【Linux云计算架构：第一阶段-Linux操作系统入门到精通】第15章——LVM管理和ssm存储管理器使用
本节所讲内容：
15.1 LVM的工作原理
15.2 创建LVM的基本步骤
15.3 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
实战场景：对于生产环境下的服务器来说,如果存储数据的分区磁盘空间不够了怎么办?
答：只能换一个更大的磁盘。 如果用了一段时间后， 空间又不够了，怎么办？再加一块更大的？换磁盘的过程中，还需要把数据从一个硬盘复制到另一个硬盘，过程太慢了。
解决方案：使用LVM在线动态扩容
15.1 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。
15.1.1 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：
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
15.1.2 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。注：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。
15.2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。
15.2.1 lvm常用的命令
下面的操作会用的一些查看命令：
15.2.2 创建并使用LVM逻辑卷
1、 创建PV
添加一个sdb磁盘
[root@xuegod63 ~]# fdisk /dev/sdb #创建4个主分区，每个分区1G
[root@xuegod63 ~]# 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。
#创建pv
[root@xuegod63 ~]# pvcreate /dev/sdb{1,2,3,4}
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@xuegod63 ~]# 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
创建vg卷组：
语法： vgcreate vg名字 pv的名字 可以跟多个pv
[root@xuegod63 ~]# vgcreate vg01 /dev/sdb1
Volume group "vg01" successfully created
[root@xuegod63 ~]# vgs
VG #PV #LV #SN Attr VSize VFree
vg01 1 0 0 wz--n- 1020.00m 1020.00m
[root@xuegod63 ~]# 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
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@xuegod63 ~]# lvcreate -n lv01 -L 16M vg01 # 创建方式一（推荐）
Logical volume "lv01" created.
[root@xuegod63 ~]# lvcreate -n lv02 -l 4 vg01 # 创建方式二
Logical volume "lv02" created.
[root@xuegod63 ~]# 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@xuegod63 ~]# 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@xuegod63 ~]# vgdisplay vg01
。。。
Alloc PE / Size 8 / 32.00 MiB #已经使用8个PE，32MB
Free PE / Size 247 / 988.00 MiB
2.6 文件系统格式与挂载
[root@xuegod63 ~]# mkdir /lv01
互动： lv01 逻辑卷的路径在哪？
[root@xuegod63 ~]# ls /dev/vg01/ #查看逻辑卷
lv01 lv02
[root@xuegod63 ~]# 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@xuegod63 ~]# mkfs.ext4 /dev/vg01/lv01
[root@xuegod63 ~]# mount /dev/vg01/lv01 /lv01
[root@xuegod63 ~]# 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@xuegod63 ~]#echo "/dev/vg01/lv01 /lv01 ext4 defaults 0 0" >> /etc/fstab
15.2.3 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@xuegod63 ~]# 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@xuegod63 ~]# 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
15.2.4 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@xuegod63 ~]# 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
用的命令分别如下：
extend扩展 vgextend lvextend
扩容逻辑卷
[root@xuegod63 ~]# 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
扩容为30m ====> -L +30M
扩容到30m =====> -L 30M
[root@xuegod63 ~]# 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@xuegod63 ~]# 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@xuegod63 ~]# 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@xuegod63 ~]# 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@xuegod63 ~]# 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@xuegod63 ~]# 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@xuegod63 ~]# 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@xuegod63 ~]# 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
15.2.5 VG扩容
[root@xuegod63 ~]# 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@xuegod63 ~]# pvcreate /dev/sdb3 # 创建pv
[root@xuegod63 ~]# vgextend vg01 /dev/sdb3 #扩容成功
Volume group "vg01" successfully extended
[root@xuegod63 ~]# 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
15.2.6 LVM缩小
互动：LVM可以动态增加，可以动态缩小吗？
答：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。
但是btrfs文件系统支持在线缩小。
[root@xuegod63 ~]# 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@xuegod63 ~]# 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@xuegod63 ~]# lvextend -L 10M -r /dev/vg01/lv01 #这两个命令也是不能执行成功的
[root@xuegod63 ~]# 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@xuegod63 ~]# 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@xuegod63 ~]# 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@xuegod63 ~]# cp -r /boot/grub /lv01/ #复制一些测试数据
[root@xuegod63 ~]# vgreduce vg01 /dev/sdb1 #将sdb1移出失败，因sdb1正在被使用
Physical volume "/dev/sdb1" still in use
互动：如果sdb1是一个磁盘阵列，而这个磁盘阵列使用年代太久，我们必须移出怎么办？
移动数据：
[root@xuegod63 ~]# 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@xuegod63 ~]# vgreduce vg01 /dev/sdb1 #移完数据再移出
Removed "/dev/sdb1" from volume group "vg01"
[root@xuegod63 ~]# 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
15.2.7 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@xuegod63 ~]# umount /lv01
[root@xuegod63 ~]# lvremove /dev/vg01/lv01
Do you really want to remove active logical volume vg01/lv01? [y/n]: y
Logical volume "lv01" successfully removed
[root@xuegod63 ~]# 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@xuegod63 ~]# 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@xuegod63 ~]# 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@xuegod63 ~]# 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@xuegod63 ~]# pvremove /dev/sdb1 #已经移出
Labels on physical volume "/dev/sdb1" successfully wiped.
[root@xuegod63 ~]# 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
15.3 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 ssm工具了一下
[root@xuegod63 ~]# 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。
15.3.1 查看磁盘信息
列出设备信息
root@xuegod63 ~]# 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
存储池信息
[root@xuegod63 ~]# ssm list pool
----------------------------------------------------
Pool Type Devices Free Used Total
----------------------------------------------------
vg02 lvm 1 1008.00 MB 0.00 KB 1008.00 MB
----------------------------------------------------
15.3.2 实战：为公司的邮件服务器创建基于LVM的邮件存储
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。
将sdb上所有卷组信息删除：
[root@xuegod63 ~]# vgremove vg02
[root@xuegod63 ~]# pvremove /dev/sdb{1,2,3,4}
创建目录
[root@xuegod72 ~]# mkdir /mail-lv
用的命令如下：
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
自动把设备变成pv，创建vg , lv ,格式化文件系统, 自动挂载
[root@xuegod63 ~]# 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@xuegod63 ~]# 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
总结：
15.1 LVM的工作原理
15.2 创建LVM的基本步骤
15.3 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