Linux知识总结复习1：LVM的基本概念和部署

写在前面

最近开始Linux的培训，强度很大。虽然个人认为对Linux比较熟悉，但是对于系统的培训来说，对很多的知识点掌握的还是不够，希望借写BLOG的机会，能把自己学到的东西好好整理一下。

本部分是第一个重点内容：Linux Logical Volume Manager

基本概念

个人认为LVM是建立在硬盘和分区之上的一个逻辑层，可以用下面的图来理解：

上图右侧是LVM的基本组成结构。

LVM相关的概念罗列如下：

- 物理卷（Physical Volume）：标记为LVM的可用空间的分区，在MBR磁盘上，用分区类型0x8e标记。

- 卷组（Volume Group） ：一个或者多个物理卷的集合。可以认为是一个虚拟的大硬盘。

- 逻辑卷（Logical Volume）：可以认为是对于卷组的虚拟分区。逻辑卷在使用之前必须格式化为特定的文件系统。

部署LVM的步骤

概要图如下：

下面详细介绍每一步的操作。

实验环境：

OS = Red Hat Enterprise Linux 6.2 x64

Client = SSH from Mac OS X ML

安装时自动分区的分析

以我实验用的机器为例，首先查看现在的硬盘结构:

（如果你分区的时候是选择自动分区，应该能看到和下面相同的分区结构）

其中，/dev/sda2 这个分区就是一个物理卷，用于存放 / 的各个文件。

接下来详细查看一下/dev/sda2这个物理卷的结构：

[root@localhost ~]# pvdisplay /dev/sda2
--- Physical volume ---
PV Name /dev/sda2
VG Name VolGroup
PV Size 19.51 GiB / not usable 3.00 MiB
Allocatable yes (but full)
PE Size 4.00 MiB
Total PE 4994
Free PE 0
Allocated PE 4994
PV UUID W1MfcE-0e6m-NZ79-YPRq-ZnTE-3169-6Hre0T
[root@localhost ~]#

可以看到，这个物理卷属于卷组VolGroup，看看VolGroup的结构：

[root@localhost ~]# lvscan
ACTIVE '/dev/VolGroup/lv_root' [17.54 GiB] inherit
ACTIVE '/dev/VolGroup/lv_swap' [1.97 GiB] inherit
[root@localhost ~]#

真像大白了，卷组VolGroup中有两个逻辑卷，那么这两个逻辑卷有对应了文件系统中的那个文件呢？

查看/etc/fstab可以看出各个文件挂载点详细信息：

从上面的图中可以看出，其实系统中

/ 使用了 lv_root这个逻辑卷

swap(也就是常说的交换分区) 使用了lv_swap这个逻辑卷

/boot 使用了UUID标识的一个东西（如果再追究会发现，这个UUID其实就是/dev/sda1这个分区了）

也就是说，现在系统中的 / 和 swap 都可以根据需要动态的调整大小，而 /boot 则不能。

（其实，/boot 也不要调整大小，它的size基本上是固定的）

部署实例1 -- 建立物理卷和卷组

需求：

增加了一块硬盘/dev/sdb, 创建三个分区，并建立三个物理卷 ，三个物理卷中前两个属于一个卷组VolGroup_data，

最后一个属于卷组VolGroup_log.

解决方案：

1.创建分区

篇幅限制，具体的分区过程省略，详细参考fdisk的使用手册，注意点：

在分区结束之后，一定要执行下面的命令，告诉内核最新的分区信息

# partx -a /dev/sdb

如果忘记这步的话，在/dev下，是看不到/dev/sdb1，/dev/sdb2, /dev/sdb3等等的文件，只能重启系统。

分区结果如下：

2.物理卷的创建(pvcreate)

[root@localhost ~]# pvcreate /dev/sdb{1,2,3}
Writing physical volume data to disk "/dev/sdb1"
Physical volume "/dev/sdb1" successfully created
Writing physical volume data to disk "/dev/sdb2"
Physical volume "/dev/sdb2" successfully created
Writing physical volume data to disk "/dev/sdb3"
Physical volume "/dev/sdb3" successfully created
[root@localhost ~]#

至此，/dev/sdb1，/dev/sdb2, /dev/sdb3就由分区转换成了物理卷。

可以用下面的命令查看创建后的物理卷：

[root@localhost ~]# pvscan
PV /dev/sda2 VG VolGroup lvm2 [19.51 GiB / 0 free]
PV /dev/sdb1 lvm2 [512.00 MiB]
PV /dev/sdb2 lvm2 [1.00 GiB]
PV /dev/sdb3 lvm2 [511.00 MiB]
Total: 4 [21.51 GiB] / in use: 1 [19.51 GiB] / in no VG: 3 [2.00 GiB]
[root@localhost ~]#

值得注意的是，sdb1，sdb2，sdb3之后都出现了lvm2这个标识，说明创建物理卷成功。

3.卷组的创建（vgcreate）

[root@localhost ~]# vgcreate VolGroup_data /dev/sdb1 /dev/sdb2
Volume group "VolGroup_data" successfully created
[root@localhost ~]# vgcreate VolGroup_log /dev/sdb3
Volume group "VolGroup_log" successfully created
[root@localhost ~]#

接下来看看刚刚创建好的卷组：

[root@localhost ~]# vgscan
Reading all physical volumes. This may take a while...
Found volume group "VolGroup_log" using metadata type lvm2
Found volume group "VolGroup_data" using metadata type lvm2
Found volume group "VolGroup" using metadata type lvm2
[root@localhost ~]#

再次查看物理卷：

[root@localhost ~]# pvscan
PV /dev/sdb3 VG VolGroup_log lvm2 [508.00 MiB / 508.00 MiB free]
PV /dev/sdb1 VG VolGroup_data lvm2 [508.00 MiB / 508.00 MiB free]
PV /dev/sdb2 VG VolGroup_data lvm2 [1020.00 MiB / 1020.00 MiB free]
PV /dev/sda2 VG VolGroup lvm2 [19.51 GiB / 0 free]
Total: 4 [21.50 GiB] / in use: 4 [21.50 GiB] / in no VG: 0 [0 ]
[root@localhost ~]#

至此，物理卷和卷组已经关联好了。

部署实例2 -- 建立逻辑卷并使用

需求：

在上面建立好的卷组

VolGroup_log 中建立一个逻辑分区lv_log，文件系统为Ext4，大小为300MB，挂载点为/da/log。

VolGroup_data中建立一个逻辑分区 lv_data，文件系统为Ext4，大小为1.2GB，挂载点为 /da/data。

解决方案：

1.建立逻辑分区（lvcreate -L 逻辑分区大小 -n 逻辑分区名 卷组名）

[root@localhost ~]# lvcreate -L 300M -n lv_log VolGroup_log
Logical volume "lv_log" created
[root@localhost ~]# lvcreate -L 1.2G -n lv_data VolGroup_data
Rounding up size to full physical extent 1.20 GiB
Logical volume "lv_data" created
[root@localhost ~]#

2.格式化分区（mkfs.ext4 /dev/卷组名/逻辑分区）

[root@localhost ~]# mkfs.ext4 /dev/VolGroup_log/lv_log
...
此处省略N个字...
...
[root@localhost ~]# mkfs.ext4 /dev/VolGroup_data/lv_data
...
此处省略M个字...
...
[root@localhost ~]#

3.挂载分区（mount /dev/卷组名/逻辑分区 挂载点）

[root@localhost ~]# mkdir -p /da/log /da/data
[root@localhost ~]# mount /dev/VolGroup_log/lv_log /da/log
[root@localhost ~]# mount /dev/VolGroup_data/lv_data /da/data

4.结果（mount）

用mount命令查看整个系统的挂载情况。

[root@localhost ~]# mount
/dev/mapper/VolGroup-lv_root on / type ext4 (rw)
proc on /proc type proc (rw)
sysfs on /sys type sysfs (rw)
devpts on /dev/pts type devpts (rw,gid=5,mode=620)
tmpfs on /dev/shm type tmpfs (rw,rootcontext="system_u:object_r:tmpfs_t:s0")
/dev/sda1 on /boot type ext4 (rw)
none on /media/psf type prl_fs (rw,nosuid,nodev,sync,_netdev,noatime,share,context="system_u:object_r:removable_t:s0")
none on /proc/sys/fs/binfmt_misc type binfmt_misc (rw)
sunrpc on /var/lib/nfs/rpc_pipefs type rpc_pipefs (rw)
/dev/mapper/VolGroup_log-lv_log on /da/log type ext4 (rw)
/dev/mapper/VolGroup_data-lv_data on /da/data type ext4 (rw)
[root@localhost ~]#

经过上面的步骤，整个系统磁盘存储结构如下图所示：

部署实例3 -- 调整逻辑卷的容量

需求：
经过一段时间的运行，发现 /da/log 的容量不足了，需要从原来的300MB扩充到500MB，
而 /da/data 的容量有浪费，需要从原来的1.2GB缩小到600MB。
并且，在分区容量调整的时候不能影响现在系统的运行。

解决方案：

1.增加逻辑卷的容量 -- 针对 /da / l o g （可以Online操作，不需要卸载逻辑卷）

1.1 查看所属物理卷的总大小，确保卷组中有足够的空间（vgdisplay 卷组名）

[root@localhost ~]# vgdisplay VolGroup_log
--- Volume group ---
VG Name VolGroup_log
System ID
Format lvm2
Metadata Areas 1
Metadata Sequence No 2
VG Access read/write
VG Status resizable
MAX LV 0
Cur LV 1
Open LV 1
Max PV 0
Cur PV 1
Act PV 1 VG Size 508.00 MiB PE Size 4.00 MiB
Total PE 127
Alloc PE / Size 75 / 300.00 MiB
Free PE / Size 52 / 208.00 MiB
VG UUID 4PCrgv-Xf2G-1lF3-g0Rc-aNHd-XmMw-8gtDRZ
[root@localhost ~]#

 1.2 增加逻辑卷的大小（ lvextend -L 增加到的大小 逻辑卷）

[root@localhost ~]# lvextend -L 500M /dev/VolGroup_log/lv_log
Extending logical volume lv_log to 500.00 MiB
Logical volume lv_log successfully resized
[root@localhost ~]#

1.3 调整文件系统以启动新空间（ resize2fs 逻辑卷）

[root@localhost ~]# resize2fs /dev/mapper/VolGroup_log-lv_log 
resize2fs 1.41.12 (17-May-2010)
Filesystem at /dev/mapper/VolGroup_log-lv_log is mounted on /da/log; 
on-line resizing requiredold desc_blocks = 2, new_desc_blocks = 2
Performing an on-line resize of /dev/mapper/VolGroup_log-lv_log to 512000 (1k) blocks.
The filesystem on /dev/mapper/VolGroup_log-lv_log is now 512000 blocks long.
[root@localhost ~]#

【注意】上面的命令中，使用了/dev/mapper下面的一个符号链接VolGroup_log-lv_log。 通过整个符号链接的名字，可以猜出其命名方式：卷组名-逻辑卷名。 当然，也可以使用真实的文件，在本例中，可以使用： /dev/VolGroup_log/lv_log

1.4 检查扩容结果（df -h 目录名）

[root@localhost ~]# df -h /da/log
文件系统                                              容量 已用 可用 已用%% 挂载点
/dev/mapper/VolGroup_log-lv_log 485M 11M 450M 3% /da/log
[root@localhost ~]#  

2.减小逻辑卷的容量 -- 针对 /da/data (注意：此操作不能Online执行，必须先卸载逻辑卷)

2.1 查看已经使用的空间，以确保缩小后不会破坏现有的数据（df -h 目录名）

[root@localhost ~]# df -h /da/data
文件系统                                                   容量 已用 可用 已用%% 挂载点
/dev/mapper/VolGroup_data-lv_data 1.2G 34M 1.1G 3% /da/data
[root@localhost ~]#

2.2 检查逻辑卷的状态（e2fsck -f 逻辑卷）

在检查之前，请确保逻辑卷不在挂载状态，或者卸载逻辑卷。否则，e2fsck会有如下的警告

[root@localhost ~]# e2fsck /dev/mapper/VolGroup_data-lv_data 
e2fsck 1.41.12 (17-May-2010)/dev/mapper/VolGroup_data-lv_data 已挂载.

WARNING!!! The filesystem is mounted. 
If you continue you ***WILL***cause ***SEVERE*** filesystem damage.
你真的想要要继续 (y/n)? n
检查被中止
[root@localhost ~]#

为了安全起见，建议先卸载逻辑卷：

[root@localhost ~]# umount /da/data

然后开始检查文件系统

[root@localhost ~]# e2fsck -f /dev/mapper/VolGroup_data-lv_data 
e2fsck 1.41.12 (17-May-2010)
第一步: 检查inode,块,和大小
第二步: 检查目录结构
第3步: 检查目录连接性
Pass 4: Checking reference counts
第5步: 检查簇概要信息
/dev/mapper/VolGroup_data-lv_data: 11/78880 files (0.0% non-contiguous), 13616/315392 blocks[root@localhost ~]#

2.3 缩小文件系统以释放文件系统空间（resize2fs 逻辑卷 缩小后的大小）

[root@localhost ~]# resize2fs /dev/mapper/VolGroup_data-lv_data 600M
resize2fs 1.41.12 (17-May-2010)
Resizing the filesystem on /dev/mapper/VolGroup_data-lv_data to 153600 (4k) blocks.
The filesystem on /dev/mapper/VolGroup_data-lv_data is now 153600 blocks long.
[root@localhost ~]#

2.4 缩小物理卷（lvreduce -L 缩小后的大小 逻辑卷）

[root@localhost ~]# lvreduce -L 600M /dev/mapper/VolGroup_data-lv_data
   WARNING: Reducing active logical volume to 600.00 MiB
  THIS MAY DESTROY YOUR DATA (filesystem etc.)
Do you really want to reduce lv_data? [y/n]: y 
Reducing logical volume lv_data to 600.00 MiB 
Logical volume lv_data successfully resized
[root@localhost ~]#

2.5 查看缩小后的结果

[root@localhost ~]# lvdisplay /dev/mapper/VolGroup_data-lv_data 
  --- Logical volume ---
  LV Path                /dev/VolGroup_data/lv_data
  LV Name                lv_data
  VG Name                VolGroup_data
  LV UUID                LZEvpU-ZrM7-Ynua-0fRx-GvVB-o6Fs-RhoKXK
  LV Write Access        read/write
  LV Creation host, time localhost.localdomain, 2012-11-18 22:19:55 +0800
  LV Status              available
  # open                 0
  LV Size                600.00 MiB
  Current LE             150
  Segments               1
  Allocation             inherit
  Read ahead sectors     auto
  - currently set to     256
  Block device           253:3

挂载缩小后的逻辑卷，开始使用：

[root@localhost ~]# mount /dev/mapper/VolGroup_data-lv_data /da/data

3.最终结果
结果上面的步骤之后，整个系统的磁盘存储结构如下：

（完）