LVM及其使用

LVM是什么？

LVM（Logical Volume Manager），即磁盘卷管理，是Linux环境下对磁盘分区进行管理的一种机制。通过LVM可以很方便的实现：

• 在线扩容
• 跨物理硬盘分区
• 在线迁移
• 快照

LVM原理

LVM是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。
LVM架构如下：

• 物理存储介质（PhysicalStorageMedia）
  指系统的物理存储设备：磁盘，如：/dev/hda、/dev/sda等，是存储系统最底层的存储单元。
• 物理卷（Physical Volume，PV）
  指磁盘分区或从逻辑上与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，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。
• 卷组（Volume Group，VG）
  类似于非LVM系统中的物理磁盘，其由一个或多个物理卷PV组成。可以在卷组上创建一个或多个LV（逻辑卷）。
• 逻辑卷（Logical Volume，LV）
  类似于非LVM系统中的磁盘分区，逻辑卷建立在卷组VG之上。在逻辑卷LV之上可以建立文件系统（比如/home或者/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,你可以生成120GB的逻辑卷.
  • 条块化的逻辑卷(Striped Logical Volumes)
    当你写数据到此逻辑卷中时,文件系统可以将数据放置到多个物理卷中.对于大量连接读写操作,它能改善数据I/O效率.
  • 镜像的逻辑卷(Mirrored Logical Volumes)
    镜像在不同的设备上保存一致的数据.数据同时被写入原设备及镜像设备.它提供设备之间的容错。
  • 快照卷(Snapshot Volumes)
    快照卷提供在特定瞬间的一个设备虚拟映像，当快照开始时，它复制一份对当前数据区域的改变，由于它优先执行这些改变，所以它可以重构当前设备的状态。
• 物理块（Physical Extent，PE）
  每一个物理卷PV被划分为称为PE（Physical Extents）的基本单元，具有唯一编号的PE是可以被LVM寻址的最小单元。PE的大小是可配置的，默认为4MB。所以物理卷（PV）由大小等同的基本单元PE组成。所以每一个逻辑卷大小都是物理块的整数倍。
• 逻辑块（Logical Extent，LE）
  LVM抽象模型
  逻辑卷LV也被划分为可被寻址的基本单位，称为LE。在同一个卷组中，LE的大小和PE是相同的，并且一一对应。

创建LVM

以下操作前请确定保存好硬盘中的数据。。。。

1. 首先安装LVM(以Debian为例)

   sudo apt-get install lvm2

2. 将硬盘初始化为物理卷
   在创建卷组前，首先要将硬盘初始化成物理卷已供LVM使用。

   pvcreate /dev/sda /dev/sdb /dev/sdc2

可以通过pvdisplay或者pvs来查看已经创建的物理卷信息。

1. 创建卷组
   将已经创建的物理卷整合成为一个卷组

   vgcreate mydisk /dev/sda /dev/sdb /dev/sdc2
   vgcreate可以通过-s选项来改变PE的默认大小，大小必须是2的阶乘，最小为1kb。
   同样可以通过vgdisplay和vgs来查看卷组信息。
   可以发现/dev/多了一个mydisk文件夹

2. 创建逻辑卷

   lvcreate -n MyRoot -L +14G mydisk

这样就创建了名字为MyRoot的逻辑卷，块设备文件默认为/dev/mydisk/MyRoot（其是一个连接，指向/dev/mapper/的同名文件）。
同样可以使用lvs和lvdisplay来查看逻辑卷的情况。

PS 如果过需要条块化，请参阅7

1. 在逻辑卷上创建分区
   逻辑卷创建完成后就可以当成普通的块文件来使用。

   mkfs.ext4 /dev/mydisk/MyRoot

2. 挂载使用
   挂载到合适的位置。
   mount /dev/mydisk/MyRoot/ /mnt/MySecret

3. 条块化I/O
   LVM条块化是LVM功能之一，该技术会跨多个磁盘写入数据，而不是对单一物理卷持续写入。条块化优点如下：

   • 它会改善磁盘性能。
   • 避免对单一硬盘的不断的大量写入。
   • 使用对多个硬盘的条块化写入，可以减少硬盘填满的几率。

创建lv的时候可以加上-i[number]选项就可以使用条块化方法，如果需要可以使用-I选项声明条块尺寸，同样必须是2的阶乘，但是不能超过PE的大小。

LVM的伸展

LVM可以实现在线扩大分区容量，也就是说，如果分区的空间不够用了，可以随时扩大而不用下线。
从下至上

1. 初始化要添加的物理分区或硬盘，同上。

2. 扩展卷组
   将一个硬盘或者物理分区添加到卷组之中。
   vgextend mydisk /dev/sdd

3. 扩展逻辑卷
   扩大逻辑卷
   lvextend -L +1G /dev/mydisk/MyRoot
   注意扩大的单位可以使用一定不要超过VG的剩余空间。

4. 更新文件系统
   resizefs /dev/mydisk/MyRoot #ext2、ext3、ext4
xfs_growfs /dev/mydisk/MyRoot #XFS

简单而优雅。

LVM的缩小

LVM缩小操作必须离线，而且一定要备份数据
相比伸展，LVM的缩小操作就有一定的风险了，一定要小心。
自上而下

1. 卸载LV
   umount /mnt/MySecret
2. 缩小文件系统
   resize2fs /dev/mydisk/MyRoot 1G #将文件系统改变为1G，请确定已存在的文件体积小于1G
3. 检查文件系统
   e2fsck -f /dev/mydisk/MyRoot
4. 缩小LV
   lvreduce -L -1G /dev/mydisk/MyRoot #将MyRoot缩小成1G
5. 重新挂载
   mount /dev/mydisk/MyRoot /mnt/MySecret
   一定要小心谨慎。。

缩小卷组

缩小卷组其实就是将物理硬盘移出卷组，移出前一定要保证移出的物理硬盘是空的。如果使用了条块化I/O的化，备份数据吧（求大神指教）。

`vgreduce mydisk /dev/sda`
`vgreduck -a mydisk #自动移除空的卷`

删除LVM

由上至下。。

1.删除LV

`lvremove /dev/mydisk/MyRoot`

2.删除VG

`vgremove mydisk

3.删除PV

`pvremove /dev/sda`

LVM快照

LVM快照是以空间换时间时间的方式制作的lvm卷副本。它只在lvm中工作，并只在源逻辑卷发生改变时占用快照卷的空间。如果源卷的变化达到1GB这么大，快照卷同样也会产生这样大的改变。因而，对于空间有效利用的最佳途径，就是总是进行小的修改。如果快照将存储空间消耗殆尽，我们可以使用lvextend来扩容。而如果我们需要缩减快照所占用卷的大小，可以使用lvreduce。

说白了快照就是保存变化前的文件，所以快照不能用于备份，它并不是完整的副本，所以当遇到硬盘物理损坏等非正常状况是无法恢复的。

步骤：

1. 查看卷组中是否有足够剩余空间（vgdisplay信息里的Free PE/Size项）来创建快照，没有的话请参考上面扩容部分扩容。

2.创建快照

lvcreate --size 1G --snapshot --name my_snap /dev/mydisk/MyRoot

1. 验证快照
   使用lvs查看，会发现多了一个my_snap，而它的origin栏对应着MyRoot，这就是存放快照的卷，可以通过df -Th来查看占用的空间。

2. 扩充快照
   在使用过程中可能发生空间不够用的情况，这时候请一定在空间占慢前扩充快照的空间，也就是其逻辑卷的空间（参考上文）。

3. 快照恢复
   恢复操作是无法在线的。
   首先要卸载要回复的物理卷，然后在进行合并操作。

   umount /mnt/MyRoot
   lvconvert –merge /dev/mydisk/my_snap

在合并完成后，快照卷将被自动移除。

LVM迁移

LVM迁移是LVM众多优秀特性之一，通过它，我们可以迁移逻辑卷到一个新的磁盘而不会丢失数据，也不用关机操作。该特性的功能是将数据从旧磁盘移动到新磁盘。通常，我们只是在一些磁盘发生错误时，才将数据从一个磁盘迁移到另外一个磁盘存储。
特点：

• 将逻辑卷从一个磁盘移动到另一个磁盘。
• 我们可以使用任何类型的磁盘，如SATA、SSD、SAS、SAN storage iSCSI或者FC。
• 在线迁移磁盘，而且数据不会丢失。

方法一：

1. 确认磁盘状况，确定要将数据从那个硬盘迁移，迁移到那个硬盘。

   通过`df -h`和`lvdisplay`和`vgdisplay`查看磁盘和LVM状态
   

2.在要迁移到的硬盘/分区上创建物理卷

    `pvcreate /dev/sdc1`

1. 添加到已有卷组

   vgextend mydisk /dev/sdc1

   `vgs`
   

2. 创建镜像到新物理卷

   `lvconvert -m 1 /dev/mydisk/MyRoot /dev/sdc1`
   

   -m为–mirror的缩写，数字是表示镜像份数，过程时间稍长。。

3. 验证镜像

   lvs -o+devices
   

4. 删除原镜像
   这时候MyRoot对应者/dev/sdc1的镜像和对应原来的多个物理卷组成的镜像。要将原来的移除，要先删除原来的镜像

   lvconvert -m 0 /dev/mydisk/MyRoot
   

0即移除。

1. 将MyRoot从vg中移除，参考上面的删除lv

方法2

方法一第三步往后:直接使用`pvmove /dev/mydisk/MyRoot /dev/sdc1
方法一的意义在于，服务器环境LVM一般会有很多镜像，类似raid 1，直接创建镜像要快的多。（听人说的，待确定）