LVM基础知识

一：LVM逻辑卷概述

LVM（逻辑卷）的产生是因为传统的分区一旦分区好后就无法在线扩充空间，也存在一些工具能实现在线扩充空间但是还是会面临数据损坏的风险；传统的分区当分区空间不足时，一般的解决办法是再创建一个更大的分区将原分区卸载然后将数据拷贝到新分区，但是在企业的生产系统往往不允许停机或者允许停机的时间很短，LVM就能很好的解决在线扩充空间的问题，而且不会对数据造成影响，LVM还能通过快照在备份的过程中保证日志文件和表空间文件在同一时间点的一致性。
　　
在LVM中PE(Physical Extend)是卷的最小单位，默认4M大小，就像我们的数据是以页的形式存储一样，卷就是以PE的形式存储。PV(Physical Volume)是物理卷，如果要使用逻辑卷，首先第一步操作就是将物理磁盘或者物理分区格式化成PV，格式化之后PV就可以为逻辑卷提供PE了。VG(Volume Group)是卷组，VG就是将很多PE组合在一起生成一个卷组，当然这里的PE是可以跨磁盘的，如果当前服务器磁盘空间不足就可以增加一个新磁盘对当前系统不会产生任何影响。LV(Logical Volume)是逻辑卷，逻辑卷最终是给用户使用的，前面几个都是为创建逻辑卷做的准备，创建逻辑卷的大小只要不超过VG剩余空间就可以。

1.1：PV（Physical Volume，物理卷）

1. 物理卷是LVM机制的基本存储设备，通常对应为一个普通分区或整个硬盘。
2. 创建物理卷时，会在分区或硬盘的头部创建一个保留区块，用于记录LVM的属性，并把存储空间分割成默认大小为4MB的基本单元（Physical Extent，PE），从而构成物理卷
3. 物理卷一般直接使用设备文件名称，如/dev/sdb1 , /dev/sdb1, /dev/sdd等
4. 对于转换成物理卷的普通分区，建议先使用fdisk工具将分区类型的ID标记号改为“8e”（8e表示LVM逻辑卷），若是整块硬盘，可以将所有磁盘空间划分为一个主分区后再做相对应调整

1.2：VG（Volume Group，卷组）

5. 卷组：由一个或多个物理卷组成一个整体
6. 在卷组中可以动态的添加或移除物理卷
7. 许多个物理卷可以分别组成不同的卷组，卷组的名称由用户自定义

1.3：LV（Logical Volume，逻辑卷）

1. 逻辑卷建立在卷组之上，与物理卷没有直接关系
2. 对于逻辑卷来说，每一个卷组就是一个整体，从这个整体中“切出”一小块空间，作为用户创建文件系统的基础，这一小块空间就称为逻辑卷
3. 使用mkfs等工具在逻辑卷上创建文件系统以后，就可以挂载到Linux系统中的目录下使用

1.4：建立LVM分区管理机制的过程

二：创建LVM

2.1：我们单独给虚拟机增加一块磁盘，对其进行分区处理

• 添加完磁盘后记得重启机器，否则系统检测不到
  

2.2：查看我们新添加的磁盘

• lsblk：查看磁盘信息
  
• sdb是我刚刚新添加的磁盘10G

2.3：使用fdisk对新添加的磁盘进行分区（将新增的磁盘分成三个区）

• fdisk /dev/sdb
  
• lsblk：查看磁盘信息
  

2.4：使用pvcreate将分区划分为物理卷PV（物理卷不能直接使用）

1. 创建物理卷

   root@ubuntu:~# pvcreate /dev/sdb1 
     Physical volume "/dev/sdb1" successfully created.
   root@ubuntu:~# pvcreate /dev/sdb2
     Physical volume "/dev/sdb2" successfully created
   

2. 查看物理卷列表

   root@ubuntu:~# pvs
     PV         VG Fmt  Attr PSize PFree
     /dev/sdb1     lvm2 ---  3.00g 3.00g
     /dev/sdb2     lvm2 ---  3.00g 3.00g
   

3. 查看物理卷详情

   root@ubuntu:~# pvdisplay
     "/dev/sdb2" is a new physical volume of "3.00 GiB"
     --- NEW Physical volume ---
     PV Name               /dev/sdb2
     VG Name               
     PV Size               3.00 GiB
     Allocatable           NO
     PE Size               0   
     Total PE              0
     Free PE               0
     Allocated PE          0
     PV UUID               vzvKtd-iD8x-GkRi-z71g-6CnR-EdkF-JxSIk6
      
     "/dev/sdb1" is a new physical volume of "3.00 GiB"
     --- NEW Physical volume ---
     PV Name               /dev/sdb1
     VG Name               
     PV Size               3.00 GiB
     Allocatable           NO
     PE Size               0   
     Total PE              0
     Free PE               0
     Allocated PE          0
     PV UUID               xczBTT-Qac2-yFK7-UZn3-f01F-hb07-ZD4DYT
   

2.5：使用vgcreate将物理卷划为卷组PV-VG（1个VG下可创建多个LV）

1. 创建卷组

   可以使用 -s 参数指定PE的大小，必须为4的倍数

   root@ubuntu:~# vgcreate HostVG01 /dev/sdb1
     Volume group "HostVG01" successfully created
   root@ubuntu:~# vgcreate HostVG02 -s 16M /dev/sdb2
     Volume group "HostVG02" successfully created
   root@ubuntu:~#
   

2. 查看卷组列表

   root@ubuntu:~# vgs
     VG       #PV #LV #SN Attr   VSize  VFree 
     HostVG01   1   0   0 wz--n- <3.00g <3.00g
     HostVG02   1   0   0 wz--n-  2.98g  2.98g
   root@ubuntu:~# 
   

3. 查看卷组详情

   root@ubuntu:~# vgs
     VG       #PV #LV #SN Attr   VSize  VFree 
     HostVG01   1   0   0 wz--n- <3.00g <3.00g
     HostVG02   1   0   0 wz--n-  2.98g  2.98g
   root@ubuntu:~# 
   root@ubuntu:~# vgdisplay
     --- Volume group ---
     VG Name               HostVG02
     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               2.98 GiB
     PE Size               16.00 MiB                    # 我们可以看到我们创建的卷组2指定的PE大小为16M
     Total PE              191
     Alloc PE / Size       0 / 0   
     Free  PE / Size       191 / 2.98 GiB
     VG UUID               Wr0uIM-ddav-nu93-M3H1-J07b-ryCV-mJLJvR
      
     --- Volume group ---
     VG Name               HostVG01
     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               <3.00 GiB
     PE Size               4.00 MiB
     Total PE              767
     Alloc PE / Size       0 / 0   
     Free  PE / Size       767 / <3.00 GiB
     VG UUID               2mEweo-f39v-dmjX-ikbh-gNDL-F6Mh-bsG0W0
   

2.6：使用卷组创建逻辑卷PV-VG-LV（逻辑卷可以挂载）

1. 创建逻辑卷

   -n：指定逻辑卷名称
   -L：指定逻辑卷大小

   root@ubuntu:~# lvcreate -n lv01-hostvg01 -L 128M HostVG01
     Logical volume "lv01-hostvg01" created.
   root@ubuntu:~# lvcreate -n lv02-hostvg02 -L 64M HostVG02
     Logical volume "lv02-hostvg02" created.
   root@ubuntu:~#
   

2. 查看逻辑卷列表

   root@ubuntu:~# lvs
     LV            VG       Attr       LSize   Pool Origin Data%  Meta%  Move Log Cpy%Sync Convert
     lv01-hostvg01 HostVG01 -wi-a----- 128.00m                                                    
     lv02-hostvg02 HostVG02 -wi-a-----  64.00m                                                    
   root@ubuntu:~# 
   

3. 查看逻辑卷详情

   root@ubuntu:~# lvdisplay 
     --- Logical volume ---
     LV Path                /dev/HostVG02/lv02-hostvg02
     LV Name                lv02-hostvg02
     VG Name                HostVG02
     LV UUID                WJqpL2-dpja-E3Tz-YLmO-dzkB-alUM-YDyd9S
     LV Write Access        read/write
     LV Creation host, time ubuntu, 2020-06-30 16:08:14 +0800
     LV Status              available
     # open                 0
     LV Size                64.00 MiB
     Current LE             4
     Segments               1
     Allocation             inherit
     Read ahead sectors     auto
     - currently set to     256
     Block device           253:1
      
     --- Logical volume ---
     LV Path                /dev/HostVG01/lv01-hostvg01
     LV Name                lv01-hostvg01
     VG Name                HostVG01
     LV UUID                19ey43-fAgf-8JjX-RhTL-1w76-tx0W-hhE31s
     LV Write Access        read/write
     LV Creation host, time ubuntu, 2020-06-30 16:07:26 +0800
     LV Status              available
     # open                 0
     LV Size                128.00 MiB
     Current LE             32
     Segments               1
     Allocation             inherit
     Read ahead sectors     auto
     - currently set to     256
     Block device           253:0
   root@ubuntu:~# 
   

2.7：将逻辑卷格式化为mkfs.ext4格式，然后挂载mount到对应目录

1. 格式化逻辑卷

   root@ubuntu:~# mkfs.ext4 /dev/HostVG01/lv01-hostvg01 
   mke2fs 1.44.1 (24-Mar-2018)
   Creating filesystem with 131072 1k blocks and 32768 inodes
   Filesystem UUID: 9bd4f0fe-aca2-49db-b325-9caadb109df0
   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@ubuntu:~# mkfs.ext4 /dev/HostVG02/lv02-hostvg02 
   mke2fs 1.44.1 (24-Mar-2018)
   Creating filesystem with 65536 1k blocks and 16384 inodes
   Filesystem UUID: 41717f1b-de5d-463d-9b8d-5bd0354454bf
   Superblock backups stored on blocks: 
   	8193, 24577, 40961, 57345
   
   Allocating group tables: done                            
   Writing inode tables: done                            
   Creating journal (4096 blocks): done
   Writing superblocks and filesystem accounting information: done
   
   root@ubuntu:~#
   

2. 创建空目录并挂载逻辑卷

   root@ubuntu:~# mkdir /lv0{1,2}
   root@ubuntu:~# ls /lv0*
   /lv01:
   
   /lv02:
   root@ubuntu:~#
   root@ubuntu:~#
   root@ubuntu:~#
   root@ubuntu:~# mount /dev/HostVG01/lv01-hostvg01 /lv01
   root@ubuntu:~# mount /dev/HostVG02/lv02-hostvg02 /lv02
   root@ubuntu:~#
   root@ubuntu:~#
   root@ubuntu:~#
   root@ubuntu:~# df -Th /lv0*
   Filesystem                          Type  Size  Used Avail Use% Mounted on
   /dev/mapper/HostVG01-lv01--hostvg01 ext4  120M  1.6M  110M   2% /lv01
   /dev/mapper/HostVG02-lv02--hostvg02 ext4   58M  1.3M   53M   3% /lv02
   root@ubuntu:~# 
   

2.8：LV扩容

1. 给 lv02-hostvg02 进行扩容

   -L：指定扩容容量 1G表示扩容后的大小，如果是+1G，则表示再原基础上增加1G
   -r：resize，重置大小

   root@ubuntu:~# lvextend -L 1G -r /dev/HostVG02/lv02-hostvg02 
     Size of logical volume HostVG02/lv02-hostvg02 changed from 64.00 MiB (4 extents) to 1.00 GiB (64 extents).
     Logical volume HostVG02/lv02-hostvg02 successfully resized.
   resize2fs 1.44.1 (24-Mar-2018)
   Filesystem at /dev/mapper/HostVG02-lv02--hostvg02 is mounted on /lv02; on-line resizing required
   old_desc_blocks = 1, new_desc_blocks = 8
   The filesystem on /dev/mapper/HostVG02-lv02--hostvg02 is now 1048576 (1k) blocks long.
   
   root@ubuntu:~#
   root@ubuntu:~# df -Th /lv0*
   Filesystem                          Type  Size  Used Avail Use% Mounted on
   /dev/mapper/HostVG01-lv01--hostvg01 ext4  120M  1.6M  110M   2% /lv01
   /dev/mapper/HostVG02-lv02--hostvg02 ext4  988M  2.7M  943M   1% /lv02
   root@ubuntu:~# 
   

2.9：LV缩容（缩容一般有条件，如果逻辑卷下有文件，扩容很可能导致文件损坏）

1. 此处默认为无条件缩容，因为我们知道此时逻辑卷lv01-hostvg01为空

   root@ubuntu:~# lvreduce -L 64M -r /dev/HostVG01/lv01-hostvg01 
   Do you want to unmount "/lv01" ? [Y|n] y
   fsck from util-linux 2.31.1
   /dev/mapper/HostVG01-lv01--hostvg01: 11/32768 files (0.0% non-contiguous), 9787/131072 blocks
   resize2fs 1.44.1 (24-Mar-2018)
   Resizing the filesystem on /dev/mapper/HostVG01-lv01--hostvg01 to 65536 (1k) blocks.
   The filesystem on /dev/mapper/HostVG01-lv01--hostvg01 is now 65536 (1k) blocks long.
   
     Size of logical volume HostVG01/lv01-hostvg01 changed from 128.00 MiB (32 extents) to 64.00 MiB (16 extents).
     Logical volume HostVG01/lv01-hostvg01 successfully resized.
   root@ubuntu:~# 
   root@ubuntu:~# 
   root@ubuntu:~# 
   root@ubuntu:~# df -Th /lv0*
   Filesystem                          Type  Size  Used Avail Use% Mounted on
   /dev/mapper/HostVG01-lv01--hostvg01 ext4   58M  1.3M   53M   3% /lv01
   /dev/mapper/HostVG02-lv02--hostvg02 ext4  988M  2.7M  943M   1% /lv02
   root@ubuntu:~#
   

2.10：VG扩容

1. 首先查询可用的PV，使用PV对VG进行扩容

   root@ubuntu:~# pvs
     PV         VG       Fmt  Attr PSize  PFree
     /dev/sdb1  HostVG01 lvm2 a--  <3.00g 2.93g
     /dev/sdb2  HostVG02 lvm2 a--   2.98g 1.98g
   

2. 我们发现目前仅有的两个PV都已经划分给VG了，所以我们需要创建新的PV，创建新的PV就必须有可用的分区，刚好我们之前创建了三个分区，有一个sdb3的还没使用

   root@ubuntu:~# lsblk
   loop0                         7:0    0  96.5M  1 loop /snap/core/9436
   ...
   ...
   loop18                        7:18   0   2.2M  1 loop /snap/gnome-system-monitor/148
   sda                           8:0    0    20G  0 disk 
   └─sda1                        8:1    0    20G  0 part /
   sdb                           8:16   0    10G  0 disk 
   ├─sdb1                        8:17   0     3G  0 part 
   │ └─HostVG01-lv01--hostvg01 253:0    0    64M  0 lvm  /lv01
   ├─sdb2                        8:18   0     3G  0 part 
   │ └─HostVG02-lv02--hostvg02 253:1    0     1G  0 lvm  /lv02
   └─sdb3                        8:19   0   3.9G  0 part 
   sr0                          11:0    1  1024M  0 rom  
   root@ubuntu:~#
   

3. 将可用分区sbd3划分为物理卷PV

   root@ubuntu:~# pvcreate /dev/sdb3
     Physical volume "/dev/sdb3" successfully created.
   root@ubuntu:~#  
   root@ubuntu:~# pvs
     PV         VG       Fmt  Attr PSize  PFree 
     /dev/sdb1  HostVG01 lvm2 a--  <3.00g  2.93g
     /dev/sdb2  HostVG02 lvm2 a--   2.98g  1.98g
     /dev/sdb3           lvm2 ---  <3.88g <3.88g
   root@ubuntu:~#
   

4. 现在我们有了可用物理卷PV，给HostVG02卷组扩容

   root@ubuntu:~# vgs
     VG       #PV #LV #SN Attr   VSize  VFree
     HostVG01   1   1   0 wz--n- <3.00g 2.93g
     HostVG02   1   1   0 wz--n-  2.98g 1.98g
     
     
   root@ubuntu:~# vgextend HostVG02 /dev/sdb3 
     Volume group "HostVG02" successfully extended
     
     
   root@ubuntu:~# vgs
     VG       #PV #LV #SN Attr   VSize  VFree 
     HostVG01   1   1   0 wz--n- <3.00g  2.93g
     HostVG02   2   1   0 wz--n- <6.86g <5.86g
     
   root@ubuntu:~#	
   

三：LVM操作流程

3.1：创建LVM流程

1. 对磁盘进行分区（fdisk /dev/sdb1 ）
2. 将分区转化为物理卷（pvcreate /dev/sdb1）
3. 使用物理卷创建卷组（vgcreate HostVG01 /dev/sdb1）
4. 将卷组划分为逻辑卷（lvcreate -n lv01-hostvg01 -L 128M HostVG01）
5. 格式化逻辑卷（mkfs.ext4 /dev/HostVG01/lv01-hostvg01 ）
6. 挂载（mount /dev/HostVG01/lv01-hostvg01 /lv01）

3.2：删除LVM流程

1. 卸载（unmount /lv01 ）
2. 移除逻辑卷LV（lvremove /dev/HostVG01/lv01-hostvg01）
3. 移除卷组VG（vgremove HostVG01）确保卷组下的所有逻辑卷都被移除了移除物理卷PV（pvremove /dev/sdb1）
4. 删除磁盘分区（fdisk /dev/sdb）（选择d删除分区，w保存退出）