LVM 详解

内容：（会在后期继续整理扩充该部分内容；欢迎探讨）

 1. LVM基本创建及管理

 2. LVM快照

 3. LVM与RAID的结合使用：基于RAID的LVM

LVM创建：

  描述：
  LVM是逻辑盘卷管理(LogicalVolumeManager)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.
  通过创建LVM，我们可以更轻松的管理磁盘分区，将若干个不同大小的不同形式的磁盘整合为一个整块的卷组，然后在卷组上随意的创建逻辑卷，既避免了大量不同规格硬盘的管理难题，也使逻辑卷容量的扩充缩减不再受限于磁盘规格；并且LVM的snapshot（快照）功能给数据的物理备份提供了便捷可靠的方式；

创建LVM过程；(如图)
1. 在物理设备上创建物理分区，每个物理分区称为一个PE
2. 使用fdisk工具创建物理分区卷标（修改为8e），形成PV（Physical Volume 物理卷）
3. 使用vgcreate 将多个PV添加到一个VG(Volume Group 卷组)中，此时VG成为一个大磁盘；
4. 在VG大磁盘上划分LV(Logical Volume 逻辑卷)，将逻辑卷格式化后即可挂载使用； 

 

 

各阶段可用的命令工具：(详细选项信息请be a man)

 

阶段	显示信息	创建	删除组员	扩大大小	缩减大小
PV	pvdisplay	pvcreat	pvremove	-----	-----
VG	vgdisplay	vgcreat	vgremove	vgextend	vgreduce
LV	lvdispaly	lvcreat	lvremove	lvextend	lvreduce

 

创建示例：
1. 创建PV

   Device Boot      Start         End      Blocks   Id  System
/dev/sdb1               1         609     4891761   8e  Linux LVM
/dev/sdc1               1         609     4891761   8e  Linux LVM
/dev/sdd1               1         609     4891761   8e  Linux LVM

[root@bogon ~]# pvcreate /dev/sd[bcd]1
  Physical volume "/dev/sdb1" successfully created
  Physical volume "/dev/sdc1" successfully created
  Physical volume "/dev/sdd1" successfully created

 查看PV信息：

[root@bogon ~]# pvdisplay
  --- Physical volume ---
  PV Name               /dev/sda2
  VG Name               vol0
  PV Size               40.00 GB / not usable 2.61 MB
  Allocatable           yes
  PE Size (KByte)       32768
  Total PE              1280
  Free PE               281
  Allocated PE          999
  PV UUID               GxfWc2-hzKw-tP1E-8cSU-kkqY-z15Z-11Gacd

  "/dev/sdb1" is a new physical volume of "4.67 GB"
  --- NEW Physical volume ---
  PV Name               /dev/sdb1
  VG Name
  PV Size               4.67 GB
  Allocatable           NO
  PE Size (KByte)       0
  Total PE              0
  Free PE               0
  Allocated PE          0
  PV UUID               1rrc9i-05Om-Wzd6-dM9G-bo08-2oJj-WjRjLg

  "/dev/sdc1" is a new physical volume of "4.67 GB"
  --- NEW Physical volume ---
  PV Name               /dev/sdc1
  VG Name
  PV Size               4.67 GB
  Allocatable           NO
  PE Size (KByte)       0
  Total PE              0
  Free PE               0
  Allocated PE          0
  PV UUID               RCGft6-l7tj-vuBX-bnds-xbLn-PE32-mCSeE8

  "/dev/sdd1" is a new physical volume of "4.67 GB"
  --- NEW Physical volume ---
  PV Name               /dev/sdd1
  VG Name
  PV Size               4.67 GB
  Allocatable           NO
  PE Size (KByte)       0
  Total PE              0
  Free PE               0
  Allocated PE          0
  PV UUID               SLiAAp-43zX-6BC8-wVzP-6vQu-uyYF-ugdWbD

 2. 创建VG

[[root@bogon ~]# vgcreate myvg -s 16M  /dev/sd[bcd]1
  Volume group "myvg" successfully created
##-s 在创建时指定PE块的大小，默认是4M。

查看系统上VG状态
[root@bogon ~]# vgdisplay
  --- Volume group ---
  VG Name               myvg
  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               13.97 GB    ##VG总大小
  PE Size               16.00 MB    ##默认的PE块大小是4M
  Total PE              894         ##总PE块数
  Alloc PE / Size       0 / 0       ##已经使用的PE块数目
  Free  PE / Size       894 / 13.97 GB  ##可用的PE数目及磁盘大小
  VG UUID               RJC6Z1-N2Jx-2Zjz-26m6-LLoB-PcWQ-FXx3lV

 3. 在VG中划分出LV:

[root@bogon ~]# lvcreate -L 256M -n data1 myvg
  Logical volume "data1" created
## -L指定LV大小
## -n 指定lv卷名称

[root@bogon ~]# lvcreate -l 20  -n test myvg
  Logical volume "test" created
## -l 指定LV大小占用多少个PE块；上面大小为：20*16M=320M

[root@bogon ~]# lvdisplay
  --- Logical volume ---
  LV Name                /dev/myvg/data
  VG Name                myvg
  LV UUID                d0SYy1-DQ9T-Sj0R-uPeD-xn0z-raDU-g9lLeK
  LV Write Access        read/write
  LV Status              available
  # open                 0
  LV Size                256.00 MB
  Current LE             16
  Segments               1
  Allocation             inherit
  Read ahead sectors     auto
  - currently set to     256
  Block device           253:2

  --- Logical volume ---
  LV Name                /dev/myvg/test
  VG Name                myvg
  LV UUID                os4UiH-5QAG-HqOJ-DoNT-mVeT-oYyy-s1xArV
  LV Write Access        read/write
  LV Status              available
  # open                 0
  LV Size                320.00 MB
  Current LE             20
  Segments               1
  Allocation             inherit
  Read ahead sectors     auto
  - currently set to     256
  Block device           253:3

 
4. 然后就可以格式化LV，挂载使用：

[root@bogon ~]# mkfs -t ext3 -b 2048 -L DATA /dev/myvg/data
[root@bogon ~]# mount /dev/myvg/data /data/
## 拷贝进去一些文件，测试后面在线扩展及缩减效果：
[root@bogon data]# cp /etc/* /data/

5. 扩大LV容量：(2.6kernel+ext3filesystem)
  lvextend命令可以增长逻辑卷
  resize2fs可以增长filesystem在线或非在线
  (我的系统内核2.6.18，ext3文件系统，查man文档，现在只有2.6的内核+ext3文件系统才可以在线增容量)
  首先逻辑扩展：

[root@bogon data]# lvextend -L 500M /dev/myvg/data
  Rounding up size to full physical extent 512.00 MB
  Extending logical volume data to 512.00 MB
  Logical volume data successfully resized
##-L 500M  ：指扩展到500M,系统此时会找最近的柱面进行匹配；
##-L +500M ：值在原有大小的基础上扩大500M；
##-l [+]50 类似上面，但是以Pe块为单位进行扩展；

 然后文件系统物理扩展：

[root@bogon data]# resize2fs -p /dev/myvg/data
resize2fs 1.39 (29-May-2006)
Filesystem at /dev/myvg/data is mounted on /data; on-line resizing required
Performing an on-line resize of /dev/myvg/data to 262144 (2k) blocks.
The filesystem on /dev/myvg/data is now 262144 blocks long.
##据上面信息，系统自动识别并进行了在线扩展；

查看状态：
[root@bogon ~]# lvdisplay
  --- Logical volume ---
  LV Name                /dev/myvg/data
  VG Name                myvg
  LV UUID                d0SYy1-DQ9T-Sj0R-uPeD-xn0z-raDU-g9lLeK
  LV Write Access        read/write
  LV Status              available
  # open                 1
  LV Size                512.00 MB
  Current LE             32
  Segments               1
  Allocation             inherit
  Read ahead sectors     auto
  - currently set to     256
  Block device           253:2
##此时查看挂载目录，文件应该完好；

 6. 缩减LV容量：
  缩减容量是一件危险的操作；缩减必须在离线状态下执行；并且必须先强制检查文件系统错误，防止缩减过程损坏数据；

[root@bogon ~]# umount /dev/myvg/data
[root@bogon ~]# e2fsck -f /dev/myvg/data
e2fsck 1.39 (29-May-2006)
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
DATA: 13/286720 files (7.7% non-contiguous), 23141/573440 blocks

先缩减物理大小：

[root@bogon ~]# resize2fs /dev/myvg/data 256M
resize2fs 1.39 (29-May-2006)
Resizing the filesystem on /dev/myvg/data to 131072 (2k) blocks.
The filesystem on /dev/myvg/data is now 131072 blocks long.

 再缩减逻辑大小：

[root@bogon ~]# lvreduce -L 256M /dev/myvg/data
  WARNING: Reducing active logical volume to 256.00 MB
  THIS MAY DESTROY YOUR DATA (filesystem etc.)
Do you really want to reduce data? [y/n]: y
  Reducing logical volume data to 256.00 MB
  Logical volume data successfully resized

 查看状态、重新挂载：

[root@bogon ~]# lvdisplay
  --- Logical volume ---
  LV Name                /dev/myvg/data
  VG Name                myvg
  LV UUID                d0SYy1-DQ9T-Sj0R-uPeD-xn0z-raDU-g9lLeK
  LV Write Access        read/write
  LV Status              available
  # open                 0
  LV Size                256.00 MB
  Current LE             16
  Segments               1
  Allocation             inherit
  Read ahead sectors     auto
  - currently set to     256
  Block device           253:2


 重新挂载：
[root@bogon ~]# mount /dev/myvg/data  /data/
[root@bogon data]# df /data/
Filesystem           1K-blocks      Used Available Use% Mounted on
/dev/mapper/myvg-data
                        253900      9508    236528   4% /data

 7. 扩展VG，向VG中添加一个PV：

[root@bogon data]# pvcreate /dev/sdc2
  Physical volume "/dev/sdc2" successfully created
 [root@bogon data]# vgextend myvg /dev/sdc2
  Volume group "myvg" successfully extended
[root@bogon data]# pvdisplay
  --- Physical volume ---
  PV Name               /dev/sdc2
  VG Name               myvg
  PV Size               4.67 GB / not usable 9.14 MB
  Allocatable           yes
  PE Size (KByte)       16384
  Total PE              298
  Free PE               298
  Allocated PE          0
  PV UUID               hrveTu-2JUH-aSgT-GKAJ-VVv2-Hit0-PyoOOr

 8. 缩减VG，取出VG中的某个PV：

  移除某个PV时，需要先转移该PV上数据到其他PV，然后再将该PV删除；
  移出指定PV中的数据：

[root@bogon data]# pvmove /dev/sdc2
  No data to move for myvg
##如果sdc2上面有数据，则会花一段时间移动,并且显示警告信息，再次确认后才会执行；
##如上，提示该分区中没有数据；

 移除PV：

[root@bogon data]# vgreduce myvg /dev/sdc2
  Removed "/dev/sdc2" from volume group "myvg"
##若发现LVM中磁盘工作不太正常，怀疑是某一块磁盘工作由问题后就可以用该方法移出问题盘
##上数据，然后删掉问题盘；

 

 LVM快照：
 描述：

  在一个非常繁忙的服务器上，备份大量的数据时，需要停掉大量的服务，否则备份下来的数据极容易出现不一致状态，而使备份根本不能起效;这时快照就起作用了；

 原理：
  逻辑卷快照实质是访问原始数据的另外一个路径而已；快照保存的是做快照那一刻的数据状态；做快照以后，任何对原始数据的修改，会在修改前拷贝一份到快照区域，所以通过快照查看到的数据永远是生成快照那一刻的数据状态；但是对于快照大小有限制，做快照前需要估算在一定时间内数据修改量大小，如果在创建快照期间数据修改量大于快照大小了，数据会溢出照成快照失效崩溃；
  快照不是永久的。如果你卸下LVM或重启，它们就丢失了，需要重新创建。

创建快照：

[root@bogon ~]# lvcreate -L 500M -p r -s -n datasnap /dev/myvg/data
  Rounding up size to full physical extent 512.00 MB
  Logical volume "datasnap" created
## -L –l 设置大小
## -p  ：permission，设置生成快照的读写权限，默认为RW；r为只读
##-s 指定lvcreate生成的是一个快照
##-n 指定快照名称

挂载快照到指定位置：
[root@bogon ~]# mount  /dev/myvg/datasnap /backup/
mount: block device /dev/myvg/datasnap is write-protected, mounting read-only

然后备份出快照中文件即可，备份后及时删除快照：
 [root@bogon ~]# ls  /backup/
inittab  lost+found

 

  基于RAID的LVM的建立：

 描述：

    基于RAID的LVM，可以在底层实现RAID对数据的冗余或是提高读写性能的基础上，可以在上层实现LVM的可以灵活管理磁盘的功能；

 如图：

 建立过程：

  1. 建立LinuxRAID形式的分区：

   Device Boot      Start         End      Blocks   Id  System
/dev/sdb1               1          62      497983+  fd  Linux raid autodetect
/dev/sdc1               1          62      497983+  fd  Linux raid autodetect
/dev/sdd1               1          62      497983+  fd  Linux raid autodetect
/dev/sde1               1          62      497983+  fd  Linux raid autodetect

  2.   创建RAID-5：

[root@nod1 ~]# mdadm -C /dev/md0 -a yes -l 5 -n 3 -x 1  /dev/sd{b,c,d,e}1
mdadm: array /dev/md0 started.
# RAID-5有一个spare盘，三个活动盘。
# 查看状态，发现跟创建要求一致，且创建正在进行中：
[root@nod1 ~]# cat /proc/mdstat
Personalities : [raid6] [raid5] [raid4]
md0 : active raid5 sdd1[4] sde1[3](S) sdc1[1] sdb1[0]
      995712 blocks level 5, 64k chunk, algorithm 2 [3/2] [UU_]
      [=======>.............]  recovery = 36.9% (184580/497856) finish=0.2min speed=18458K/sec

unused devices:
# 查看RAID详细信息：
[root@nod1 ~]# mdadm -D /dev/md0
/dev/md0:
        Version : 0.90
  Creation Time : Wed Apr  6 04:27:46 2011
     Raid Level : raid5
     Array Size : 995712 (972.54 MiB 1019.61 MB)
  Used Dev Size : 497856 (486.27 MiB 509.80 MB)
   Raid Devices : 3
  Total Devices : 4
Preferred Minor : 0
    Persistence : Superblock is persistent

    Update Time : Wed Apr  6 04:36:08 2011
          State : clean
 Active Devices : 3
Working Devices : 4
 Failed Devices : 0
  Spare Devices : 1

         Layout : left-symmetric
     Chunk Size : 64K

           UUID : 5663fc8e:68f539ee:3a4040d6:ccdac92a
         Events : 0.4

    Number   Major   Minor   RaidDevice State
       0       8       17        0      active sync   /dev/sdb1
       1       8       33        1      active sync   /dev/sdc1
       2       8       49        2      active sync   /dev/sdd1

       3       8       65        -      spare   /dev/sde1

   3. 建立RAID配置文件：

[root@nod1 ~]# mdadm -Ds > /etc/mdadm.conf
[root@nod1 ~]# cat /etc/mdadm.conf
 ARRAY /dev/md0 level=raid5 num-devices=3 metadata=0.90 spares=1 UUID=5663fc8e:68f539ee:3a4040d6:ccdac92a

   4. 基于刚建立的RAID设备创建LVM：

# 将md0创建成为PV（物理卷）：
[root@nod1 ~]# pvcreate /dev/md0
  Physical volume "/dev/md0" successfully created
# 查看物理卷：
[root@nod1 ~]# pvdisplay
"/dev/md0" is a new physical volume of "972.38 MB"
  --- NEW Physical volume ---
  PV Name               /dev/md0
  VG Name                                  #此时该PV不包含在任何VG中，故为空；
  PV Size               972.38 MB
  Allocatable           NO
  PE Size (KByte)       0
  Total PE              0
  Free PE               0
  Allocated PE          0
  PV UUID               PUb3uj-ObES-TXsM-2oMS-exps-LPXP-jD218u

# 创建VG
[root@nod1 ~]# vgcreate myvg -s 32M  /dev/md0
  Volume group "myvg" successfully created
# 查看VG状态：
[root@nod1 ~]# vgdisplay
  --- Volume group ---
  VG Name               myvg
  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               960.00 MB
  PE Size               32.00 MB
  Total PE              30
  Alloc PE / Size       0 / 0
  Free  PE / Size       30 / 960.00 MB
  VG UUID               9NKEWK-7jrv-zC2x-59xg-10Ai-qA1L-cfHXDj

# 创建LV：
[root@nod1 ~]# lvcreate -L 500M -n mydata myvg
  Rounding up size to full physical extent 512.00 MB
  Logical volume "mydata" created
# 查看LV状态：
[root@nod1 ~]# lvdisplay
  --- Logical volume ---
  LV Name                /dev/myvg/mydata
  VG Name                myvg
  LV UUID                KQQUJq-FU2C-E7lI-QJUp-xeVd-3OpA-TMgI1D
  LV Write Access        read/write
  LV Status              available
  # open                 0
  LV Size                512.00 MB
  Current LE             16
  Segments               1
  Allocation             inherit
  Read ahead sectors     auto
  - currently set to     512
  Block device           253:2

问题：（实验环境，很难做出判断，望有经验的多做指教）

  在RAID上实现LVM后，不能再手动控制阵列的停止。
  raid设备在建成以后，是不可以改变活动磁盘数目的。只能新增备份盘， 删除故障盘。故，若对存储需求估计失误，raid上层的LVM分区即使可以扩展， 但是仍可能无法满足存储需求；
  如果整个raid不能满足容量需求，在试验中是可以实现将两个RAID同时加入 一个VG，从而实现RAID间的无缝衔接~但是这样做在实际生产中效果怎么样？是 否会因为架构太复杂造成系统负过大，或是对拖慢I/O响应速度？！这仍旧是个问 题；
  基于RAID之上的LVM，若划分多个LV，多个LV之间的数据分布情况怎么样？！ 会不会拖慢RAID本来带来的性能提升？ 

RAID间的无缝衔接示意图：