LVM(Logical Volumn Manage)逻辑卷的常见使用方法

在 Linux 平台中，第三方的软件安装位置一般是：/usr/local/  和  /srv ,随着我们的应用渐渐增多。万一这些目录所在的分区使用完了。但是，这时候我们又需要安装新的应用软件，怎么办呢？

Linux 系统中 /usr/share目录是存放帮助手册的，通常该目录所占用的磁盘空间比较大，使用rpm包安装的应用，帮助手册一般会安装到 /usr/share 目录中。分区操作那时没有做到充分全面地考虑，随着我们的应用的增多，该目录所有的分区日渐用尽的情况是有可能的。我们想到最简单的方法就是扩大该目录所在的分区。但是磁盘的分区是不能扩展的。在对磁盘进行分区那一刻分区大小就固定下来了。以后再也不能改变的了。

数据是企业的命脉，数据安全由为重要。RAID保证不会因为磁盘故障而导致业务中断；备份保证了，因误操作或黑客攻击导致数据的损坏丢失。能够从备份中把数据恢复还原回来。

我们的应用服务很多使用到数据库服务器(如MySQL)，为了不影响业务的正常运行，我们都要在线备份数据的，也就是热备份。商业的热备工具都很贵。有没有一种廉价的解决方案呢？

这时 LVM(逻辑卷)，带来了福音。它可以动态地缩减边界的大小；它还有“快照snapshot”的功能，该功能做数据的全备份且是热备(其实是类热备)，速度很快。      

LVM (LogicalVolumn Manage)逻辑卷。有两个版本：LVM和LVM2。它有三部分组成：

1、PV层

   PV由块设备组成，可以是分区、raid.

   对空间大小无要求，只要求是块设备。

2、VG层

     作用是把多个PV组合成一体。

     PV加入VG的时候，PV被划分成一个个逻辑单元(PE)PageExtend。因为PE的大小是在在创建VG的时候指定的。所以刚创建PV的时候，查看PV的信息的时候显示PE总数为0、PE大小也为零。PE的大小默认是4MB。PE也就是我们存储数据的最小单元，类似于磁盘的block块，所以设置PE大小的时候，也要根据实际应用：是存储大数据文件呢还是存储小文件数据呢。我们可以这样理解：VG就一块磁盘。

3、LV层

   VG可以理解成整个磁盘，那么创建LV的过程，可以理解为创建分区的过程。创建分区以后要在分区上创建文件系统，并把它挂载才可以使用的。LV也一样要创建文件系统，且使用的命令都一样，还要挂载才可以使用。只是在/dev目录下的设备文件不一样。

LVM的逻辑组成结构如下图：

创建逻辑卷的过程是从下到上一层层创建的：PV ---> VG ----à LV

一、创建逻辑卷并挂载使用

1、  先创建PV

操作pv使用到的命令

PV：
pvcreate             创建
pvdisplay             显示
pvmove              移动数据。在删除PV的时候，把存放在该PV的数据移动到其它的PV上。
pvremove            移(删)除卷
pvscan              扫描当前系统所有的PV并显示。

准备了三个分区用来创建PV。

[root@Node1 07.11_job]# fdisk -l /dev/sdb
  Device Boot      Start         End      Blocks  Id  System
/dev/sdb1               1          66      530113+ 8e  Linux LVM
/dev/sdb2              67         198    1060290   8e  Linux LVM
/dev/sdb3             199         460    2104515   8e  Linux LVM

把分区 /dev/sdb1和/dev/sdb3创建成pv 

[root@Node1 ~]# pvcreate  /dev/sdb1  /dev/sdb3
 Physical volume "/dev/sdb1" successfully created
 Physical volume "/dev/sdb3" successfully created
[root@Node1 07.11_job]# pvdisplay  /dev/sdb3
 "/dev/sdb3" is a new physical volume of "2.01 GiB"
  ---NEW Physical volume ---
  PVName               /dev/sdb3
  VGName
  PVSize               2.01 GiB
 Allocatable           NO
  PESize               0
 Total PE              0
 Free PE               0
 Allocated PE          0
  PVUUID              cIL2HD-TqAV-6ICp-iCkX-BJrW-JYZd-AoKhJV

说明：

    在PV没有加入VG之前，PE的各项参数都显示为0的。PE的大小，在创建VG的时候设置的。默认是：4M.其实PE就是数据的存储最小单元。类似于block.

1、  创建VG

命令格式：

Vgcreate  [option]   卷组名称   指定加入到卷组的pv

创建卷组的时候只把 /dev/sdb3 加入该卷组

[root@Node1 07.11_job]# vgcreate  �Cs  8M  myvg /dev/sdb3
 Volume group "myvg" successfully created
[root@Node1 07.11_job]# vgdisplay myvg
  ---Volume group ---
  VGName               myvg
 System ID
 Format                lvm2
 Metadata Areas        1
 Metadata Sequence No  1
  VGAccess             read/write
  VGStatus             resizable
  MAXLV                0
  CurLV                0
 Open LV               0
  MaxPV                0
  CurPV                1
  ActPV                1
  VGSize               2.00 GiB
  PESize               8.00 MiB
 Total PE              256
 Alloc PE / Size       0 / 0
 Free  PE / Size       256 / 2.00 GiB
  VGUUID               fG0uMm-ipew-DrQu-oXGI-ssGq-tYZq-0YxNbH
 
[root@Node1 07.11_job]# pvdisplay  /dev/sdb3
  ---Physical volume ---
  PVName               /dev/sdb3
  VGName               myvg
  PVSize               2.01 GiB / not usable7.19 MiB
 Allocatable           yes
  PESize               8.00 MiB
 Total PE              256
 Free PE               256
 Allocated PE          0
  PVUUID              cIL2HD-TqAV-6ICp-iCkX-BJrW-JYZd-AoKhJV

操作VG使用到的命令：

vgcreate            vg的创建
vgdisplay            显示VG相关的信息
vgextend            vg的扩展。
vgreduce            vg的缩减
vgscan              扫描当前系统上有什么卷组

第3步：创建逻辑卷LV

格式：
Lvcreate  -L  逻辑卷的大小  -n  逻辑卷名称   在哪个卷中创建逻辑卷

创建大小为2G的逻辑卷 mylv

[root@Node1 ~]# lvcreate  -L 2G -n mylv myvg
Logical volume "mylv" created

看看创建的逻辑卷的大小是不是2GB？

[root@Node1 ~]# lvscan | grep"mylv\>"
 ACTIVE            '/dev/myvg/mylv' [2.00 GiB] inherit

操作LV 使用的命令：

lvcreate           创建逻辑卷
lvdisplay          显出逻辑卷的信息，如果想显示指定的逻辑卷的信息，要指定逻辑卷的设备名称                    # lvdisplay /dev/myvg/mylv
lvextend           扩展逻辑卷
lvreduce           缩减逻辑卷
lvscan             列出当前系统上所有的逻辑卷

第4步：格式化并挂载

1、  格式化逻辑卷 mylv

[root@Node1~]# mke2fs -t ext4 /dev/myvg/mylv
mke2fs1.41.12 (17-May-2010)
Filesystemlabel=
OS type:Linux
Blocksize=4096 (log=2)
Fragmentsize=4096 (log=2)
Stride=0blocks, Stripe width=0 blocks
131072inodes, 524288 blocks
26214blocks (5.00%) reserved for the super user
Firstdata block=0
Maximumfilesystem blocks=536870912
16 blockgroups
32768blocks per group, 32768 fragments per group
8192inodes per group
Superblockbackups stored on blocks:
        32768, 98304, 163840, 229376, 294912
 
Writinginode tables: done
Creatingjournal (16384 blocks): done
Writingsuperblocks and filesystem accounting information: done
 
Thisfilesystem will be automatically checked every 39 mounts or
180 days,whichever comes first.  Use tune2fs -c or-i to override.

[root@Node1~]# echo $?
0

2、  挂载

Linux 的哲学思想之一是：一切皆文件。挂载设备要指定被挂载的设备，而设备在Linux系统中表现为文件(它是我们访问设备的入口)。设备文件存放在 /dev 目录上。先要找到设备文件然后才可以使用【mount】命令挂载之。

逻辑卷的设备名称一般是： 

[root@Node1 ~]# ll /dev/dm-
dm-0  dm-1  dm-2 dm-6  dm-7

而表示逻辑卷的设备文件有两个，所以挂载的时候使用那个设备名称都可以的

[root@Node1 ~]# ll /dev/myvg/mylv
lrwxrwxrwx. 1 root root 7 Jul 16 13:04 /dev/myvg/mylv ->../dm-2
[root@Node1 ~]# ll /dev/mapper/myvg-mylv
lrwxrwxrwx. 1 root root 7 Jul 16 13:04 /dev/mapper/myvg-mylv-> ../dm-2

挂载逻辑卷 mylv

[root@Node1 ~]# mount -t ext4 /dev/myvg/mylv /mydata/
[root@Node1 ~]# mount | grep "mylv\>"
/dev/mapper/myvg-mylv on /mydata type ext4 (rw)

或

[root@Node1 ~]# mount -t ext4 /dev/mapper/myvg-mylv  /mydata/
[root@Node1 ~]# mount | grep "mylv\>"
/dev/mapper/myvg-mylv on /mydata type ext4 (rw)

二、假如，逻辑卷 mylv 没有多少剩余空间了，怎么扩展它的大小呢?

扩展条件：

        卷组myvg必需有足够大的剩余空间提供给扩展使用
        否则的话就要扩展卷组的大小了。
        做逻辑卷扩展时，要先扩展物理边界，再扩展逻辑边界。

扩展逻辑卷的步骤如下图如示：

1、  先查看卷组myvg的使用情况？

root@Node1 ~]# vgdisplay myvg | grep "VG[[:space:]]Size"
VG Size               2.00 GiB
[root@Node1 ~]# lvdisplay /dev/myvg/mylv | grep"LV[[:space:]]Size"
  LV Size                2.00 GiB

2、  假如，我们要把逻辑卷mylv扩展为 4GB 大小。

从上面可以看得出卷组myvg已经使用完了，我们必需先扩展卷组myvg，再扩展逻辑卷 mylv.

先往该卷组中加入PV

[root@Node1 ~]# pvcreate /dev/sdb4
Physical volume "/dev/sdb4" successfully created

把刚创建的pv加入到卷组myvg中来:

未加入前，myvg的大小

[root@Node1 ~]# vgdisplay myvg | grep "VG[[:space:]]Size"
  VG Size               2.00 GiB

把/dev/sdb4加入卷组myvg

[root@Node1 ~]# vgextend myvg /dev/sdb4
  Volume group"myvg" successfully extended

加入用户的PV后，卷组的大小

[root@Node1 ~]# vgdisplay myvg | grep "VG[[:space:]]Size"
VGSize               18.47 GiB

3、  卷组myvg已经有足够的剩余空间了。接下来进行逻辑卷的扩展

(1)、首先扩展逻辑卷 mylv的物理边界

[root@Node1 ~]# lvextend -L 4G/dev/myvg/mylv
 Extending logical volume mylv to 4.00 GiB
 Logical volume mylv successfully resized
[root@Node1 ~]# lvdisplay/dev/myvg/mylv  | grep"LV[[:space:]]Size"
 LVSize                4.00 GiB

但是查看实际可用的磁盘空间还是2GB.

[root@Node1 ~]# df -h | grep -A 1"mylv\>"
/dev/mapper/myvg-mylv
                      2.0G   67M 1.9G   4% /mydata

(2)、物理边界扩展成功以后才可以扩展逻辑卷mylv的逻辑边界

[root@Node1 ~]# resize2fs -p /dev/myvg/mylv
resize2fs 1.41.12 (17-May-2010)
Filesystem at /dev/myvg/mylv is mounted on/mydata; on-line resizing required
old desc_blocks = 1, new_desc_blocks = 1
Performing an on-line resize of/dev/myvg/mylv to 1048576 (4k) blocks.
The filesystem on /dev/myvg/mylv is now1048576 blocks long.
 
[root@Node1 ~]# echo $?
0

扩展逻辑边界以后，看看是否扩展成功

[root@Node1 ~]# df -h | grep -A 1"mylv\>"
/dev/mapper/myvg-mylv
                      4.0G  771M 3.0G  21% /mydata

三、使用逻辑卷的“快照”功能进行在线备份

     其实，创建快照的过程就是备份数据的过程。

假如，我们创建快照耗时 10S, 而我们的应用每秒钟会增加100M的数据量。

     那么，我们的快照卷大小至少需要：原卷的数据大小 +  10*100M

创建快照卷的条件：

         快照卷必需要和原卷在同一个卷组当中。
          卷组有足够的剩余空间使用
          快照卷是只读的，为了保证数据的一致性，在创建快照卷时指定是只读的
          挂载快照卷以只读方式挂载

创建快照卷的方法：

lvcreate   -L  快照卷的大小  -s  -p  r  -n  快照卷名称  对哪个逻辑卷进行快照
           -p       指定权限。读写
           -n       快照卷的名字
           -s        表示创建的是快照卷

[root@Node1 ~]# mount -o remount,ro /dev/myvg/mylv  /mydata/  \
                lvcreate -L 4G -n back-snap -p r -s/dev/myvg/mylv   \
                mount -oremount,rw  /dev/myvg/mylv /mydata
  Logical volume"back-snap" created

说明：

     创建快照卷要先对原卷施加读锁，然后再创建快照卷。等到快照卷创建完成以后再对原卷施加读写锁。创建快照卷的时间很短，对在线业务几乎没有影响。我们称这种备份数据的方法为：温备。

  挂载并查看，快照卷的数据大小和原卷是不是一样？

[root@Node1 ~]# mount -r/dev/mapper/myvg-back--snap /backup/
[root@Node1 ~]# df -h | grep -A 1"myvg"
/dev/mapper/myvg-mylv
                      4.0G  1.8G 2.1G  47% /mydata
/dev/mapper/myvg-back--snap
                      4.0G  1.8G 2.1G  47% /backup