是用来增大或者收缩未加载的 ext2/ext3/ext4 文件系统的大小。

参数：

  • -d 打开调试特性
  • -p 打印已完成的百分比进度条
  • -f 强制执行调整大小操作，覆盖掉安全检查操作
  • -F 开始执行调整大小前，刷新文件系统设备的缓冲区
  • -M: 将文件系统缩小到最小值
  • -P: 显示文件系统的最小值
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# 建议最好将文件系统卸载，调整大小，然后再加载
# 卸载
umount /dev/unicomvg/unicomvol

# 调整
resize2fs -p /dev/unicomvg/unicomvol

# 挂载
mount  /dev/unicomvg/unicomvol /data/wwwroot

减少逻辑卷大小

lvreduce命令用于减少 LVM 逻辑卷占用的空间大小。使用 lvreduce 命令收缩逻辑卷的空间大小有可能会删除逻辑卷上已有的数据，所以在操作前必须进行确认。

  • -L：指定逻辑卷的大小，单位为“kKmMgGtT”字节；
  • -l：指定逻辑卷的大小（LE 数）。

需要首先将文件系统卸载:

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umount /data/wwwroot

# 减小 2G
lvreduce -L -2G /dev/unicomvg/unicomvol

mount /dev/unicomvg/unicomvol /data/wwwroot

参考：

LVM

Linux-centos 磁盘扩容

LVM 原理及 PV、VG、LV、PE、LE 关系图