LVM学习5_逻辑卷管理

Linux 逻辑卷管理LVM

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什么是 LVM

• LVM 逻辑卷管理是Linux环境下对磁盘分区进行管理的一种机制；LVM建立在硬盘和分区之上的一个逻辑层，用于提高磁盘分区管理的灵活性。
• 通过LVM系统管理员可以便捷地管理磁盘分区，如：将若干个磁盘分区连接为一个整块的卷组（volume group），形成一个存储池；并且在卷组的基础上创建文件系统（命名文件和放置文件的逻辑存储和恢复系统）。
• 管理员可以方便地通过LVM调整存储卷组的大小，可以按照组的方式进行命令、管理和分配，例如按照用途“development”等进行命名，而不是使用“sda”等磁盘名。

逻辑分区的创建顺序：物理分区 > 物理卷 > 卷组 > 逻辑卷 > 挂载

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分区

硬盘的分区机制主要分为两种：MBR和GPT

MBR

• Master Boot Record，主引导记录，传统的分区机制；应用于大多数的PC设备，具有主分区、扩展分区、逻辑分区。

• 支持32或64位系统，支持分区数量有限，只支持硬盘数量不超过2T的硬盘。该分区总共有16个字节。只有在MBR分区机制下才存在主分区、扩展分区、逻辑分区的概念。

• 主分区：

1. 每块硬盘都只有一个主引导扇区，0号磁头的第一个扇区，大小为512字节。主引导扇区包含MBR（主引导记录，446字节），DPT（分区表，64字节），MN（结束标志，2个字节，是AA和55）。BIOS读取MBR的时候总是最后检查这两个结束标志。
2. 硬盘为分区列表保留了64个字节的存储空间，每个分区的对象占据16个字节。主引导分区也叫主分区，能够存储4个分区的数据。
3. 一块硬盘最多划分4个主分区。windows系统一般需要安装在这个分区中，最多有4个。

• 扩展分区：

1. 扩展分区也是主分区的一种，不同之处在于可以划分为无数个逻辑分区，且无法格式化。
2. 扩展分区只能有一个，然后细分为逻辑分区。在MBR硬盘中，分区号为1-4是主分区或者扩展分区，最多一个或者没有。

• 逻辑分区：

1. 逻辑分区的编号只能从5开始。逻辑分区利用链表进行链接，如果E盘中的信息丢掉，那么操作系统将找不到F盘。
2. 逻辑分区是由扩展分区是由连续切割出来的分区。
   MBR=446bytes程序代码+64bytes分区表+2bytes标志位，其中分区表中每16bytes识别一个分区，一共可以识别4个（主分区+扩展分区）

总结：分区方式：确保至少一个主分区，主分区最多4个，扩展分区最多1个，二者的编号只能从1-4；逻辑分区的文件名编号只能从5开始：

1.png

2.png

GPT

• 全局唯一标识分区表（GUID Partition Table, GPT），新的分区管理机制.
• 解决了MBR的缺点：支持超过2T的硬盘，兼容MBR，不存在扩展分区和逻辑分区，只有主分区，支持分区数目最多可有128个。
• GPT分区区域就是用户使用的分区，也是用户进行数据存储的区域。分区区域的起始地址和结束地址由GPT头定义。

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LVM 工作原理

• 在传统的磁盘管理机制，上层应用直接访问文件系统，从而对底层的物理硬盘进行读取；
• 在LVM中，通过底层硬盘的封装，当需要对物理硬盘进行操作时，不再对分区直接进行操作，而是通过LVM对底层的磁盘进行操作。
• LVM将存储虚拟化，使用逻辑卷，不受限于物理磁盘的大小。

LVM 优点

1. 灵活的容量：当使用逻辑卷，文件系统能够扩展到多个磁盘上，能够将多个磁盘或者磁盘分区成单一的逻辑卷；
2. 存储池的伸缩性强：通过命令的形式来扩大或缩小逻辑卷大小，不必重新格式化分区或者磁盘设备；
3. 设备命令方便：用户能够根据适合自身的方式进行设备命名；
4. 数据再分配：数据能够在磁盘在线的情况下进行移动和分配；
5. 卷快照：使用逻辑卷获得设备快照，用来一致性备份或者测试数据更新效果而不影响真实数据。
6. 逻辑卷的大小可以动态管理，不会丢失现有数据，提高磁盘管理的灵活性。
7. ......

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LVM术语

• 物理存储介质（PM：The Physical Media）

系统的存储设备，存储系统最低的存储单元，如：/dev/sda,/dev/hda1

• 物理卷 （PV：Physical Volume）

磁盘分区或从逻辑上和磁盘分区具有同样功能的设备(如RAID)，是LVM的基本存储逻辑块，包含有和LVM相关的管理参数。

• 卷组（VG： Volume Group）

LVM卷组类似于非LVM系统中的物理硬盘，其由物理卷组成。能在卷组上创建一个或多个“LVM分区”（逻辑卷），LVM卷组由一个或多个物理卷组成。

• 逻辑卷（LV, Logical Volume）

LVM的逻辑卷类似于非LVM系统中的硬盘分区，在逻辑卷之上能建立文件系统(比如/home或/usr等)。

• 线性逻辑卷 (Linear Volumes)

一个线性逻辑卷聚合多个物理卷成为一个逻辑卷。比如，如果你有两个60GB硬盘，你能生成120GB的逻辑卷.

• 物理单元 PE（physical extent）

每一个物理卷被划分为称为PE(Physical Extents)的基本单元，具有唯一编号的PE是能被LVM寻址的最小单元。PE的大小是可设置的，默认为4MB。

• 逻辑单元 LE（logical extent）

逻辑卷也被划分为被称为LE(Logical Extents) 的可被寻址的基本单位。在同一个卷组中，LE的大小和PE是相同的，并且一一对应。

关系图如下：

image.png

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安装LVM 管理工具

1. 检查系统中是否安装了LVM管理工具

rpm -qa|grep lvm

2. 如果没有安装，使用yum方式安装

yum install lvm*

3. 再次检查，如下显示则正确安装

rpm -qa|grep lvm

lvm2-libs-2.02.180-10.el7_6.3.x86_64
llvm-private-6.0.1-2.el7.x86_64
lvm2-2.02.180-10.el7_6.3.x86_64
mesa-private-llvm-3.9.1-3.el7.x86_64

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LVM实现过程

• 通过fdisk工具将磁盘转换成Linux分区；
• 通过pvcreate命令将Linux分区转换成物理卷（PV）；
• 通过vgcreate命令将建好的物理卷处理成卷组（VG）；

• 通过lvcreate命令将卷组分成逻辑卷（LV）;

  
  
  

  4.png

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Linux分区及逻辑卷操作

创建磁盘阵列分区

使用分区工具（如：fdisk等）创建LVM分区，方法和创建其他一般分区的方式是相同的，差别仅仅是LVM的分区类型为8e。

1、使用root账户登录

# su - root

2、检查磁盘阵列的分区信息，通过 fdisk -l 查看

# fdisk -l            # 查看磁盘阵列的分区信息

3、磁盘分区

fdisk /dev/sdc              # 选中未分区的磁盘，添加新的分区
Command (m for help): m     # m查看分区命令帮助
Command action
   a   toggle a bootable flag
   ......（省略）
   x   extra functionality (experts only)
   
Command (m for help): n    # 创建新的分区
Partition type:
   p   primary (0 primary, 0 extended, 4 free)
   e   extended
Select (default p): p      # 选择p(primary)创建主分区 
Partition number (1-4, default 1): 1    # 分区编号，主分区从1开始
First sector (2048-35643391, default 2048):   # 柱面起止位置，直接默认值
Using default value 2048
Last sector, +sectors or +size{K,M,G} (2048-35643391, default 35643391): 
Using default value 35643391
Partition 1 of type Linux and of size 17 GiB is set

Command (m for help): t    # 设置分区的系统id号
Selected partition 1
Hex code (type L to list all codes): 8e   # 主分区id为8e
Changed type of partition 'Linux' to 'Linux LVM'

Command (m for help):w     # 将分区信息写入分区表，保存并退出fdisk命令
The partition table has been altered!
......(省略)
Syncing disks.

4、 重启系统显示磁盘阵列分区信息

fdisk -l   # 查看分区信息

Device Boot      Start         End      Blocks   Id  System
/dev/sdc1        2048     35643391    17820672   8e  Linux LVM

5、分区步骤

图片发自App

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创建物理卷

5、创建及查看物理卷PV

利用pvcrea命令将添加到卷组的所有分区或磁盘创建为物理卷。

pvcreate /dev/sdc1    # 创建物理卷
pvcreate /dev/sdc2
pvcreate /dev/sdc3

pvdisplay             # 查看物理卷
pvs/pvscan            # 查看简略信息
pvremove /etc/sdc1    # 删除物理卷（不执行命令）

创建卷组及扩容

6、把分区创建成一个卷组VG

• 将使用pvcreate建立的物理卷创建为一个完整卷组。

• vgcreate在创建卷组时，设置使用大小为4 MB的PE（默认为4MB），表示卷组上创建的所有逻辑卷以4MB为增量单位，来进行扩充或缩减。

  
  
  

  image.png

vgcreate vg1 /dev/sdc1 /dev/sdc2 /dev/sdc3  # vg1 是创建的卷组名设备称
vgdisplay vg1            # 查看卷组
vgs/vgs                  # 查看简略信息 
vgchange -a y vg1        # 激活逻辑卷
vgremove  vg1            # 删除卷组
vgextend vg1 /dev/sdc1   # 通过物理磁盘sdc1扩容
pvresize /dev/md         # 通过raid设备间接扩容

创建逻辑卷

7、创建逻辑卷LV

例如：从vg1中划分一个100M，名字是lv1的卷组

lvcreate -L 100M -n lv1 vg1  # 创建逻辑卷
lvextend -L +1G /dev/vg1/lv1 # LV扩容，增加1G容量
resize2fs /dev/vg1/lv1       # 文件系统扩容

umount /dev/vg1/lv           # 删除需先卸载
lvremove /dev/vg1/lv1        # 删除逻辑卷

注 ：

-L :指定创建的LV大小；

-n：LV的名称；

-l：创建LV的PE数量

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格式化并挂载

8、格式化并挂载

• 格式化磁盘
  硬盘分区之后，如果没有进行格式化，系统仍然不能往上面写入数据；Linux中用于格式化的命令是mkfs

mkfs.ext4 /dev/vg1/lv1      # 格式化为ext4的文件系统

• 挂载

mount /dev/vg1/lv1 /mnt/    # 挂载 /mnt/ 为挂载目录
df -h                       # 查看挂载状态及硬盘使用信息 
df -TH                      # 查看实际的磁盘容量

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常用的LVM部署命令

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

逻辑卷结构如下图：

• 最后再温习一遍

  
  
  

  3.png