LVM逻辑卷管理器
VM逻辑卷管理器是一项理论性较强的技术，它是Linux系统中对硬盘分区进行管理的一种机制，开创这项技术的初衷是为了解决传统硬盘分区创建后不易更改其大小的弱点，对于传统硬盘分区进行强制扩容和缩小技术理论上虽然是可行的，但却有可能造成数据的丢失，LVM逻辑卷管理器技术能够把多块硬盘进行卷组合并，让用户不必关心设备底层的架构和布局，拿来即用。LVM逻辑卷管理器是在磁盘分区和文件系统之间添加的逻辑层，它提供了一个抽象的卷组，可以使得多块硬盘进行卷组合并，让用户不必关心物理硬盘设备的底层结构，从而实现对分区的灵活动态调整。
LVM逻辑卷管理器的技术结构如图7-6所示，刘遄老师来举个吃货的例子帮助同学们理解吧，比如家里想吃馒头但面粉不够了，妈妈从隔壁老王家、老李家、老张家分别借来一些面粉，蒸出馒头后大家一起来吃，首先需要把这些面粉（物理卷PV，Physical Volume）合并成一个大面团（卷组VG，Volume Group），然后把这一大团面再分割成一个个小馒头（逻辑卷LV，Logical Volume），每个小馒头的重量必须是每勺面粉（基本单元PE，Physical Extent）的倍数。物理卷是处于逻辑卷管理器中最底层的资源，可以理解成是物理硬盘、硬盘分区或者RAID磁盘阵列组都可以，而卷组是建立在物理卷之上的，一个卷组中可以包含多个物理卷，当然在卷组创建之后也可以继续向其中添加新的物理卷，而逻辑卷是建立于卷组之上的，把卷组中空闲的资源建立出新的逻辑卷，并且逻辑卷建立后可以动态的扩展或缩小空间，这也就是LVM逻辑卷管理器的核心理念。
图7-6逻辑卷管理器的技术结构
7.2.1 部署逻辑卷
很多时候最初咱们都不能够精准的评估和分配每个硬盘分区以后的使用情况，有可能会随着业务量的增加导致数据库目录的体积也增加，也有可能需要分析用户行为而做记录导致日志目录的体积不断变大，或者有些较小概率还要对原先错误分配过大的分区进行精简，那么这些知识都属于这个章节的学习范畴。并且如刚刚提到过的，LVM逻辑卷管理器是对Linux系统中对存储资源进行管理的一种机制，部署LVM逻辑卷管理器需要依次对对物理卷、卷组和逻辑卷的逐个配置，常见的命令分别包括有：
| 功能/命令 | 物理卷管理 | 卷组管理 | 逻辑卷管理 |
| 扫描 | pvscan | vgscan | lvscan |
| 建立 | pvcreate | vgcreate | lvcreate |
| 显示 | pvdisplay | vgdisplay | lvdisplay |
| 删除 | pvremove | vgremove | lvremove |
| 扩展 | vgextend | lvextend | |
| 缩小 | vgreduce | lvreduce |
为避免实验之间互相冲突，请您自行还原虚拟机到最初始状态，并在虚拟机中添加两块新硬盘设备后开机，如图7-7所示：
图7-7 在虚拟机中添加一块新的硬盘设备
在虚拟机中添加两块新硬盘设备的目的是为了更好的向同学们演示LVM逻辑卷管理器对于让用户无需关心底层物理硬盘设备的特性，咱们将会对这两块新的硬盘先进行创建物理卷操作，可以简单理解成让硬盘设备支持了LVM技术，然后对两块硬盘进行卷组合并，卷组的名称可以由您来自定义，接下来是把合并后的卷组根据需求再切割出一个约为150M的逻辑卷设备，最后把这个逻辑卷设备格式化成XFS文件系统后挂载使用。现在知道大致的流程后就可以，刘遄老师还会对下面每一个步骤再做一些简单的描述。
第1步：让新添加的两块硬盘设备支持LVM逻辑卷管理器技术：
[root@linuxprobe ~]# pvcreate /dev/sdb /dev/sdc Physical volume "/dev/sdb" successfully created Physical volume "/dev/sdc" successfully created
第2步：把两块硬盘设备都加入到storage卷组中，然后查看下卷组的状态：
[root@linuxprobe ~]# vgcreate storage /dev/sdb /dev/sdc Volume group "storage" successfully created [root@linuxprobe ~]# vgdisplay --- Volume group --- VG Name storage 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 39.99 GiB PE Size 4.00 MiB Total PE 10238 Alloc PE / Size 0 / 0 Free PE / Size 10238 / 39.99 GiB VG UUID KUeAMF-qMLh-XjQy-ArUo-LCQI-YF0o-pScxm1 ………………省略部分输出信息………………
第3步：切割出一个约为150M的逻辑卷设备：
同学们需要注意下切割单位的问题，在LVM逻辑卷管理器对LV逻辑卷的切割上面有两种计量单位，第一种是常见以-L参数来以容量单位为对象，例如使用-L 150M来生成一个大小为150M的逻辑卷，还可以使用-l参数来指定要使用PE基本单元的个数，默认每个PE的大小为4M，因此允许使用-l 37来生成一个大小为37*4M=148M的逻辑卷：
[root@linuxprobe ~]# lvcreate -n vo -l 37 storage Logical volume "vo" created [root@linuxprobe ~]# lvdisplay --- Logical volume --- LV Path /dev/storage/vo LV Name vo VG Name storage LV UUID D09HYI-BHBl-iXGr-X2n4-HEzo-FAQH-HRcM2I LV Write Access read/write LV Creation host, time localhost.localdomain, 2017-02-01 01:22:54 -0500 LV Status available # open 0 LV Size 148.00 MiB Current LE 37 Segments 1 Allocation inherit Read ahead sectors auto - currently set to 8192 Block device 253:2 ………………省略部分输出信息………………
第4步：把生成好的逻辑卷格式化后挂载使用：
Linux系统会把LVM逻辑卷管理器中的逻辑卷设备存放在/dev设备目录中（实际上是做了一个符号链接，但读者们无需关心），同时会以卷组的名称来建立一个目录，其中保存有逻辑卷的设备映射文件（即/dev/卷组名称/逻辑卷名称）。
[root@linuxprobe ~]# mkfs.ext4 /dev/storage/vo mke2fs 1.42.9 (28-Dec-2013) Filesystem label= OS type: Linux Block size=1024 (log=0) Fragment size=1024 (log=0) Stride=0 blocks, Stripe width=0 blocks 38000 inodes, 151552 blocks 7577 blocks (5.00%) reserved for the super user First data block=1 Maximum filesystem blocks=33816576 19 block groups 8192 blocks per group, 8192 fragments per group 2000 inodes per group Superblock backups stored on blocks: 8193, 24577, 40961, 57345, 73729 Allocating group tables: done Writing inode tables: done Creating journal (4096 blocks): done Writing superblocks and filesystem accounting information: done [root@linuxprobe ~]# mkdir /linuxprobe [root@linuxprobe ~]# mount /dev/storage/vo /linuxprobe
第5步：查看挂载状态，并写入到配置文件永久生效：
[root@linuxprobe ~]# df -h Filesystem Size Used Avail Use% Mounted on /dev/mapper/rhel-root 18G 3.0G 15G 17% / devtmpfs 905M 0 905M 0% /dev tmpfs 914M 140K 914M 1% /dev/shm tmpfs 914M 8.8M 905M 1% /run tmpfs 914M 0 914M 0% /sys/fs/cgroup /dev/sr0 3.5G 3.5G 0 100% /media/cdrom /dev/sda1 497M 119M 379M 24% /boot /dev/mapper/storage-vo 145M 7.6M 138M 6% /linuxprobe [root@linuxprobe ~]# echo "/dev/storage/vo /linuxprobe ext4 defaults 0 0" >> /etc/fstab
7.2.2 扩容逻辑卷
虽然卷组是由两块硬盘设备共同组成的，但用户使用存储资源时感知不到底层硬盘的结构，也不用关心底层是由多少块硬盘组成的，只要卷组中的资源足够就可以一直为逻辑卷扩容，扩展前请一定要记得卸载设备和挂载点的关联。
[root@linuxprobe ~]# umount /linuxprobe
第1步：把上个实验中的逻辑卷vo扩展至290M：
[root@linuxprobe ~]# lvextend -L 290M /dev/storage/vo Rounding size to boundary between physical extents: 292.00 MiB Extending logical volume vo to 292.00 MiB Logical volume vo successfully resized
第2步：检查磁盘完整性，重置硬盘容量：
[root@linuxprobe ~]# e2fsck -f /dev/storage/vo e2fsck 1.42.9 (28-Dec-2013) 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 /dev/storage/vo: 11/38000 files (0.0% non-contiguous), 10453/151552 blocks [root@linuxprobe ~]# resize2fs /dev/storage/vo resize2fs 1.42.9 (28-Dec-2013) Resizing the filesystem on /dev/storage/vo to 299008 (1k) blocks. The filesystem on /dev/storage/vo is now 299008 blocks long.
第3步：重新挂载硬盘设备并查看挂载状态：
[root@linuxprobe ~]# mount -a [root@linuxprobe ~]# df -h Filesystem Size Used Avail Use% Mounted on /dev/mapper/rhel-root 18G 3.0G 15G 17% / devtmpfs 985M 0 985M 0% /dev tmpfs 994M 80K 994M 1% /dev/shm tmpfs 994M 8.8M 986M 1% /run tmpfs 994M 0 994M 0% /sys/fs/cgroup /dev/sr0 3.5G 3.5G 0 100% /media/cdrom /dev/sda1 497M 119M 379M 24% /boot /dev/mapper/storage-vo 279M 2.1M 259M 1% /linuxprobe
7.2.3 缩小逻辑卷
相比于扩容逻辑卷来讲，对逻辑卷的缩小操作存在着更高丢失数据的风险，所以在生产环境中同学们一定要留心记得提前备份好数据，另外Linux系统规定对LVM逻辑卷的缩小操作需要先检查文件系统的完整性，当然这也是在保证咱们的数据安全，操作前记得先把文件系统卸载掉：
[root@linuxprobe ~]# umount /linuxprobe
第1步：检查文件系统的完整性：
[root@linuxprobe ~]# e2fsck -f /dev/storage/vo e2fsck 1.42.9 (28-Dec-2013) 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 /dev/storage/vo: 11/74000 files (0.0% non-contiguous), 15507/299008 blocks
第2步：把LV逻辑卷的容量减小到120M：
[root@linuxprobe ~]# resize2fs /dev/storage/vo 120M resize2fs 1.42.9 (28-Dec-2013) Resizing the filesystem on /dev/storage/vo to 122880 (1k) blocks. The filesystem on /dev/storage/vo is now 122880 blocks long. [root@linuxprobe ~]# lvreduce -L 120M /dev/storage/vo WARNING: Reducing active logical volume to 120.00 MiB THIS MAY DESTROY YOUR DATA (filesystem etc.) Do you really want to reduce vo? [y/n]: y Reducing logical volume vo to 120.00 MiB Logical volume vo successfully resized
第3步：把文件系统重新挂载并查看系统状态：
[root@linuxprobe ~]# mount -a [root@linuxprobe ~]# df -h Filesystem Size Used Avail Use% Mounted on /dev/mapper/rhel-root 18G 3.0G 15G 17% / devtmpfs 985M 0 985M 0% /dev tmpfs 994M 80K 994M 1% /dev/shm tmpfs 994M 8.8M 986M 1% /run tmpfs 994M 0 994M 0% /sys/fs/cgroup /dev/sr0 3.5G 3.5G 0 100% /media/cdrom /dev/sda1 497M 119M 379M 24% /boot /dev/mapper/storage-vo 113M 1.6M 103M 2% /linuxprobe
7.2.4 逻辑卷快照
除此之外LVM逻辑卷管理器还具备有“快照卷”的功能，这项功能很类似于虚拟机软件的还原时间点功能。例如可以对某一个LV逻辑卷设备做一次快照，如果今后发现数据被改错了，咱们可以把之前做好的快照卷进行覆盖还原，LVM逻辑卷管理器的快照功能有两项特点，第一是快照卷的大小应该尽量等同于LV逻辑卷的容量，第二是快照功能仅一次有效，一旦被还原后则会被自动立即删除，首先应当查看下卷组的信息：
[root@linuxprobe ~]# vgdisplay --- Volume group --- VG Name storage System ID Format lvm2 Metadata Areas 2 Metadata Sequence No 4 VG Access read/write VG Status resizable MAX LV 0 Cur LV 1 Open LV 1 Max PV 0 Cur PV 2 Act PV 2 VG Size 39.99 GiB PE Size 4.00 MiB Total PE 10238 Alloc PE / Size 30 / 120.00 MiB Free PE / Size 10208 / 39.88 GiB VG UUID CTaHAK-0TQv-Abdb-R83O-RU6V-YYkx-8o2R0e ………………省略部分输出信息………………
通过卷组的输出信息可以很清晰的看到卷组中已用120M，空闲资源有39.88G，接下来往逻辑卷设备所挂载的目录中用重定向写入一个文件吧：
[root@linuxprobe ~]# echo "Welcome to Linuxprobe.com" > /linuxprobe/readme.txt [root@linuxprobe ~]# ls -l /linuxprobe total 14 drwx------. 2 root root 12288 Feb 1 07:18 lost+found -rw-r--r--. 1 root root 26 Feb 1 07:38 readme.txt
第1步：使用-s参数来生成一个快照卷，使用-L参数来指定切割的大小，另外要记得在后面写上这个快照是针对那个LV逻辑卷设备做的。
[root@linuxprobe ~]# lvcreate -L 120M -s -n SNAP /dev/storage/vo Logical volume "SNAP" created [root@linuxprobe ~]# lvdisplay --- Logical volume --- LV Path /dev/storage/SNAP LV Name SNAP VG Name storage LV UUID BC7WKg-fHoK-Pc7J-yhSd-vD7d-lUnl-TihKlt LV Write Access read/write LV Creation host, time localhost.localdomain, 2017-02-01 07:42:31 -0500 LV snapshot status active destination for vo LV Status available # open 0 LV Size 120.00 MiB Current LE 30 COW-table size 120.00 MiB COW-table LE 30 Allocated to snapshot 0.01% Snapshot chunk size 4.00 KiB Segments 1 Allocation inherit Read ahead sectors auto - currently set to 8192 Block device 253:3 ………………省略部分输出信息………………
第2步：在LV设备卷所挂载的目录中创建一个100M的垃圾文件，这样再来看快照卷的状态就会发现使用率上升了：
[root@linuxprobe ~]# dd if=/dev/zero of=/linuxprobe/files count=1 bs=100M 1+0 records in 1+0 records out 104857600 bytes (105 MB) copied, 3.35432 s, 31.3 MB/s [root@linuxprobe ~]# lvdisplay --- Logical volume --- LV Path /dev/storage/SNAP LV Name SNAP VG Name storage LV UUID BC7WKg-fHoK-Pc7J-yhSd-vD7d-lUnl-TihKlt LV Write Access read/write LV Creation host, time localhost.localdomain, 2017-02-01 07:42:31 -0500 LV snapshot status active destination for vo LV Status available # open 0 LV Size 120.00 MiB Current LE 30 COW-table size 120.00 MiB COW-table LE 30 Allocated to snapshot 83.71% Snapshot chunk size 4.00 KiB Segments 1 Allocation inherit Read ahead sectors auto - currently set to 8192 Block device 253:3
第3步：为了校验SNAP快照卷的效果，需要对逻辑卷进行快照合并还原操作，在这之前记得先卸载掉逻辑卷设备与目录的挂载~
[root@linuxprobe ~]# umount /linuxprobe [root@linuxprobe ~]# lvconvert --merge /dev/storage/SNAP Merging of volume SNAP started. vo: Merged: 21.4% vo: Merged: 100.0% Merge of snapshot into logical volume vo has finished. Logical volume "SNAP" successfully removed
第4步：快照卷会被自动删除掉，并且刚刚在逻辑卷设备被快照后再创建出来的100M垃圾文件也被清除了：
[root@linuxprobe ~]# mount -a [root@linuxprobe ~]# ls /linuxprobe/ lost+found readme.txt
7.2.5 删除逻辑卷
当生产环境中想要重新部署或者不需要再继续使用LVM逻辑卷管理器了，除了提前备份好重要数据信息，还必须依次删除LV逻辑卷、VG卷组后再移除PV物理卷设备，这样的顺序不可颠倒。
第1步：取消逻辑卷与目录的挂载关联，删除配置文件中永久生效的设备参数。
[root@linuxprobe ~]# umount /linuxprobe [root@linuxprobe ~]# vim /etc/fstab # # /etc/fstab # Created by anaconda on Fri Feb 19 22:08:59 2017 # # Accessible filesystems, by reference, are maintained under '/dev/disk' # See man pages fstab(5), findfs(8), mount(8) and/or blkid(8) for more info # /dev/mapper/rhel-root / xfs defaults 1 1 UUID=50591e35-d47a-4aeb-a0ca-1b4e8336d9b1 /boot xfs defaults 1 2 /dev/mapper/rhel-swap swap swap defaults 0 0 /dev/cdrom /media/cdrom iso9660 defaults 0 0/dev/storage/vo /linuxprobe ext4 defaults 0 0
第2步：把LV逻辑卷设备删除，需要手工输入y来确认操作：
[root@linuxprobe ~]# lvremove /dev/storage/vo Do you really want to remove active logical volume vo? [y/n]: y Logical volume "vo" successfully removed
第3步：把VG卷组删除，此处只需写卷组名称即可，而无需设备完整绝对路径：
[root@linuxprobe ~]# vgremove storage Volume group "storage" successfully removed
第4步：把PV物理卷设备移除：
[root@linuxprobe ~]# pvremove /dev/sdb /dev/sdc Labels on physical volume "/dev/sdb" successfully wiped Labels on physical volume "/dev/sdc" successfully wiped