LVM管理

  • LVM的基本概念

  • 创建LVM的基本步骤

  • 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

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。

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：

📷 图片

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

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。

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

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 |

创建并使用LVM逻辑卷

  1. 创建PV

# 添加一个sdb磁盘

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

[root@love ~]# 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@love ~]# 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@love ~]# 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
  1. 创建vg卷组：

语法： vgcreate vg名字 pv的名字 可以跟多个pv


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

Volume group "vg01" successfully created

[root@love ~]# vgs

VG #PV #LV #SN Attr VSize VFree   

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

[root@love ~]# 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
  1. 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@love ~]# lvcreate -n lv01 -L 16M vg01

Logical volume "lv01" created.

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

Logical volume "lv02" created.

[root@love ~]# 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@love ~]# 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@love ~]# vgdisplay vg01

...

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

Free PE / Size 247 / 988.00 MiB

文件系统格式与挂载


[root@love ~]# mkdir /lv01

[root@love ~]# ls /dev/vg01/ # 查看逻辑卷

lv01 lv02

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

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

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

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@love ~]# 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@love ~]# 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

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@love ~]# 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@love ~]# 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@love ~]# 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@love ~]# 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@love ~]# 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@love ~]# 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@love ~]# 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@love ~]# 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@love ~]# 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@love ~]# 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

VG扩容


[root@love ~]# 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@love ~]# pvcreate /dev/sdb3 # 创建pv

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

Volume group "vg01" successfully extended

[root@love ~]# 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

LVM缩小

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

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

[root@love ~]# vgreduce vg01 /dev/sdb1 #将sdb1移出失败，因sdb1正在被使用

Physical volume "/dev/sdb1" still in use



# 移动数据：

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

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

[root@love ~]# 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

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@love ~]# umount /lv01

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

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

Logical volume "lv01" successfully removed

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

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

[root@love ~]# 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

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

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。

  1. 查看磁盘信息

列出设备信息


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
  1. 存储池信息

[root@love ~]# ssm list pool

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

Pool  Type  Devices        Free     Used       Total

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

vg02  lvm   1        1008.00 MB  0.00 KB  1008.00 MB

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

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。

  1. 将sdb上所有卷组信息删除：

[root@love ~]# vgremove vg02

[root@love ~]# pvremove /dev/sdb{1,2,3,4}
  1. 创建目录

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

ssm create -s lv大小 -n lv名称 --fstype lv文件系统类型 -p 卷组名 设备 挂载点

  1. 自动把设备变成pv，创建vg , lv ,格式化文件系统, 自动挂载

[root@love ~]# 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@love ~]# 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