Linux学习笔记(18)——LVM（逻辑卷管理器）

• LVM（逻辑卷管理器）

LVM 可以允许用户对硬盘资源进行动态调整。
逻辑卷管理器是 Linux 系统用于对硬盘分区进行管理的一种机制,理论性较强,其创建初衷是为了解决硬盘设备在创建分区后不易修改分区大小的缺陷。尽管对传统的硬盘分区进行强制扩容或缩容从理论上来讲是可行的,但是却可能造成数据的丢失。而 LVM 技术是在硬盘分区和文件系统之间添加了一个逻辑层,它提供了一个抽象的卷组,可以把多块硬盘进行卷组合并。这样一来,用户不必关心物理硬盘设备的底层架构和布局,就可以实现对硬盘分区的动态调整。LVM 的技术架构如图所示。
物理卷处于 LVM 中的最底层,可以将其理解为物理硬盘、硬盘分区或者 RAID 磁盘阵列。卷组建立在物理卷之上,一个卷组可以包含多个物理卷,而且在卷组创建之后也可以继续向其中添加新的物理卷。逻辑卷是用卷组中空闲的资源建立的,并且逻辑卷在建立后可以动态地扩展或缩小空间。这就是 LVM 的核心理念。

• 部署逻辑卷

部署 LVM 时,需要逐个配置物理卷、卷组和逻辑卷。常用的部署命令如表所示。
我们先对两块新硬盘进行创建物理卷的操作,可以将该操作简单理解成让硬盘设备支持 LVM 技术,或者理解成是把硬盘设备加入到 LVM 技术可用的硬件资源池中,然后对这两块硬盘进行卷组合并,卷组的名称可以由用户来自定义。接下来,根据需求把合并后的卷组切割出一个约为 150MB 的逻辑卷设备,最后把这个逻辑卷设备格式化成 EXT4 文件系统后挂载使用。

第1步： 让新添加的两块硬盘设备支持 LVM 技术。

[root@linuxprobe ~]# pvcreate /dev/sdb /dev/sdc
Physical volume "/dev/sdb" successfully created
Physical volume "/dev/sdc" successfully created

第2步： 把两块硬盘设备加入到 storage 卷组中,然后查看卷组的状态。

[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 150MB 的逻辑卷设备。
这里需要注意切割单位的问题。在对逻辑卷进行切割时有两种计量单位。第一种是以容量为单位,所使用的参数为-L。例如,使用-L 150M 生成一个大小为 150MB 的逻辑卷。另外一种是以基本单元的个数为单位,所使用的参数为-l。每个基本单元的大小默认为 4MB。例如,使用-l 37 可以生成一个大小为 37×4MB=148MB 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： 把生成好的逻辑卷进行格式化,然后挂载使用。
Linux 系统会把 LVM 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),同时会以卷组的名称来建立一个目录,其中保存了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,使其永久生效。

[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

• 扩容逻辑卷

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： 把上一个实验中的逻辑卷 vo 扩展至 290MB。

[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： 检查硬盘完整性,并重置硬盘容量。

[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。

• 缩小逻辑卷

相较于扩容逻辑卷,在对逻辑卷进行缩容操作时,其丢失数据的风险更大。所以在生产环境中执行相应操作时,一定要提前备份好数据。另外 Linux 系统规定,在对 LVM 逻辑卷进行缩容操作之前,要先检查文件系统的完整性(当然这也是为了保证我们的数据安全)。在执行缩容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： 把逻辑卷 vo 的容量减小到 120MB。

[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

第3步： 重新挂载文件系统并查看系统状态。

• 逻辑卷快照

LVM 还具备有“快照卷”功能。例如,可以对某一个逻辑卷设备做一次快照,如果日后发现数据被改错了,就可以利用之前做好的快照卷进行覆盖还原。LVM 的快照卷功能有两个特点:
➢ 快照卷的容量必须等同于逻辑卷的容量;
➢ 快照卷仅一次有效,一旦执行还原操作后则会被立即自动删除。
首先查看卷组的信息。

[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..................

接下来用重定向往逻辑卷设备所挂载的目录中写入一个文件。

[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 参数生成一个快照卷,使用-L 参数指定切割的大小。另外,还需要在命令后面写上是针对哪个逻辑卷执行的快照操作。

[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： 在逻辑卷所挂载的目录中创建一个 100MB 的垃圾文件,然后再查看快照卷的状态。可以发现存储空间占的用量上升了。

[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还原操作。在此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执行快照操作后再创建出来的 100MB 的垃圾文件也被清除了。

[root@linuxprobe ~]# mount -a
[root@linuxprobe ~]# ls /linuxprobe/
lost+found readme.txt

• 删除逻辑卷

当生产环境中想要重新部署 LVM 或者不再需要使用 LVM 时,则需要执行 LVM 的删除操作。为此,需要提前备份好重要的数据信息,然后依次删除逻辑卷、卷组、物理卷设备,这个顺序不可颠倒。
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
删除操作

第2步： 删除逻辑卷设备,需要输入 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： 删除卷组,此处只写卷组名称即可,不需要设备的绝对路径。

[root@linuxprobe ~]# vgremove storage
Volume group "storage" successfully removed

第4步： 删除物理卷设备。

[root@linuxprobe ~]# pvremove /dev/sdb /dev/sdc
Labels on physical volume "/dev/sdb" successfully wiped
Labels on physical volume "/dev/sdc" successfully wiped

在上述操作执行完毕之后,再执行 lvdisplay、vgdisplay、pvdisplay 命令来查看 LVM 的信息时就不会再看到信息了。