Linux中LVM2原理及制作LVM2

Linux中LVM2原理及制作LVM2

一、LVM原理

【MD】:Multi Device 多设备

Mdadm是一个用户空间工具，是RAID的管理工具，与真正的RAID工作没有太大关系。真正的RAID集成在linux内核中

【DM】Device Mapper设备映射也是linux中一种常用的管理机制

         DM 与MD近似，也能够提供一种逻辑设备

         DM比MD的功能要强大。因为DM不仅仅能提供MD的RAID的功能，它还是逻辑卷（LVM2）基础，同时，在逻辑卷的基础上我们也能实现RAID0,RAID1。这样的功能。所有DM与MD中有某些功能是重叠的，但并不完全重叠。所以，我们通常使用MD做RAID用DM做LVM2

上图为DM的内核架构。即DM是怎么来工作的。

         DM像MD一样也是有一个核心模块，和许多子模块组成的。例如MD，MD的核心有RAID0,RAID1,RAID5,RAID1+0等，由多个子模块完成不同的级别。DM也是有多个子模块完成不同的组织方式。

例如：

         linear:有点类似Jbod。能够将多个磁盘的存储空间拼接在一块，当做一个磁盘来使用。

         mirror:类似于镜像。

         Snapshot：快照，向虚拟机一样，能够保留数据在做快照那一刻时的状态。快照，也可以说是访问同一条数据的另外一条路径。（主要用途是数据备份）

         Multipath：多路径。多路径需要借助于DM模块来配置，能够实现数据存储设备的寻路能够通过多跟不同线来完成。

RAID：只是为了避免硬件损坏而导致业务终止或数据损失的。并不能保证人为错误的操作，导致数据损失。说以通常即使有RAID后数据依然要做备份。

DM除了快照外，还支持动态缩减磁盘大小。

         比如：我们有多快物理磁盘，DM能够将这多个磁盘组织成一个大的逻辑设备，如果以后发现内存不够可以再添加一块硬盘扩大设备，如果后来发现空间太大，也可以撤掉一块硬盘缩小空间。如下图：

注意：这个逻辑设备只是相当于一个扩展分区，我们在这个扩展分区上可以创建新的分区，因此，我们要想在这个逻辑设备上使用存放数据，就必须在这个逻辑设备上创建逻辑分区，这个逻辑分区就是真正可以扩大缩小的一个分区。如下图

 

【PV】：Physical Volume物理卷

【VG】:Volume Group卷组

【LV】：Logical Volume逻辑卷

VG(卷组)的边界大小取决于PV(物理卷)组合的大小。

虽然PV组合成了多个VG但是，要真正使用就要划分LV(逻辑卷)，在VG上可以划分多个LV，但这多个LV的大小加起来的和不能超过VG,如果发现VG不够用了，可以增加PV（物理卷），如果LV中空间不足可以扩大LV。

对卷创建快照，实际上就是对逻辑卷创建快照，而快照卷必须和逻辑卷处于同一个卷组中。也就意味这，如果你要打算对某个LV逻辑卷创建快照，就必须在同一个卷组中预留出空间给其中的某个逻辑卷创建快照卷。

为什么能够实现VG的扩展以及LV的扩展，其实吧PV放入VG时就要把PV这个物理卷的所有空间划分成一个物理块，及一个个存储单元。 这个块不是文件系统块，而是PE(PhysicalExtend物理盘区)，只要物理卷加入VG后，新加卷中划分的PE一定是和VG原因的PE大小相同。说以在创建VG时要制定VG所使用多大的PE。

【PE】(Physical Extend) 物理盘区,简称盘区

所以VG卷组中就是由一大堆的PE组成。那么LV逻辑卷的创建就是由VG分给LV多少个PE。那么LV的大小取决于VG分给了LV多少个PE。而在LV上这些PE就叫做LE(LoglcalExtend逻辑盘区)。所以LV上的扩展就相当于添加几个PE，就能达到扩展PE的目的。

如果将逻辑卷建立在RAID的基础上使用RAID1+0那么，即使硬件有损坏，也不会对LVM的性能有影响，这样既可以保证数据的安全，也能扩大盘区。

二、创建LVM

【操作系统：】红帽6.3

【相关命令：】

         pvcreate:将物理卷创建为pv

         vgcreate:将pv组合成vg

         lvcreate:在vg上创建lv

那么首先我们要创建VG

这里例子中用创建一个10G的vg为例。

         首先要创建一个10G的vi我们可以用10个1G的构成也可以使用一个2G,一个3G，一个5G的pv够成。

为了模拟，这里使用磁盘分区来模拟硬盘去创建vg

首先准备2,3,5G的分区个一个。来模拟三块硬盘

创建分区可以使用fdisk来创建，本文档不做创建分区演示，详情请见日志《linux中RAID的创建方法》

如图：这里已经创建好了sdb10为2G，sdb11为3G，sdb12为5G为了后面的其他演示，这里还另外创建了一个7G的sdb13。

注意：创建完成后要修改分区类型为Linux LVM，其Linux LVM在本系统中的类型编号为8e。

然后

# partprobe  /dev/sdb

重读sdb分区表,如果失败可以使用partx -a /dev/sdb来重读

输入：cat /proc/partitions来验证是否可以使用该分区。

#cat /proc/partitions

然后将这些分区，也就是物理卷创建为pv

第一步：创建PV

#pvcreate/dev/sdb{10,11,12,13}

将sdb10,sdb11,sdb12,sdb13创建为pv

使用pvs能查看当前系统上有哪些pv

#pvs

这里就可以看见我们刚刚已经创建好了的pv,其中sda2是系统自己之前创建的。

上面的这些设备有些误差，这些误差只要在20%之内都是正常的。

使用pvdisplay可以查看pv的详细信息,要想看其中某个pv的信息信息可以加上设备名称

#pvdisplay /dev/sdb10

第二步、创建vg

创建vg使用vgcreate命令

#vgcreate myvg /dev/sdb{10,11,12}

将sdb10,sdb11,sdb13创建成一个vg名称为myvg

可以使用vgs来查看系统上的vg设备

#vgs

其中vg_gdy是系统自己之前创建的。；myvg是我们刚才创建的vg

使用vgdisplay可以查看vg的详细信息

#vgdisplay /dev/myvg

这里可以看到myvg的大小为10.02G,刚好和之前我们创建的2g,3g,5g的pv的空间大小和。

这里可以看到myvg的pe大小为4mb,已经一共包含了多少个pe即【total PE】,目前空闲的pe【Free PE 】

在创建vg时使用-s可以指定盘区PE的大小。

 

删除vg可以使用vgremove

#vgremove myvg

可以删除刚才创建的myvg

这里使用vgs就已经找不到刚才创建的myvg了

现在来创一个pe大小为8MB的vg

#vgcreate myvg -s 8M /dev/sdb{10,11,12}

使用vgdisplay 查看myvg的详细信息

#vgdisplay myvg

这里已经可以看到PE的大小为8M

缩减vg，注意，缩减vg的过程就相当于拿掉了一个pv(物理卷)。如果刚好拿掉的那个vg上有数据，那么就会损坏这套系统。那么一般在缩减vg时都要先使用pvmove将这个pv里面的数据移动到其他设备上。例如现在要移除sdb11这个pv那么就要先使用pvmove，然后在使用，vgreduce移除sdb11这个设备

将sdb11上的数据移动到其他设备上

#pvmove /dev/sdb11

由于这里并没有在pv上创建逻辑分区，当前mypv上没有数据所以这里移除时提示没有数据。那么接下来就从myvg中可以移除这个pv

移除sdb11

# vgreduce myvg/dev/sdb11

使用vgs再次查看vg的大小

#vgs

现在可看到vg的大小已经有10G缩减一个3G的sdb11后只有7G了

使用pvs查看

#pvs

此时的sdb11已经不属于任何一个vg了

当一个pv不属于任何一个vg时 就可以使用pvremove来删除该pv

删除sdb11

#pvremove /dev/sdb11

再次输入pvs就已经找不到之前的sdb11了

扩展myvg

#vgextend myvg/dev/sdb13

将之前已经创好了的sdb13添加到myvg中

然后使用vgs查看，可以看到之前缩小到7G的myvg添加一个7G的sdb13的pv后大小变为14G

注意：一旦将一个pv加入到已经存在的vg中后，该pv上的物理盘区PE大小会自动确定，保持和vg中物理盘区大小一致。

查看sdb13的物理盘区大小

#pvdisplay /dev/sdb13

可以看到该pv上的物理盘区大小和之前vg上的物理盘区大小一样都是8M

 

第三步、在vg上创建lv

创建一个50M左右的lv(逻辑卷)

#lvcreate -L 50M-n testlv myvg

即：在myvg上创建一个50M大小的lv名称为testlv

使用lvs可以查看系统上的lv

#lvs

这里可以看到我们创建的testlv实际大小为56M，这是因为PE大小的原因，系统必须按照整个PE去给lv分配大小，所以这里testlv的大小必须是PE的整数倍。

使用lvdisplay可以查看lv的详细信息

#lvdisplay /dev/myvg/testlv

使用mke2fs为testlv创建文件系统

#mke2fs -j/dev/myvg/testlv

#挂载textlv到/ftpftp/gandian/gz2目录下面

#mount /dev/myvg/testlv /ftpftp/gandian/gz2

现在，testlv已经挂载，可以使用了。

使用mount查看挂载信息

#mount

这里我们可以看到挂载的testlv是/dev/mapper/myvg-testlv，其实/dev/mapper/才是真正的设备文件，在/dev/myvg/testlv只是个链接文件。

#ls -la /dev/myvg/testlv

移除lv前lv不能处于挂载状态，

卸载testlv

#umount /dev/myvg/testlv

移除testlv

#lvremove /dev/myvg/testlv

这里会提示你该设备上也许有文件，是否确定移除，输入y即可

#lvs

刚才的textlv就已经找不到了。

这里lv的创建以及基本操作就完成了。

 

第四、扩展lv

         首先，创建分区的过程实际就是创建物理边界的过程。给分区创建文件系统，就相当于在这个分区上创建逻辑边界。实际上逻辑边界是紧临物理边界的。那么如果要扩展一个lv首先要扩展其物理边界，然后在扩展其逻辑边界也就是文件系统边界。反之缩减一个lv就要先缩减逻辑边界（即文件系统边界），然后再缩减物理边界。

一般，扩展风险小，缩减风险大。扩展和缩减的步逐不能搞反。否则会损坏文件系统。

先创建一个2G的逻辑卷lv名称为testlv

# lvcreate -L 2G -n testlv myvg

格式化testlv

# mke2fs -j /dev/myvg/testlv

挂载testlv

# mount /dev/myvg/testlv /ftpftp/gandian/gz2

查看挂载信息

#mount

拷贝一个文件到该目录下面

# cp /etc/inittab /ftpftp/gandian/gz2

查看磁盘信息

#df -lh 

可以看到该testlv大小为2G，那么现在我们将它扩展到5G

第一步：先扩大lv逻辑边界

# lvextend -L 5G/dev/myvg/testlv

注意：这里扩展之前一定要确保vg中有足够的空间可用。

分别使用df -lh 和lvs查看比较

可以发现，此时testlv的大小已经扩展到5G的，但挂载上的信息依然显示2G，这里是因为文件系统还没有扩展的原因。也就是逻辑边界还没有扩展。

第二步：扩展逻辑边界（即；扩展文件系统边界）

# resize2fs -p /dev/myvg/testlv

这里就是将文件系统扩展到最大可用范围。

现在使用df -lh 和lvs查看比较

这里已经都显示5G了，即扩展完成。

所以，扩展逻辑卷，并不影响其中原有文件的使用，并且风险非常小，并且这个文件系统就算处于挂载状态，不用卸载任然可以扩展。

 

第五、缩减lv

         上面已经再扩展lv中解释过，缩减lv的次序和扩展lv的次序相反。先要缩减逻辑边界，可以使用resize2fs。

         注意：缩减逻辑卷的风险非常大。

第一、  一定不要在线缩减，得先卸载；

第二、  确保缩减后的空间大小依然能存储原有的所有数据；

第三、  在缩减之前应该先强行检查文件系统，确保文件系统处于一致性状态。

文件系统缩减完成后可以使用lvreduce去缩减lv(即：逻辑边界)大小。

这里示例为将刚才的5Gtestlv缩减到3G

第一步：卸载testlv

#umount /dev/myvg/testlv

X卸载完成后可以使用mount来检查。

第二步：强行检查testlv的文件系统

# e2fsck -f  /dev/myvg/testlv

检查后没问，就可用继续下一步：

第三步：缩减文件系统边界到3G

# resize2fs /dev/myvg/testlv 3G

第四步:缩减testlv的物理边界到3G

# lvreduce -L 3G /dev/myvg/testlv

这里提示的是，可能会损坏文件，如果损坏文件，责任自负，这里输入y即可

没问题后可以挂在该设备

第五步：挂载testlv

# mount /dev/myvg/testlv /ftpftp/gandian/gz2

挂载后可以使用ls查看文件，发现之前拷贝的文件依然存在，没有损坏。

使用df –lh 和lvs可以查看testlv的信息

显示testlv的磁盘大小为3G,即：lv的缩减成功。

 

第六、创建lv快照卷

         本次示例将以之前testlv为例，为testlv创建快照卷。

         注意：由于快照卷一般是不许修改，那么创建快照卷的同时一般制定为只读的方式创造。

         创建快照卷依然使用lvcreate 不过要使用参数-s来指定创建的为快照卷，-p可以指定权限。

         注意：快照卷必须和源卷在同一个卷组中。快照卷的主要作用是备份，那么在创建快照卷后，备份完成后。一般快照卷就没有意义了。可以删除。

         快照卷的生命周期为整个数据时长：在这段时长内，数据的增长量不能超出快照卷大小：如果超出了快照卷的大小，那么文件的变化数据就超出了快照卷的大小。那些变化的数据就不能存在快照卷中。这种情况只要发生，那么快照卷就会放弃所有操作，并且自我损坏。这样，你之前的备份就会挂掉。为了安全快照卷的大小可以和原卷的大小一样大。这样数据量再大，也不可能超出原卷大小，不过一般不建议这么做。

 

给textlv创建一个50M的快照卷

# lvcreate -L 50M -ntestlv-snap -s -p r /dev/myvg/testlv

使用lvs可以查看快照卷

#lvs

挂载快照卷到/ftpftp/gandian/kz/

# mount /dev/myvg/testlv-snap /ftpftp/gandian/kz/

挂载完成后可以发现快照卷中文件和之前的testlv目录下的文件一样。

例如现在在testlv中创建一个文件可以发现testlv-snap快照卷中的文件不会更改。

备份快照卷

# tar -jcf /ftpftp/gandian/gz2.tar.bz2 /ftpftp/gandian/kz/

查看备份文件的信息

# tar -jtfgz2.tar.bz2

卸载快照卷

# umount /dev/myvg/testlv-snap

删除快照卷

# lvremove /dev/myvg/testlv-snap

删除快照卷后可以使用lvs验证

到这里快照卷的创建及备份就演示完毕了。

 

 

---附加----------------------------------------------------

 

Lvm详解

【pv】Physical Volume 物理卷

【vg】Volume Group VG卷组

【lv】logical Volume逻辑卷

 

创建pv及查看pv相关命令

pv ：注意pv是由磁盘分区构成，分区格式为（8e(linux)）

         【pvcreate】创建pv

                            例如：

                                               pvcreate/dev/sda1 /dev/sda2   //级可以将sda1和sda2设备创建称为pv设备

         【pvremove】删除pv

         【pvscan】扫描pv(扫描系统上有多少个pv物理磁盘)

         【pvdisplay】查看系统上pv的详细信息

         【pvs】查看当前系统上的pv设备(简单查看)

         【pvmove】移动pv

        

vg:注意：vg是由pv构成构成后对系统看来相当于一个磁盘

         【vgcreate】创建vg将pv创建为vg

                                                        例如：

                                                        vgcreatemyvg /dev/sdb1 /dev/sdb2  //将已经用pv创建好了的磁盘sdb1和sdb2创建成vg名称为myvg

                                               参数：

                                                        【-s #】指定盘区大小（PESize）默认盘区大小为4MB

                                                                 例如：

                                                                           gcreate-s 8M myvg /dev/sdb{5,6} //创建名称为myvg 使用pv已经创建好了的设备sdb5,sdb6构成，盘区PE大小为8M

        

         【vgremove】移除vg                            

                   例如：     #vgremovemyvg  //将myvg删除

         【vgmove】移动，把物理盘区移动到其他设备上         #pvmove/dev/sdb5  //将物理盘区sdb5上的数据移走（方便之后卸载该物理盘区）

         【vgdisplay】查看vg设备的详细信息

         【vgs】查看vg设备的基本信息

         【vgscan】扫描系统上有多少个vg设备

         【vgreduce】缩减vg   #vgreduce myvg /dev/sdb5 //将myvg设备上的sda5移除（即myvg的空间会缩小）

                                     #pvremove/dev/sdb5(接着可以将pv磁盘设备sdb5移除)

 

         【vgxtend】扩展vg     #vgextendmyvg /dev/sdb7 //将myvg设备扩展个pv的磁盘sdb7

                                     #pvcreate/dev/sdb7(在上面之前要先创建)

 

lv ：注意：lv是属于vg的，需要在vg中创建

【lvcreate】创建lv需要在vg上创建

 

参数：

         【-n】:指定名称

         【-L】:指定空间大小

                   例如：lvcreate -L 50M -n testlv myvg         //在myvg中创建一个lv，名称为testlv，大小为50M

                         mke2fs -j /dev/myvg/testlv     //即格式化testlv.格式化的文件系统为ext3

                         mount /dev/myvg/testlv /mnt         //将testlv挂载到mnt目录下面

         【-p】:指定权限

         【-s】:指定为快照卷

 

【创建快照卷】

1、生命周期为整个数据时长:在这段时长内，数据的增长量不能超出快照卷大小：

2、快照卷应该是只读的：

3、快照卷和原卷在同一卷组内

语法【lvcreate-L # -n SLV_NAME -p r /PATH/TO/LV】

          #lvcreate -L 50M -n lv1-snap -s -p r/dev/myvg/lv1  //为lv1设备创建一个大小为50M,名称为：lv1-snap，权限为只读的快照卷

          #mount /dev/myvg/lv1-snap /ftpftp/gandian     //将快照卷挂载在gandian文件夹下

          #tar -jcf /beifeng.tar.bz2 /ftpftp/gandian     //将快照卷内容全部备份为beifeng.tar.bz2文件

          #umount /dev/myvg/lv1-snap                         //卸载快照卷

          #lvremove /dev/myvg/lv1-snap                              //移除快照卷（即将快照卷删除）

 

相关命令

lv ：注意：lv是属于vg的，需要在vg中创建

         【lvremove】移除        #lvremove/dev/myvg/testlv  //将testlv移除

                                     #lvremovelvremove /dev/mapper/myvg-testlv      //也可以移除testlv(注意：/dev/myvg/testlv只是个连接文件，真正的文件在/dev/mapper/myvg-testlv)

         【lvs】

         【lvdisplay】

         【lvcan】

         【lvextend】扩展

                            例如：#lvextend -L 7G /dev/myvg/testlv//将testlv物理边界扩展到7G

                                  #resize2fs  -p /dev/myvg/testlv     //将testlv的文件系统边界扩展为最大（即物理边界有多少就用多少）

 

         【lvreduce】缩小

                   注意：     1、不能在线缩减，得先卸载;

                            2、确保缩减后的空间大小依然能存储原有的所有数据：

                            3、在缩减之前应该先强行检查文件，以确保文件系统处于以至性状态

                   例如：

                            #df -lh               //查看文件系统大小，以及已经使用大小

                            #umount/dev/myvg/testlv          //卸载testlv设备

                            #e2fsck -k/dev/myvg/testlv                   //强行检查testlv设备的文件系统

                            #resize2fs/dev/myvg/testlv 1G            //缩减文件系统大小到1G

                            #lvreduce -L 1G/dev/myvg/testlv       //缩减testlv物理边界到1G

                            #mount/dev/myvg/testlv /users                   //挂载

         【lvresize】既可以扩展又可以缩小

        

一、扩展逻辑卷：

【lvextend 】扩展磁盘的逻辑卷

                   -L [+]# /PATH/TO/LV

【resize2fs】扩展文件系统逻辑编辑

                   resize2fs /PATH/TO/LV 5G

                  

         例如：#lvextend -L 7G /dev/myvg/testlv //将testlv物理边界扩展为7G

                                  #resize2fs  -p /dev/myvg/testlv     //将testlv的文件系统边界扩展为最大（即物理边界有多少就用多少）

 

二、缩减逻辑卷：

注意：1、不能在线缩减，得先卸载;

                            2、确保缩减后的空间大小依然能存储原有的所有数据：

                            3、在缩减之前应该先强行检查文件，以确保文件系统处于以至性状态