Linux逻辑卷管理LVM
Logical Volume Manager
- LVM
- LVM的特点
- LVM：PV，PE，VG，LV
- PV：Physical Volume 物理卷
- VG：Volume Group 卷组
- PE：Physical Extent 物理扩展
- LV：Logical Volume 逻辑卷
- 操作流程
- 实操演示
- 1. 首先通过fdisk或gdisk命令，来查看分区信息.
- 2. 接下来将要创建为PV的分区的System ID（就是上面的`Id`列）修改为8e，这里我们先用/dev/sdb5和/dev/sdb6这两个分区来做演示.
- 3. PV阶段：
- 4. VG阶段
- 5. LV阶段
- 6.文件系统阶段
- LVM容量的增加与缩小
- 增加LV容量
- 缩小LVM容量
- 使用LVM thin volume让LVM自动调整磁盘使用率
- LVM快照
LVM
实际生产中经常会碰到这样的问题，比如你最开始的时候用户比较少，只分配给/home目录100G的空间，但是随着用户的暴增，和一顿猛如虎的操作，发现100G的空间有点不够用了，这时候一般情况都是新加一块更大的硬盘，然后分区+格式化，然后将/home的内容完全复制到新的硬盘，之后挂载新的分区.
但是，如果发现这次硬盘比较大，有1TB那么大，但是实际上只有150G的需求，那就要再进行一次上面的操作，很麻烦的，那么有没有一个可以弹性的增大或缩小文件系统容量的方法呢？这就是接下来要接触的LVM（Logical Volume Manager）逻辑卷管理员了。
LVM的特点
LVM的重点在于，可弹性的调整文件系统的容量.而并非是效率与数据安全.
LVLM可以整合多个磁盘中的多个分区，让这些分区看起来就像一个磁盘一样，而且在后期还可以随时添加或者移除其中的磁盘或分区，来达到调整文件系统容量的目的.
LVM：PV，PE，VG，LV
PV：Physical Volume 物理卷
需先将分区的类型修改为8e（LVM标识符），然后才可以通过pvcreate命令来创建.
这里用fdisk为例说明.
使用 fdisk /dev/xxx命令，然后通过-l和-t来进行操作.
注：这里只是演示用，实际上此分区已经在使用，所以最后我以q退指出，
VG：Volume Group 卷组
LVM可以将多个PV组合成一个VG，这样一来，这个卷组的容量就会变得很大。
PE：Physical Extent 物理扩展
LVM默认使用的是4M的PE区块，而LVM在32位Linux操作系统上最多能使用65534个PE区块，因此默认的LVM的LV（下面介绍）最大容量为256G，而在64位操作系统上，已经没有这个限制.
PE为LVM的最小存储区块，可以想象成文件系统里的block.所以，调整PE就意味着调整LVM的最大容量.
LV：Logical Volume 逻辑卷
LV类似非LVM文件系统的分区，从VG中划分空间，VG被当成是一个大的磁盘，来创建LV（类比分区），然后就可以使用LV来创建文件系统.
LV的大小为PE的整数倍.LV的通常命名为/dev/vgname/lvname.
LV的扩容以及缩容其实就是通过增加或者移除PE，来达到目的，VG，LV，PE的关系有点像下图：
操作流程
首先将分区改为8e模式，然后创建PV，再制作VG，划分LV，最后格式化LV并挂载.
数据写入LV时，一般有两种方式：
1.线性模式（linear）：即依次写入，/dev/sdb5满时写入/dev/sdb6....
2.交错模式（triped）：即将数据分为多分（这里是3份），分别写入/dev/sdb5，/dev/sdb6，/dev/sdb7.
有一点类似raid0.
默认的LVM是线行的，因为LVM的初衷只是提供弹性的容量，而并非性能和数据安全，所以如果使用triped模式，那么很可能
其中任何一个分区损坏，整个LVM数据都完蛋.所以，如果要性能和数据安全那么请用RAID而不是LVM.
实操演示
1. 首先通过fdisk或gdisk命令，来查看分区信息.
2. 接下来将要创建为PV的分区的System ID（就是上面的Id列）修改为8e，这里我们先用/dev/sdb5和/dev/sdb6这两个分区来做演示.
使用fdisk下的t命令，选择分区号码，修改分区类型：
接下来相同的方式修改/dev/sdb6为8e.然后w保存并退出.
最后别忘了partprobe /dev/sdb 让系统重读分区表信息.
3. PV阶段：
PV相关命令：
| 命令 | 意义 |
|---|---|
| pvcreate | 将分区创建为PV |
| pvscan | 查找当前系统中的PV |
| pvdisplay | 显示系统中PV的状态 |
| pvremove | 将PV属性移除，让分区不再具有PV属性（换句话说就是将PV还原成分区） |
接下来我们来将/dev/sdb5和/dev/sdb6创建成PV
# 扫描系统内所有PV信息
pvscan
# 将/dev/sdb5，/dev/sdb6创建为PV
pvcreate /dev/sdb{5,6}
# 再次扫描系统内所有PV信息，看看PV是否创建成功
pvscan
# pvdisplay命令可以查看组成PV的每个分区的详细信息.
pvdisplay /dev/sdb5
4. VG阶段
VG相关命令：
| 命令 | 意义 |
|---|---|
| vgcreate | 创建VG |
| vgscan | 查找当前系统中的VG |
| vgdisplay | 显示系统中VG的状态 |
| vgextend | 向VG中添加PV |
| vgreduce | 从VG中移除PV |
| vgchange | 修改VG属性 |
| vgremove | 将VG属性移除 |
与PV不同，VG的名称是需要自定义的.
# vgcreate 语法
vgcreate [-s N[mgt]] VG名称 PV名称
-s ：后面接PE的大小（N），单位可以是m，g，t（大小写均可）
下面我们将/dev/sdb5，/dev/sdb6创建为PE为16M大小的VG，并且命名为sdbvg
vgcreate -s 16M sdbvg /dev/sdb{5,6}
我们还可以将/dev/sdb7的类型也修改为8e并添加到sdbvg这个VG中.
# CMD vgname pvname
vgextend sdbvg /dev/sdb7
Cur PV：Current PV 当前有多少个PV
Act PV：Active PV 当前有多少个处于激活状态
5. LV阶段
LV相关命令：
| 命令 | 意义 |
|---|---|
| lvcreate | 创建LV |
| lvscan | 查找当前系统中的LV |
| lvdisplay | 显示系统中LV的状态 |
| lvextend | 增加LV的容量 |
| lvreduce | 减少LV的容量 |
| lvremove | 删除一个LV |
| lvresize | 调整LV的容量，相当于lvextend和lvreduce |
# 使用方法
lvcreate [-L N[mgt]] [-n LV名称] VG名称
下面我们将1G空间分给sdblv
lvcreate -L 1G -n sdblv sdbvg
当LV被创建后，需要使用/dev/sdbvg/sdblv 这样指定设备路径的方式来操作LV
6.文件系统阶段
这个阶段就是格式化+挂载，这里不做过多解释，先格式化成xfs文件系统，再将LV挂载到/srv/lvm.
# 格式化
mkfs.xfs /dev/sdbvg/sdblv
# 创建/srv/lvm目录
mkdir /srv/lvm
# 挂载
mount /dev/sdbvg/sdblv /srv/lvm
LVM容量的增加与缩小
增加LV容量
扩容过程需要一下几个流程：
1.VG需要有生于的容量：因为要扩大文件系统的容量，而文件系统是在LV上进行的格式化，所以扩容即扩大LV的容量.但是LV是基于VG的，所以如果VG没有足够的空间，是无法进行LV扩容的.如果VG空间不够，可以新建分区，然后创建PV在使用vgextend命令添加到VG.
2.使用lvresize或lvextend命令来为LV扩容
3.虽然现在扩容了LV，但是实际上文件系统的容量并没有发生变化，所以要将文件系统的容量也变大.
改变文件系统的容量有resize2fs和xfs_growfs这两个命令
resize2fs：对应ext家族的文件系统.CentOS6.X位为止都是EXT家族
xfs_growfs：对应xfs文件系统CentOS7.X开始默认XFS
首先查看VG的剩余容量，发现还有1.95G
接下来就让我们为LV扩容500M
lvextend -L +500M /dev/sdbvg/sdblv
成功增加LV容量后我们来看一下文件系统，发现并没有变化
# 查看文件系统信息
xfs_info /srv/lvm
# 扩容文件系统到与LV相同大小
xfs_grwofs /srv/lvm
发现扩容后agcount的值和blocks数量变化了，这是由于，文件系统在最开始格式化时，inode,block,superblock信息就已经固定了，不过由于格式化时会建立多个block group，而这些信息都是存在block group中的，因此，lvm的扩容实际上时通过增加block group，来实现的.
缩小LVM容量
目前所看的为《鸟哥的Linux私房菜》第4版，书中说目前的XFS系统尚无办法缩小文件系统容量，因此，如果有缩小的需求，还是使用EXT4文件系统.（可以参考我之前写过的另一篇博客）
基于EXT4文件系统的LVM操作
使用LVM thin volume让LVM自动调整磁盘使用率
thin volume的原理是，先创建一个用多少分配多少的thin pool，比如说这个thin pool有10G，但此时你只有10M的数据，那么它之分配10M给你，而不是一次性给你10G的磁盘空间，这么做的好处是节约磁盘空间，比如我们常用的VMware就有类似的选项：
好了，下面我们上例子.
- 创建thin pool
# 创建thinpool，其中-T = --thin 后接VG/thinpool名称
lvcreate -L 1G -T sdbvg/sdbtpool
- 创建10G的LV
# 接下来创建一个10G的LV
# -V 表示Virtual size，虚拟空间大小
lvcreate -V 10G -T sdbvg/sdbtpool -n sdbtp1
- 格式化+挂载
# 格式化为XFS
mkfs_xfs /dev/sdbvg/sdbtp1
# 创建文件夹并挂载
mkdir /srv/thin
mount /dev/sdbvg/sdbtp1 /srv/thin
# 查看文件系统使用情况
df -Th /srv/thin
这里虽然显示有10G大小，但是实际上，该数值时通过-V选项虚拟出来的，所以只是用来吓唬人的哈哈，真是情况中，该文件系统并不能使用超过thin pool容量的空间.（也就是我们之前定义的1G）
LVM快照
LVM快照，采用写时复制（Copy on Write）的机制，比传统的复制机制效率高很多，什么是写时复制？
说简单点就是，当你要修改文件系统中的数据时，LVM快照会先将要修改的那部分数据做一个备份，放到快照区，然后再进行数据修改.也就是说，备份在先修改在后.
虽然一般建议快照和LV有相同的空间，但是实际上，快照比LV需要的空间小的多，因为快照创建初期，只是将LV的源信息（metadata）进行记录，而不是将整个文件系统进行备份.
以往的备份是将整个文件系统都备份，即占用空间，恢复起来时间又长。LVM快照的好处是，它只记录要发生变化的文件，这样备份数据量小，恢复时也比较快速.（下面借鸟哥的图）
解析：
快照和LV需要在同一个VG中，这是因为快照需要和LV共享很多的PE.快照创建初期，只是将LV的源信息（metadata）进行记录所以快照初期和LV看起来是一模一样的.
但是当其中一个操作要修改A这个PE区块时，快照会先将修改前的A区块内容备份到快照区，然后再进行修改.修改后的NewA区块此时不与快照区共享.
等到通过快照恢复时，也只是将快照区中的A区块内容覆盖到NewA中.这样备份和恢复速度都会很快.
首先我们看一下VG的剩余容量：还有0.99G，那么我们接下来创建500M的快照sdbsnap
再此之间我们先输出"Hellow LVM SNAP"到/srv/lvm/Hello.txt文件.
# 其实快照也是LV，只是需要使用-s参数，告诉系统该LV创建为snap
lvcreate -s -L 500M -n sdbsnap /dev/sdbvg/sdblv
挂载快照
发现两边内容一样.
下面我们来演示通过快照还原LV（下面使用lvconvert命令，但是其实还可以通过备份格式化，恢复的方法，感兴趣的朋友可自行百度或留言，这里不做过多演示）
我们将Hello.txt删除.并创建test1.txt~test5.txt这5个空文件.
# 利用touch创建空文件
touch /srv/lvm/test{1,2,3,4,5}.txt
接下来利用lvconvert命令来还原
注意事项：还原时，请确保快照和LV都umount
# 卸载LV和SNAP
umount /srv/lvm /srv/snapshot_sdb
# 还原LV
lvconvert --merge /dev/sdbvg/sdbsnap
注：还原后快照即被删除.
最后我们来挂载LV检验一下是否恢复成功
