一、简述
什么是逻辑卷？LVM(Logical Volume Manager)利用Linux内核device-mapper实现存储系统的虚
拟化。通过LVM，把底层存储硬件抽象化成存储逻辑块，再将这些逻辑块集合构成存储池，从存储池空间划分分区，可以简单地扩大或缩小分区，而不用担心硬盘没有足够的连续空间。
使用逻辑卷分区有什么用？使用逻辑卷分区重点在于可以弹性地调整文件系统的容量。在实际环境中我们经常会遇一个文件系统空间不足，想要扩展却又十分麻烦，一开始划分空间偏大，想要缩减也是同样不方便。而LVM可以很好地解决这些问题。
逻辑卷的缺点：由于LVM的原理，导致一个文件数据可能分布在多个硬件设备上，这些设备中只要有一个损坏，数据便有丢失。而且存储效率上也有所下降。通常LVM结合RAID使用，提升读写效能或数据可靠性。
二、LVM原理
首先理解四个逻辑卷基本概念：
1、PV(Physical Volume)物理卷：LVM的基本存储逻辑块，可以在上面建立卷组的媒介，可以是硬盘分区，也可以是硬盘本身或者回环文件（loopback file）。物理卷包括一个特殊的header，其余部分被切割为一块块物理区域（physical extents）。
2、VG(Volume Group)卷组：一个或多个物理卷组成卷组，即构成一个存储池。可以在卷组上创建“LVM分区”（逻辑卷）
3、LV(Logical Volume)逻辑卷：由若干物理区域组成的虚拟分区，类似于硬盘分区
4、PE(Physical Extent)物理区域：硬盘可供指派给逻辑卷的最小单位。
5、LE(Logical Extent)逻辑区域：物理区域被指派给逻辑卷后变为逻辑区域，组成逻辑卷的最小单位。
简单来讲，我们先将块设备初始化为PV，将若干个PV划分为一个VG卷组并命名，卷组被创建时，将PV划分为若干个PE，默认PE大小为4M，即这些PE构成了卷组，最后我们从卷组中拿出若干个PE组成逻辑卷并命名，相当于划分出一块硬盘分区，逻辑卷创建后就可以正常使用它了，比如进行格式化操作，然后挂载到目录树上。
三、LVM创建演示
以下操作环境为Centos6.5
准备工作：我划分了三个分区/dev/vdb{1,2,3}，并设置分区类型为 Linux LVM
Device Boot Start End Blocks Id System
/dev/vdb1 1 6243 3146440+ 8e Linux LVM
/dev/vdb2 6244 12486 3146472 8e Linux LVM
/dev/vdb3 12487 16648 2097648 8e Linux LVM
1.PV初始化
[root@localhost /]# pvcreate /dev/vdb{1,2,3}
Physical volume "/dev/vdb1" successfully created
Physical volume "/dev/vdb2" successfully created
Physical volume "/dev/vdb3" successfully created
2.查看创建的PV信息
[root@localhost /]# pvs
PV VG Fmt Attr PSize PFree
/dev/vdb1 lvm2 ---- 3.00g 3.00g
/dev/vdb2 lvm2 ---- 3.00g 3.00g
/dev/vdb3 lvm2 ---- 2.00g 2.00g
详细查看PV信息
[root@localhost /]# pvdisplay
"/dev/vdb1" is a new physical volume of "3.00 GiB"
--- NEW Physical volume ---
PV Name /dev/vdb1
VG Name
PV Size 3.00 GiB
Allocatable NO
PE Size 0 #在未被加入卷组前，未划分PE
Total PE 0
Free PE 0
Allocated PE 0
PV UUID 3ZEbcc-3S6o-jwfD-0Nxq-C038-uHVv-q50cKZ
"/dev/vdb2" is a new physical volume of "3.00 GiB"
--- NEW Physical volume ---
PV Name /dev/vdb2
VG Name
PV Size 3.00 GiB
Allocatable NO
PE Size 0
Total PE 0
Free PE 0
Allocated PE 0
PV UUID cnhxZf-t5bM-FCca-Yp36-QfR2-1Ydd-aHTiqa
"/dev/vdb3" is a new physical volume of "2.00 GiB"
--- NEW Physical volume ---
PV Name /dev/vdb3
VG Name
PV Size 2.00 GiB
Allocatable NO
PE Size 0
Total PE 0
Free PE 0
Allocated PE 0
PV UUID Dk932c-o5oW-BGz8-3z05-rYTn-i4mu-XEwv1F
3.创建VG
[root@localhost /]# vgcreate test /dev/vdb{1,2}
Volume group "test" successfully created
4.查看vg信息
[root@localhost /]# vgs
VG #PV #LV #SN Attr VSize VFree
test 2 0 0 wz--n- 5.99g 5.99g
详细查看vg信息
[root@localhost /]# vgdisplay
--- Volume group ---
VG Name test
System ID
Format lvm2
Metadata Areas 2
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 2
Act PV 2
VG Size 5.99 GiB #卷组容量为两个PV容量总
PE Size 4.00 MiB #默认PE大小为4M
Total PE 1534 #PE的总数
Alloc PE / Size 0 / 0 #PE分配的情况
Free PE / Size 1534 / 5.99 GiB
VG UUID 7KC6at-C49L-2kao-rtHA-6SyU-UHb9-NcZiWF
5.创建LV
[root@localhost /]# lvcreate -L 2G -n test1 test
Logical volume "test1" created.
6.查看lv信息
[root@localhost /]# lvs
LV VG Attr LSize Pool Origin Data% Meta% Move Log Cpy%Sync Convert
test1 test -wi-a----- 2.00g
详细查看lv信息
[root@localhost /]# lvdisplay
--- Logical volume ---
LV Path /dev/test/test1 #逻辑卷设备地址
LV Name test1
VG Name test
LV UUID QQkAgi-LkCY-eRhg-MNW0-L128-t7gr-e5P3HK
LV Write Access read/write
LV Creation host, time localhost, 2016-09-06 16:30:38 +0800
LV Status available #新创建的LV默认激活可用
# open 0
LV Size 2.00 GiB
Current LE 512
Segments 1
Allocation inherit
Read ahead sectors auto
- currently set to 256
Block device 252:0
7.格式化逻辑卷，并挂载
[root@localhost /]# mkfs.ext4 /dev/test/test1
mke2fs 1.41.12 (17-May-2010)
文件系统标签=
操作系统:Linux
块大小=4096 (log=2)
分块大小=4096 (log=2)
Stride=0 blocks, Stripe width=0 blocks
131072 inodes, 524288 blocks
26214 blocks (5.00%) reserved for the super user
第一个数据块=0
Maximum filesystem blocks=536870912
16 block groups
32768 blocks per group, 32768 fragments per group
8192 inodes per group
Superblock backups stored on blocks:
32768, 98304, 163840, 229376, 294912
正在写入inode表: 完成
Creating journal (16384 blocks): 完成
Writing superblocks and filesystem accounting information: 完成
This filesystem will be automatically checked every 31 mounts or
180 days, whichever comes first. Use tune2fs -c or -i to override.
[root@localhost /]# mount /dev/test/test1 /mnt
[root@localhost /]# cp /etc/redhat-release /mnt
[root@localhost /]# cat /mnt/redhat-release
CentOS release 6.5 (Final)
尝试向逻辑卷挂载点拷贝一些数据，完全正常，至此逻辑卷创建成功。
四、在线扩展LV
命令工具：lvextend
格式：
-l|–extents [+]LogicalExtentsNumber[%{VG|LV|PVS|FREE|ORIGIN}]
此选项可以指定逻辑卷新的LE数量，或增加的数量，也可指定百分比形式扩展
-L|–size [+]LogicalVolumeSize[bBsSkKmMgGtTpPeE]}
此选项指定大小来扩展
使用方法:
[root@localhost /]# -l +100%FREE /dev/test/test1 #将test卷组的所有剩余PE分配给test1
[root@localhost /]# -L 5G /dev/test/test1 #将test1扩展至5G大小
[root@localhost /]# -L +1G /dev/test/test1 #增加1G的容量
开始扩展test1
[root@localhost /]# lvextend -L +2G /dev/test/test1
Size of logical volume test/test1 changed from 2.00 GiB (512 extents) to 4.00 GiB (1024 extents).
Logical volume test1 successfully resized.
再对文件系统调整大小
[root@localhost /]# fsadm resize /dev/test/test1
resize2fs 1.41.12 (17-May-2010)
Filesystem at /dev/mapper/test-test1 is mounted on /mnt; on-line resizing required
old desc_blocks = 1, new_desc_blocks = 1
Performing an on-line resize of /dev/mapper/test-test1 to 1048576 (4k) blocks.
The filesystem on /dev/mapper/test-test1 is now 1048576 blocks long.
查看扩展后的容量
[root@localhost /]# df -h
Filesystem Size Used Avail Use% Mounted on
/dev/vda2 48G 28G 18G 62% /
tmpfs 3.9G 0 3.9G 0% /dev/shm
/dev/mapper/test-test1 4.0G 68M 3.7G 2% /mnt
[root@localhost /]# lvs
LV VG Attr LSize Pool Origin Data% Meta% Move Log Cpy%Sync Convert
test1 test -wi-ao---- 4.00g
五、缩减LV
缩减操作较为危险，谨慎操作。缩减LV之前确保已对文件系统重新调整大小。 1、卸载逻辑卷 [root@localhost /]# umount /mnt/ 2、强制检测文件系统 [root@localhost /]# e2fsck -f /dev/test/test1 e2fsck 1.41.12 (17-May-2010) 第一步: 检查inode,块,和大小 第二步: 检查目录结构 第3步: 检查目录连接性 Pass 4: Checking reference counts 第5步: 检查簇概要信息 /dev/test/test1: 12/262144 files (0.0% non-contiguous), 33871/1048576 blocks 3、resize文件系统 [root@localhost /]# fsadm resize /dev/test/test1 3G resize2fs 1.41.12 (17-May-2010) Resizing the filesystem on /dev/mapper/test-test1 to 786432 (4k) blocks. The filesystem on /dev/mapper/test-test1 is now 786432 blocks long. 4、缩减LV [root@localhost ~]# lvchange -an /dev/test/test1 #停止test1逻辑卷 [root@localhost ~]# lvreduce -L 3G /dev/test/test1 #缩减至3G Size of logical volume test/test1 changed from 4.00 GiB (1024 extents) to 3.00 GiB (768 extents). Logical volume test1 successfully resized. 5、激活，挂载 [root@localhost ~]# lvchange -ay /dev/test/test1 #激活test1逻辑卷 [root@localhost ~]# mount /dev/test/test1 /mnt #挂载 6、查看 [root@localhost /]# df -h Filesystem Size Used Avail Use% Mounted on /dev/vda2 48G 28G 18G 62% / tmpfs 3.9G 0 3.9G 0% /dev/shm /dev/mapper/test-test1 3.0G 68M 2.8G 3% /mnt [root@localhost /]# lvs LV VG Attr LSize Pool Origin Data% Meta% Move Log Cpy%Sync Convert test1 test -wi-ao---- 3.00g [root@localhost /]# cat /mnt/redhat-release CentOS release 6.5 (Final)
六、移除PV
[root@localhost ~]# pvmove /dev/vdb1 #转移pv上的pe到其他pv上，注意其余pv上的剩余pe要能够够容纳现有的pe /dev/vdb1: Moved: 0.1% /dev/vdb1: Moved: 88.9% /dev/vdb1: Moved: 99.9% /dev/vdb1: Moved: 100.0% [root@localhost ~]# vgreduce test /dev/vdb1 #踢出卷组 Removed "/dev/vdb1" from volume group "test " [root@localhost ~]# pvremove /dev/vdb1 #踢出pv Labels on physical volume "/dev/vdb1" successfully wiped
七、LVM快照功能
快照是一种特殊的逻辑卷，是复制原始卷的元数据而建立的逻辑卷，因此它创建速度很快，而且与原始卷在同一卷组。LVM 快照利用一种称为“写时复制（COW – Copy-On-Write）”的技术来跟踪和维持其数据的一致性。当原始卷的数据块（指原始卷所包含的所有数据块，即是空白数据块）第一次写入新数据时，会将旧数据块内容拷贝至快照空间中，也就是说如果只是删掉原始卷某一文件，但是其占用的数据块内容没有改变，删除文件只是不再占有这些数据块，COW认为数据块内容没发生改变，所以不会占用快照空间；还有如果数据块已经重写过一次数据，COW不会再跟踪。
分配给快照的空间，要依据写入的数据量多大和写入的频率，不一定要指派原始卷一样大的空间。快照空间可以扩展或缩减。
利用快照可以记录一个正在使用中的逻辑卷，然后制作一份拍照时刻的备份，由于这个备份是具有一致性的，因此非常的适合于用来备份实时系统。例如，您的运行中的数据库可能即使在备份时刻也是不允许暂停服务的，那么就可以考虑使用LVM的快照模式,然后再针对此快照来进行文件系统级别或者块设备级别的数据备份。
创建快照
为test1创建一个快照，大小为128M [root@localhost ~]# lvcreate -s /dev/test/test1 -n snap_test1 -L 128M Logical volume "snap_test1" created. 查看LV信息，已经有快照相关信息生成 [root@localhost /]# lvdisplay --- Logical volume --- LV Path /dev/test/test1 LV Name test1 VG Name test LV UUID QQkAgi-LkCY-eRhg-MNW0-L128-t7gr-e5P3HK LV Write Access read/write LV Creation host, time localhost, 2016-09-06 16:30:38 +0800 LV snapshot status source of snap_test1 [active] LV Status available # open 1 LV Size 3.00 GiB Current LE 768 Segments 3 Allocation inherit Read ahead sectors auto - currently set to 256 Block device 252:0 --- Logical volume --- LV Path /dev/test/snap_test1 LV Name snap_test1 VG Name test LV UUID 63oKDT-Mii7-6jTF-KBt7-Pj6k-IavE-y1G3zq LV Write Access read/write LV Creation host, time localhost, 2016-09-06 16:42:22 +0800 LV snapshot status active destination for test1 LV Status available # open 0 LV Size 3.00 GiB Current LE 768 COW-table size 128.00 MiB COW-table LE 32 Allocated to snapshot 0.01% Snapshot chunk size 4.00 KiB Segments 1 Allocation inherit Read ahead sectors auto - currently set to 256 Block device 252:3 快照逻辑卷创建时带有文件系统，可以直接挂载，建议只读挂载 [root@localhost /]# mount -r /dev/test/snap_test1 /media/ 删除原卷上的文件，对比快照卷 [root@localhost /]# rm -f /mnt/redhat-release [root@localhost /]# cat /media/ lost+found/ redhat-release [root@localhost /]# cat /media/redhat-release CentOS release 6.5 (Final)