Linux LVM详解

摘要

LVM（Logical Volume Manager）逻辑卷管理，是在硬盘分区和文件系统之间添加的一个逻辑层，为文件系统屏蔽下层硬盘分区布局，并提供一个抽象的盘卷，在盘卷上建立文件系统。管理员利用LVM可以在硬盘不用重新分区的情况下动态调整文件系统的大小，并且利用LVM管理的文件系统可以跨越物理硬盘。当服务器添加了新的硬盘后，管理员不必将原有的文件移动到新的硬盘上，而是通过LVM直接扩展文件系统来跨越物理硬盘。

一、简介

LVM（Logical Volume Manager）逻辑卷管理，是在硬盘分区和文件系统之间添加的一个逻辑层，为文件系统屏蔽下层硬盘分区布局，并提供一个抽象的盘卷，在盘卷上建立文件系统。管理员利用LVM可以在硬盘不用重新分区的情况下动态调整文件系统的大小，并且利用LVM管理的文件系统可以跨越物理硬盘。当服务器添加了新的硬盘后，管理员不必将原有的文件移动到新的硬盘上，而是通过LVM直接扩展文件系统来跨越物理硬盘。

LVM就是通过将底层的物理硬盘封装，然后以逻辑卷的方式呈现给上层应用。当我们对底层的物理硬盘进行操作时，不再是针对分区进行操作，而是通过逻辑卷对底层硬盘进行管理操作。

基础术语

物理存储介质（The physical media）：LVM存储介质，可以是硬盘分区、整个硬盘、raid阵列或SAN硬盘。设备必须初始化为LVM物理卷，才能与LVM结合使用。  物理卷PV（physical volume）：物理卷就是LVM的基本存储逻辑块，但和基本的物理存储介质比较却包含与LVM相关的管理参数，创建物理卷可以用硬盘分区，也可以用硬盘本身。  卷组VG（Volume Group）：LVM卷组类似于非LVM系统中的物理硬盘，一个卷组VG由一个或多个物理卷PV组成。可以在卷组VG上建立逻辑卷LV。  逻辑卷LV（logical volume）：类似于非LVM系统中的硬盘分区，逻辑卷LV建立在卷组VG之上。在逻辑卷LV之上建立文件系统。  物理块PE（physical Extent）：物理卷PV中可以分配的最小存储单元，PE的大小可以指定，默认为4MB  逻辑块LE（Logical Extent）：逻辑卷LV中可以分配的最小存储单元，在同一卷组VG中LE的大小和PE是相同的，并且一一相对。 

创建LV逻辑卷流程图

LVM的优点

卷组VG可以使多个硬盘空间看起来像是一个大硬盘。  逻辑卷LV可以创建跨多个硬盘空间的分区。  在使用逻辑卷LV时，可以在空间不足时动态调整大小，不需要考虑逻辑卷LV在硬盘上的位置，不用担心没有可用的连续的空间。  可以在线对卷组VG、逻辑卷LV进行创建、删除、调整大小等操作。但LVM上的文件系统也需要重新调整大小。  LVM允许创建快照，用来保存文件系统的备份。 

二、实验

1)分区（非必须，也可以不分区），这里我拿一块盘分区，一块盘不分区

不知道怎么分区的可以参考我之前的文章：Linux磁盘分区、格式化、挂载

2）使用pvcreate创建物理卷PV

$ pvcreate /dev/sdb1 /dev/sdb2 /dev/sdc # 检查 $ pvs 

/dev/sdb1之前用ext4格式化过，这里就会提示是否擦除它，选择[y]擦除就行
检查

文件类型已经是LVM2_member类型了

查看详情

$ pvdisplay /dev/sdb1 

3）创建卷组VG

使用vgcreate创建卷组VG，并且此处可以-s选项指定PE（LE）的大小，（默认PE大小4M）

$ vgcreate vg /dev/sdb1 /dev/sdb2 /dev/sdc 

创建完成后查看一下

$ vgs $ vgdisplay vg 

[root@centos8-nat-168-182-152 ~]# vgdisplay vg   --- Volume group ---   VG Name               vg   System ID                Format                lvm2   Metadata Areas        3   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                3   Act PV                3   VG Size               <9.99 GiB   PE Size               4.00 MiB //可以看到vg的PE大小为4M，默认大小   Total PE              2557   Alloc PE / Size       0 / 0      Free  PE / Size       2557 / <9.99 GiB   VG UUID               EWYDq2-cg88-ps4t-ZT8P-Fm7m-qkJq-8CKe0j 

注意：PE大，读取速度快，但浪费空间。反之，读取速度慢，但节省空间。类似于socket

4）创建逻辑卷LV

使用lvcreate创建LV。lvcreate -n lvname -L lvsize(M，G) vgname

#创建三个LV $ lvcreate -n lv1 -L 64M vg $ lvcreate -n lv2 -L 128M vg $ lvcreate -n lv3 -L 256M vg #查看 $ lvs 

此时我们再看下pv和vg的使用情况

$ pvdisplay /dev/sdb1 $ vgdisplay vg 

5）格式化与挂载

注意：在格式化之前需要知道xfs文件系统只支持增大，不支持减小。ext2、ext3、ext4增大减小都支持。
所以这里我们先使用ext4的文件系统格式化

#将lv1格式化成ext4 $ mkfs.ext4 /dev/vg/lv1 #创建挂载目录 $ mkdir /opt/lv1 $ mount /dev/vg/lv1 /opt/lv1 

这里的/dev/vg/lv1实际是一个软链接，实际地址如下

6）逻辑卷LV扩容（动态扩容）

首先需要确认是否有可用的扩容空间，逻辑卷LV是从卷组VG中创建的，所有在逻辑卷LV扩容前需要查看卷组VG的空间使用情况。

$ vgs $ vgdisplay vg 

在确认有多余空间的情况下，使用lvextend命令的-L选项扩展逻辑卷LV的大小

#+100M是增加100M $ lvextend -L +100M /dev/vg/lv1 #直接使用1024M是增加到1024M $ lvextend -L 1024M /dev/vg/lv1 $ lvs 

但是在我们使用df命令查看时，会发现我们文件系统并没有扩展

$ df -h /opt/lv1 

但是通过lsblk看是已经扩容了

$ lsblk 

这是因为文件系统也需要扩容。ext4文件系统扩容使用"resize2fs [逻辑卷名称]"，xfs文件系统扩容使用"xfs_growfs 挂载点"

#ext4文件系统扩容 $ resize2fs /dev/vg/lv1 

当然来到CentOS7后，我们还可以使用lvextend命令的-r选项来使文件系统自动扩容，实例如下：

$ lvextend -L +1024M -r /dev/vg/lv1 $ df -h 

7）卷组VG扩容

卷组的扩容相当简单，一般是LVM空间不够时，添加一块新硬盘时使用。

增加一块磁盘/dev/sdd

扩容

$ vgextend vg /dev/sdd $ vgs $ pvs 

8）逻辑卷LV缩小

逻辑卷LV缩小命令lvreduce与扩容命令类似，缩减逻辑卷LV请谨慎操作，实例如下：

1、lvreduce命令使用-L选项减少空间，-r选项减少文件系统空间，实现动态调整（这是ext4文件系统）

#缩容到100M $ lvreduce -L 100M -r /dev/vg/lv1 $ df -h /opt/lv1 

知识扩展

#扩展lv使用vg剩余的所有空间 将/data1使用vg1剩余的所有空间 $ lvextend -l +100%FREE /dev/vg/lv1   #注意这里是小写的l #将vg剩余的所有空间创建为一个lv $ lvcreate -l 100%FREE -n lv2 vg      #注意这里是小写的l 

2、如果不使用-r选项，那么需要卸载挂载点再使用resize2fs调整

#卸载挂载 $ umount /opt/lv1 #运行e2fsck 检测文件系统 $ e2fsck -f /dev/vg/lv1  $ resize2fs /dev/vg/lv1 100M $ lvreduce -L 100M /dev/vg/lv1 $ mount /dev/vg/lv1 /opt/lv1 

注意：应该先缩小文件系统后再缩小逻辑卷，否则在进行lv逻辑卷缩小时产生文件系统大小与物理分区不匹配的错误
【问题】

-ext4 lvreduce报错Either the superblock or the partition table is likely to be corrupt!

【解决】

# 卸载 $ umount /opt/lv1  # 扩容至原来lv大小 $ lvresize -L 100M /dev/vg/lv1 # 检查ext4文件系统，并校正 $ e2fsck -f /dev/vg/lv1 # lvreduce缩容 $ lvreduce -L 50M /dev/vg/lv1 $ mount /dev/vg/lv1 /opt/lv1 

9）xfs文件系统的实验

1、格式化、挂载

$ mkfs.xfs /dev/vg/lv2 $ mkdir /opt/lv2 $ mount /dev/vg/lv2 /opt/lv2 $ df -h /opt/lv2 

2、使用lvextend的-L选项和-r选项动态扩容

# 使用-r动态扩容 $ lvextend -L +20M -r /dev/vg/lv2 # 下面两句就是动态扩容 $ lvextend -L 200M /dev/vg1/lv2 $ xfs_growfs /opt/lv2 

3、缩容
使用lvreduce的-r选项尝试减小空间，缩容失败

$ lvreduce -L -20M -r /dev/vg/lv2 

再试试lvreduce和xfs_growfs组合能不能动态减少空间。这里为什么说动态呢？因为xfs_groefs必须是挂载情况下才能使用，后面跟的是挂载点。

$ df -h /opt/lv2 $ lvreduce -L 100M /dev/vg/lv2 $ xfs_growfs /opt/lv2 

一样失败了

结论：xfs文件系统真的只能增大，不能减小。

10）卷组VG缩小

卷组VG的缩小，要查看物理卷PV是否被使用，因为无法缩减一个正在使用的物理卷PV。如下：

#拷贝一些数据 $ cp /etc/passwd /opt/lv1/ $ pvs $ vgreduce vg /dev/sdd 

场景多用于更换旧硬盘。

11）删除LVM

删除LVM步骤：umount卸载-->lvremove移除逻辑卷LV-->vgremove移除卷组VG-->pvremove移除物理卷PV

#卸载，一定要卸载，要不然移除不了 umount /opt/lv1 umount /opt/lv2 umount /opt/mail-lv #移除lv lvremove /dev/vg/lv1 lvremove /dev/vg/lv2 lvremove /dev/vg/lv3 lvremove /dev/mail/mail-lv #移除vg $ vgremove vg $ vgremove mail #移除pv $ pvremove /dev/sdb1 $ pvremove /dev/sdb2 $ pvremove /dev/sdc $ pvremove /dev/sdd $ pvs 

12）扩展

SSM工具：检查关于可用硬盘和LVM卷的信息。显示关于现有磁盘存储设备、存储池、LVM卷和存储快照的信息。

1、SSM的安装

$ yum -y install system-storage-manager 

2、SSM工具常用命令
1）列出设备信息

$ ssm list dev 

2）列出存储池信息

$ ssm list pool 

3）列出卷信息

$ ssm list vol 

4）SSM创建LVM

ssm create -s [lv大小] -n [lv名称] --fstype [lv文件系统类型] -p [卷组名] [设备] [挂载点]
自动把设备变成pv，创建pv、lv，格式化文件系统，挂载目录自动创建，自动挂载

$ ssm create -s 1G -n mail-lv --fstype xfs -p mail /dev/sd[c-d] /opt/mail-lv