LVM（逻辑卷管理器）
目录
一、LVM概述
LVM
是
Logical Volume Manager（逻辑卷管理器）
的简写。逻辑卷管理器是Linux系统用于对硬盘分区进行管理的一种机制，理论性较强，其创建初衷是为了解决硬盘设备在创建分区后
不易修改分区大小
的缺陷。尽管对传统的硬盘分区进行强制扩容或缩容从理论上来讲是可行的，但是却可能造成数据的丢失。而LVM技术是
在硬盘分区和文件系统之间添加了一个逻辑层
，它提供了一个抽象的卷组，可以把多块硬盘进行卷组合并。这样一来，用户不必关心物理硬盘设备的底层架构和布局，就可以实现对硬盘分区的动态调整。
二、基本术语
- 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）。
- 物理块（Physical Extent，PE）
PE是物理卷PV的基本划分单元，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。
- 逻辑块（Logical Extent，LE）
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。
三、PE、PV、VG、LV之间的关系
四、LVM的工作原理
- 物理磁盘被格式化为PV，空间被划分为一个个的PE。
- 不同的PV加入到同一个VG中，不同PV的PE全部进入到了VG的PE池内。
- LV基于PE创建，大小为PE的整数倍，组成LV的PE可能来自不同的物理磁盘。
- LV现在就直接可以格式化后挂载使用了。
- LV的扩充缩减实际上就是增加或减少组成该LV的PE数量，其过程不会丢失原始数据 。
五、LVM的使用
1、部署逻辑卷
常用的LVM部署命令
| 功能/命令 | 物理卷管理 | 卷组管理 | 逻辑卷管理 |
|---|---|---|---|
| 扫描 | pvscan | vgscan | lvscan |
| 建立 | pvcreate | vgcreate | lvcreate |
| 显示 | pvdisplay | vgdisplay | lvdisplay |
| 删除 | pvremove | vgremove | lvremove |
| 扩展 | vgextend | lvextend | |
| 缩小 | vgreduce | lvreduce |
第一步：
还原快照，并在虚拟机添加两块新硬盘设备，开机
第二步：
让新添加的两块硬盘设备支持LVM技术
[root@localhost ~]# lsblk #确保已正确新增两块硬盘
NAME MAJ:MIN RM SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
sda 8:0 0 20G 0 disk
├─sda1 8:1 0 1G 0 part /boot
└─sda2 8:2 0 19G 0 part
├─centos_192-root 253:0 0 17G 0 lvm /
└─centos_192-swap 253:1 0 2G 0 lvm [SWAP]
sdb 8:16 0 20G 0 disk
sdc 8:32 0 20G 0 disk
sr0 11:0 1 4.4G 0 rom
[root@localhost ~]# pvcreate /dev/sdb /dev/sdc #来将磁盘设备 /dev/sdb 和 /dev/sdc 初始化为物理卷（PV）以支持LVM（逻辑卷管理器）技术。
Physical volume "/dev/sdb" successfully created.
Physical volume "/dev/sdc" successfully created.
第三步：
把两块硬盘设备加入到storage卷组中，查看卷组状态
[root@localhost ~]# vgcreate storage /dev/sdb /dev/sdc #将物理卷 /dev/sdb 和 /dev/sdc 合并在一起，形成一个新的名为"storage"卷组。
Volume group "storage" successfully created
[root@localhost ~]# vgdisplay
--- Volume group ---
VG Name centos_192
System ID
Format lvm2
Metadata Areas 1
Metadata Sequence No 3
VG Access read/write
VG Status resizable
MAX LV 0
Cur LV 2
Open LV 2
Max PV 0
Cur PV 1
Act PV 1
VG Size <19.00 GiB
PE Size 4.00 MiB
Total PE 4863
Alloc PE / Size 4863 / <19.00 GiB
Free PE / Size 0 / 0
VG UUID Qtwzup-pc0G-gAaa-Icyt-UfLP-CuM6-3VnATy
--- Volume group ---
VG Name storage
System ID
Format lvm2
Metadata Areas 2
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 2
Act PV 2
VG Size 39.99 GiB
PE Size 4.00 MiB
Total PE 10238
Alloc PE / Size 0 / 0
Free PE / Size 10238 / 39.99 GiB
VG UUID SJWDak-DLob-UssH-6d8g-Ms8Y-R2Di-dczcAw
第四步：
切割出一个148MB的逻辑卷设备
在对逻辑卷进行切割时有两种计量单位
- 以容量为单位，使用参数
-L
。例如使用
-L 150M
生成一个大小为150MB的逻辑卷。 - 以基本单元的个数为单位，使用的参数为
-l
。每个基本单元的大小默认为
4MB
。例如使用
-l 37
可以生成一个大小为37*4MB=148MB的逻辑卷。
-l
切割：
[root@localhost ~]# lvcreate -n vo -l 37 storage #参数-n后面跟的是要创建的逻辑卷名称
Logical volume "vo" created.
[root@localhost ~]# lvdisplay
--- Logical volume ---
LV Path /dev/centos_192/swap
LV Name swap
VG Name centos_192
LV UUID XDa9D8-hZj7-QVSC-qiQ0-lbaQ-QKRZ-LeZXcT
LV Write Access read/write
LV Creation host, time 192.168.112.140, 2023-08-12 17:05:09 +0800
LV Status available
# open 2
LV Size 2.00 GiB
Current LE 512
Segments 1
Allocation inherit
Read ahead sectors auto
- currently set to 8192
Block device 253:1
--- Logical volume ---
LV Path /dev/centos_192/root
LV Name root
VG Name centos_192
LV UUID pHMI0L-5zIz-U6RU-g7L0-1Uy1-K01W-SNxrJi
LV Write Access read/write
LV Creation host, time 192.168.112.140, 2023-08-12 17:05:09 +0800
LV Status available
# open 1
LV Size <17.00 GiB
Current LE 4351
Segments 1
Allocation inherit
Read ahead sectors auto
- currently set to 8192
Block device 253:0
--- Logical volume ---
LV Path /dev/storage/vo
LV Name vo
VG Name storage
LV UUID h6L7tj-pz3i-Iear-RK9Y-Fu0M-iVEc-HOn8On
LV Write Access read/write
LV Creation host, time localhost, 2024-02-06 20:50:44 +0800
LV Status available
# open 0
LV Size 148.00 MiB
Current LE 37
Segments 1
Allocation inherit
Read ahead sectors auto
- currently set to 8192
Block device 253:2
-L
切割：
[root@localhost ~]# lvcreate -n vo -L 148M storage
Logical volume "vo" created.
[root@localhost ~]# lvdisplay
--- Logical volume ---
LV Path /dev/centos_192/swap
LV Name swap
VG Name centos_192
LV UUID XDa9D8-hZj7-QVSC-qiQ0-lbaQ-QKRZ-LeZXcT
LV Write Access read/write
LV Creation host, time 192.168.112.140, 2023-08-12 17:05:09 +0800
LV Status available
# open 2
LV Size 2.00 GiB
Current LE 512
Segments 1
Allocation inherit
Read ahead sectors auto
- currently set to 8192
Block device 253:1
--- Logical volume ---
LV Path /dev/centos_192/root
LV Name root
VG Name centos_192
LV UUID pHMI0L-5zIz-U6RU-g7L0-1Uy1-K01W-SNxrJi
LV Write Access read/write
LV Creation host, time 192.168.112.140, 2023-08-12 17:05:09 +0800
LV Status available
# open 1
LV Size <17.00 GiB
Current LE 4351
Segments 1
Allocation inherit
Read ahead sectors auto
- currently set to 8192
Block device 253:0
--- Logical volume ---
LV Path /dev/storage/vo
LV Name vo
VG Name storage
LV UUID uIyQ4u-fs8f-gDkr-L4Kw-eqC9-FQzq-PwgtL5
LV Write Access read/write
LV Creation host, time localhost, 2024-02-06 21:10:05 +0800
LV Status available
# open 0
LV Size 148.00 MiB
Current LE 37
Segments 1
Allocation inherit
Read ahead sectors auto
- currently set to 8192
Block device 253:2
第五步：
把生成好的逻辑卷进行格式化，然后挂载使用
[root@localhost ~]# mkfs.ext4 /dev/storage/vo
mke2fs 1.42.9 (28-Dec-2013)
文件系统标签=
OS type: Linux
块大小=1024 (log=0)
分块大小=1024 (log=0)
Stride=0 blocks, Stripe width=0 blocks
38000 inodes, 151552 blocks
7577 blocks (5.00%) reserved for the super user
第一个数据块=1
Maximum filesystem blocks=33816576
19 block groups
8192 blocks per group, 8192 fragments per group
2000 inodes per group
Superblock backups stored on blocks:
8193, 24577, 40961, 57345, 73729
Allocating group tables: 完成
正在写入inode表: 完成
Creating journal (4096 blocks): 完成
Writing superblocks and filesystem accounting information: 完成
[root@localhost ~]# mkdir /vo #根目录下创建vo挂载点
[root@localhost ~]# mount /dev/storage/vo /vo
[root@localhost ~]# df -h #查看成功挂载
文件系统 容量 已用 可用 已用% 挂载点
devtmpfs 1.9G 0 1.9G 0% /dev
tmpfs 1.9G 0 1.9G 0% /dev/shm
tmpfs 1.9G 12M 1.9G 1% /run
tmpfs 1.9G 0 1.9G 0% /sys/fs/cgroup
/dev/mapper/centos_192-root 17G 2.0G 16G 12% /
/dev/sda1 1014M 151M 864M 15% /boot
tmpfs 378M 0 378M 0% /run/user/0
/dev/mapper/storage-vo 140M 1.6M 128M 2% /vo
[root@localhost ~]# echo "/dev/storage/vo /vo ext4 defaults 0 0" >> /etc/fstab #写入配置文件使之永久生效
2、扩容逻辑卷
第一步：
把上一个实验中的逻辑卷
vo
扩展至292MB
[root@localhost ~]# umount /vo
[root@localhost ~]# lvextend -L 292M /dev/storage/vo
Rounding size to boundary between physical extents: 292.00 MiB.
Size of logical volume storage/vo changed from 148.00 MiB (37 extents) to 292.00 MiB (73 extents).
Logical volume storage/vo successfully resized.
第二步：
检查硬盘完整性，并重置硬盘容量
[root@localhost ~]# e2fsck -f /dev/storage/vo #检查 ext2、ext3 和 ext4 文件系统的工具。这里的 -f 参数强制进行文件系统的完整性检查，即使文件系统是“干净”的（即上次关机时没有错误）。
e2fsck 1.42.9 (28-Dec-2013)
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/storage/vo: 11/38912 files (0.0% non-contiguous), 10567/155648 blocks
[root@localhost ~]# resize2fs /dev/storage/vo #同步更新文件系统的大小以匹配新的逻辑卷大小
resize2fs 1.42.9 (28-Dec-2013)
Resizing the filesystem on /dev/storage/vo to 299008 (1k) blocks.
The filesystem on /dev/storage/vo is now 299008 blocks long.
[root@localhost ~]# lvdisplay #看到逻辑卷vo变为292MB
--- Logical volume ---
LV Path /dev/centos_192/swap
LV Name swap
VG Name centos_192
LV UUID XDa9D8-hZj7-QVSC-qiQ0-lbaQ-QKRZ-LeZXcT
LV Write Access read/write
LV Creation host, time 192.168.112.140, 2023-08-12 17:05:09 +0800
LV Status available
# open 2
LV Size 2.00 GiB
Current LE 512
Segments 1
Allocation inherit
Read ahead sectors auto
- currently set to 8192
Block device 253:1
--- Logical volume ---
LV Path /dev/centos_192/root
LV Name root
VG Name centos_192
LV UUID pHMI0L-5zIz-U6RU-g7L0-1Uy1-K01W-SNxrJi
LV Write Access read/write
LV Creation host, time 192.168.112.140, 2023-08-12 17:05:09 +0800
LV Status available
# open 1
LV Size <17.00 GiB
Current LE 4351
Segments 1
Allocation inherit
Read ahead sectors auto
- currently set to 8192
Block device 253:0
--- Logical volume ---
LV Path /dev/storage/vo
LV Name vo
VG Name storage
LV UUID MeqJRa-F8kt-jLi8-hmZV-co3K-KIvR-NjG9m0
LV Write Access read/write
LV Creation host, time localhost, 2024-02-06 21:35:32 +0800
LV Status available
# open 0
LV Size 292.00 MiB
Current LE 73
Segments 1
Allocation inherit
Read ahead sectors auto
- currently set to 8192
Block device 253:3
第三步：
重新挂载硬盘设备并查看挂载状态
[root@localhost /]# mount /dev/storage/vo /vo
[root@localhost /]# df -h
文件系统 容量 已用 可用 已用% 挂载点
devtmpfs 1.9G 0 1.9G 0% /dev
tmpfs 1.9G 0 1.9G 0% /dev/shm
tmpfs 1.9G 12M 1.9G 1% /run
tmpfs 1.9G 0 1.9G 0% /sys/fs/cgroup
/dev/mapper/centos_192-root 17G 2.0G 16G 12% /
/dev/sda1 1014M 151M 864M 15% /boot
tmpfs 378M 0 378M 0% /run/user/0
/dev/mapper/storage-vo 279M 2.1M 259M 1% /vo
3、缩小逻辑卷
第一步：
检查文件系统的完整性
[root@localhost ~]# umount /vo
[root@localhost ~]# e2fsck -f /dev/storage/vo
e2fsck 1.42.9 (28-Dec-2013)
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/storage/vo: 11/75776 files (0.0% non-contiguous), 15729/299008 blocks
第二步：
把逻辑卷
vo
的容量减少到120MB
[root@localhost ~]# resize2fs /dev/storage/vo 120M
resize2fs 1.42.9 (28-Dec-2013)
Resizing the filesystem on /dev/storage/vo to 122880 (1k) blocks.
The filesystem on /dev/storage/vo is now 122880 blocks long.
[root@localhost ~]# lvreduce -L 120M /dev/storage/vo
WARNING: Reducing active logical volume to 120.00 MiB.
THIS MAY DESTROY YOUR DATA (filesystem etc.)
Do you really want to reduce storage/vo? [y/n]: y
Size of logical volume storage/vo changed from 240.00 MiB (60 extents) to 120.00 MiB (30 extents).
Logical volume storage/vo successfully resized.
第三步：
重新挂载文件系统并查看系统状态
[root@localhost ~]# mount /dev/storage/vo /vo
[root@localhost ~]# df -h
文件系统 容量 已用 可用 已用% 挂载点
devtmpfs 1.9G 0 1.9G 0% /dev
tmpfs 1.9G 0 1.9G 0% /dev/shm
tmpfs 1.9G 12M 1.9G 1% /run
tmpfs 1.9G 0 1.9G 0% /sys/fs/cgroup
/dev/mapper/centos_192-root 17G 2.0G 16G 12% /
/dev/sda1 1014M 151M 864M 15% /boot
tmpfs 378M 0 378M 0% /run/user/0
/dev/mapper/storage-vo 113M 1.6M 103M 2% /vo
3、逻辑卷快照
LVM还具备有
快照卷
功能，该功能类似于虚拟机软件的还原时间点功能。例如，可以对某一个逻辑卷设备做一次快照，如果日后发现数据被改错了，就可以利用之前做好的快照卷进行覆盖还原。LVM的快照卷功能有两个特点：
- 快照卷的容量必须等同于逻辑卷的容量；
- 快照卷仅一次有效，一旦执行还原操作后则会被立即自动删除。
先在
/vo
下创建一个
readme.txt
文件用来验证逻辑卷快照还原前后状态变化
[root@localhost ~]# echo "hello LVM" >> /vo/readme.txt
[root@localhost ~]# ls -l /vo
总用量 13
drwx------ 2 root root 12288 2月 6 22:04 lost+found
-rw-r--r-- 1 root root 10 2月 6 22:10 readme.txt
第一步：
使用
-s
参数生成一个快照卷，使用
-L
参数指定切割的大小
[root@localhost ~]# lvcreate -L 120M -s -n SNAP /dev/storage/vo #在 "storage" 卷组下，基于名为 "vo" 的现有逻辑卷，创建一个容量为120MB的快照卷，并将这个新的快照卷命名为 "SNAP"
Logical volume "SNAP" created.
[root@localhost ~]# lvdisplay
--- Logical volume ---
LV Path /dev/storage/vo
LV Name vo
VG Name storage
LV UUID ywJ3ah-At9t-t65q-0JsQ-i45Q-pyeh-iHhxWN
LV Write Access read/write
LV Creation host, time localhost, 2024-02-06 22:04:25 +0800
LV snapshot status source of
SNAP [active]
LV Status available
# open 1
LV Size 120.00 MiB
Current LE 30
Segments 1
Allocation inherit
Read ahead sectors auto
- currently set to 8192
Block device 253:2
--- Logical volume ---
LV Path /dev/storage/SNAP
LV Name SNAP
VG Name storage
LV UUID JZpfG2-T6Yl-ODCF-CVnR-34Uw-pGQ9-3skxG9
LV Write Access read/write
LV Creation host, time localhost, 2024-02-06 22:11:07 +0800
LV snapshot status active destination for vo
LV Status available
# open 0
LV Size 120.00 MiB
Current LE 30
COW-table size 120.00 MiB
COW-table LE 30
Allocated to snapshot 0.01%
Snapshot chunk size 4.00 KiB
Segments 1
Allocation inherit
Read ahead sectors auto
- currently set to 8192
Block device 253:5
第二步：
在逻辑卷所挂载的目录中创建一个100MB的垃圾文件，然后再查看快照卷的状态。发现存储空间的占用量上升了
[root@localhost ~]# dd if=/dev/zero of=/vo/file bs=100M count=1
记录了1+0 的读入
记录了1+0 的写出
104857600字节(105 MB)已复制，1.21787 秒，86.1 MB/秒
[root@localhost ~]# ll -ht /vo/file
-rw-r--r-- 1 root root 100M 2月 6 22:19 /vo/file
[root@localhost ~]# lvdisplay
--- Logical volume ---
LV Path /dev/storage/vo
LV Name vo
VG Name storage
LV UUID ywJ3ah-At9t-t65q-0JsQ-i45Q-pyeh-iHhxWN
LV Write Access read/write
LV Creation host, time localhost, 2024-02-06 22:04:25 +0800
LV snapshot status source of
SNAP [active]
LV Status available
# open 1
LV Size 120.00 MiB
Current LE 30
Segments 1
Allocation inherit
Read ahead sectors auto
- currently set to 8192
Block device 253:2
--- Logical volume ---
LV Path /dev/storage/SNAP
LV Name SNAP
VG Name storage
LV UUID JZpfG2-T6Yl-ODCF-CVnR-34Uw-pGQ9-3skxG9
LV Write Access read/write
LV Creation host, time localhost, 2024-02-06 22:11:07 +0800
LV snapshot status active destination for vo
LV Status available
# open 0
LV Size 120.00 MiB
Current LE 30
COW-table size 120.00 MiB
COW-table LE 30
Allocated to snapshot 83.71%
Snapshot chunk size 4.00 KiB
Segments 1
Allocation inherit
Read ahead sectors auto
- currently set to 8192
Block device 253:5
第三步：
为了校验SNAP快照卷的效果，需要对逻辑卷进行快照还原操作。在此之前记得先卸载掉逻辑卷设备与目录的挂载。
[root@localhost ~]# umount /vo
[root@localhost ~]# lvconvert --merge /dev/storage/SNAP #合并（merge）快照卷 "SNAP" 回到其源卷 "vo"
Merging of volume storage/SNAP started.
storage/vo: Merged: 23.03%
storage/vo: Merged: 100.00%
第四步：
快照卷会被自动删除掉，并且刚刚在逻辑卷设备被执行快照操作后再创建出来的100MB的垃圾文件也被清除了而
/vo/readme.txt
还在
[root@localhost ~]# mount -a
[root@localhost ~]# ls /vo/
lost+found readme.txt
[root@localhost ~]# cat /vo/readme.txt
hello LVM
4、删除逻辑卷
第一步：
取消逻辑卷与目录的挂载关联，删除配置文件中永久生效的设备参数。
[root@localhost ~]# umount /vo/
[root@localhost ~]# vim /etc/fstab
#
# /etc/fstab
# Created by anaconda on Sat Aug 12 17:05:10 2023
#
# Accessible filesystems, by reference, are maintained under '/dev/disk'
# See man pages fstab(5), findfs(8), mount(8) and/or blkid(8) for more info
#
/dev/mapper/centos_192-root / xfs defaults 0 0
UUID=01838dd0-44b0-4056-b0e2-96760522a11b /boot xfs defaults 0 0
/dev/mapper/centos_192-swap swap swap defaults 0 0
第二步：
删除逻辑卷设备，需要输入y来确认操作
[root@localhost ~]# lvremove /dev/storage/vo
Do you really want to remove active logical volume storage/vo? [y/n]: y
Logical volume "vo" successfully removed
第三步：
删除卷组，此处只写卷组名称即可，不需要设备的绝对路径。
[root@localhost ~]# vgremove storage
Volume group "storage" successfully removed
第四步：
删除物理卷设备
[root@localhost ~]# pvremove /dev/sdb /dev/sdc
Labels on physical volume "/dev/sdb" successfully wiped.
Labels on physical volume "/dev/sdc" successfully wiped.
六、LVM的优缺点
优点：
- 动态扩展：在系统运行时可以在线增加或减少逻辑卷的大小，无需重启服务或操作系统，提供对存储空间的动态管理能力。
- 灵活性：允许文件系统跨越多个物理磁盘，突破单个硬盘容量限制，可以根据需要调整逻辑卷布局，实现存储资源的有效利用。
- 扩展性：可以方便地向现有的卷组中添加新的物理磁盘，进一步扩大存储池容量。
- 高可用与冗余：支持镜像和条带化技术，能够将数据冗余到多个磁盘上以提高数据安全性及读写性能。
- 数据迁移便捷：可以更容易地迁移或备份整个逻辑卷至其他系统或硬件环境。
缺点：
- 在从卷组中移除一个磁盘的时候必须使用reducevg命令（这个命令要求root权限，并且不允许在快照卷组中使用）。
- 当卷组中的一个磁盘损坏时，整个卷组都会受到影响。
- 因为加入了额外的操作，存储性能受到影响
- 不能减小文件系统大小（受文件系统类型限制）
七、Linux中的LVM
