LVM管理

一、簡介

LVM是邏輯盤卷管理（Logical Volume Manager）的簡稱，它是Linux環境下對磁盤分區進行管理的一種機制，LVM是建立在硬盤和分區之上的一個邏輯層，來提高磁盤分區管理的靈活性。

LVM的工作原理是通過將底層的物理硬盤抽象的封裝起來，然后以邏輯卷的方式呈現給上層應用。在傳統的磁盤管理機制中，我們的上層應用是直接訪問文件系統，從而對底層的物理硬盤進行讀取，而在LVM中，其通過對底層的硬盤進行封裝，當我們對底層的物理硬盤進行操作時，其不再是針對于分區進行操作，而是通過一個叫做邏輯卷的東西來對其進行底層的磁盤管理操作。

LVM最大的特點就是可以對磁盤進行動態管理。因為邏輯卷的大小是可以動態調整的，而且不會丟失現有的數據。如果我們新增加了硬盤，其也不會改變現有上層的邏輯卷。作為一個動態磁盤管理機制，邏輯卷技術大大提高了磁盤管理的靈活性。

基本的邏輯卷管理概念：

PV（Physical Volume）- 物理卷 

物理卷在邏輯卷管理中處于最底層，它可以是實際物理硬盤上的分區，也可以是整個物理硬盤，也可以是raid設備。

VG（Volumne Group）- 卷組 

卷組建立在物理卷之上，一個卷組中至少要包括一個物理卷，在卷組建立之后可動態添加物理卷到卷組中。一個邏輯卷管理系統工程中可以只有一個卷組，也可以擁有多個卷組。

LV（Logical Volume）- 邏輯卷 

邏輯卷建立在卷組之上，卷組中的未分配空間可以用于建立新的邏輯卷，邏輯卷建立后可以動態地擴展和縮小空間。系統中的多個邏輯卷可以屬于同一個卷組，也可以屬于不同的多個卷組。

關系圖如下：

PE（Physical Extent）- 物理塊

LVM 默認使用4MB的PE區塊，而LVM的LV最多僅能含有65534個PE (lvm1 的格式)，因此默認的LVM的LV最大容量為4M*65534/(1024M/G)=256G。PE是整個LVM 最小的儲存區塊，也就是說，其實我們的資料都是由寫入PE 來處理的。簡單的說，這個PE 就有點像文件系統里面的block 大小。所以調整PE 會影響到LVM 的最大容量！

二，系統環境及磁盤準備

系統平臺：CentOS release 7

LVM版本：lvm2-2.02.130-5.el7.x86_64

設備類型：分區、物理磁盤

磁盤準備：新增一塊磁盤做實驗

三，安裝LVM管理工具

1，檢查系統中是否安裝了LVM管理工具

  # rpm -qa | grep lvm

2,如果未安裝,則使用yum方式安裝

  # yum -y install lvm*

[root@localhost ~]# rpm -qa lvm2
lvm2-2.02.130-5.el7.x86_64

四，新建一個分區

1，使用/dev/sdb模擬分區

  # fdisk /dev/sdb

   文件系統類型為：8e (Linux LVM)

  # fdisk -l /dev/sdb

五，創建PV

  命令介紹：

    # pvcreate  將物理分區新建成為PV

    # pvscan  查詢目前系統里面任何具有PV的磁盤

    # pvdisplay  顯示出目前系統上面的PV狀態

    # pvremove  將PV屬性移除，讓該分區不具有PV屬性

1，查詢目前系統里面是否有PV的磁盤

2，將/dev/sdb5-/dev/sdb8新建成為PV格式

3，查詢目前系統里面任何具有PV的磁盤

六，創建VG

  命令介紹：

    # vgcreate  新建VG

     vgcreate [-s N[mgt]] VG名稱 VG名稱

      -s  接PE的大小

    # vgscan  查詢目前系統里面是否有VG的磁盤

    # vgdisplay  顯示出目前系統上面的VG狀態

    # vgextend  在VG內增加額外的PV

    # vgreduce  在VG內刪除PV

    # vgchange  設置VG是否啟動（active）

    # vgremove  刪除一個VG

  PV的名稱是分區的設備文件名字，VG名稱可以自定義的，我將VG的名稱定義為myvg

1，將/dev/sdb5-/dev/sdb7新建為一個VG，且指定PE為15MB

2，查看系統上的VG狀態

3，顯示出目前系統上面的VG狀態

  # vgdisplay

4，新增PV給myvg

5,顯示出目前系統上面的VG狀態

  # vgdisplay

七，創建LV

  命令介紹：

   # lvcreate  新建LV

     lvcreate [-L N[mgt]] [-n LV名稱] VG名稱

     lvcreate [-l N] [-n LV名稱] VG名稱

注意： -L 后面接容量，最小單位為PE， 數量必須是PE的倍數，若不相符，系統會自行計算最相近的容量

    -l 后面接PE的“個數”，而不是數量

    -n 后面接LV的名稱

   # lvscan  查詢系統LV

   # lvdisplay  顯示系統LV狀態

   # lvextend  在LV里增加容量

   # lvreduce  在LV里減少容量

   # lvremove  刪除一個LV

   # lvresize  對LV進行容量大小的調整

1，將整個myvg全部分配給mglv

 

 實驗中報錯，說是空閑空間不夠，可以接受545個，但只有544個，其原因是-L選項后面接的容量必須是PE的倍數，一個PE的容量為15M，總容量為7.97G，不能被15整除，故報錯，下面的是 解決方法，只要將總容量改為能被15整除的數就好，因為PE的大小已經確定，VG的容量是由若干個PE組成的，故VG的大小可以改變

2，查看LV情況

3,進行格式化與掛載

 # mke2fs -t ext4 /dev/myvg/mglv

 # mkdir /mnt/lvm

 # mount /dev/myvg/mglv /mnt/lvm

4，復制文件

八，放大LV容量

   步驟：

  1，利用fdisk設置新的額具有8e /systemID的分區

  2，利用pvcreate構建PV

  3，利用vgextend將PV加進myvg

  4，利用lvresize將新加入的PV內的PE加入mglv中

  5，通過resize2fs將文件系統的容量增加

1，原先已經創建好/dev/sdb9分區

2，新建新的PV

3，增加VG容量

4，增加LV容量

5，查看

6，將LV的容量擴充到整個文件系統

  # dumpe2fs /dev/myvg/mglv  查看文件系統內的superblock記錄情況

  # resize2fs [-f] [device] [size]  將LV的容量擴充到整個文件系統

7，查看

九，縮小LV容量

1，先卸載

2,降低文件系統的容量

3，重新掛載并查看容量大小

4，降低LV容量，抽離/dev/sdb5，這個PV有136個PE

5，查看容量大小

6，將/dev/sdb5從mgvg中移除

總結：

1，LVM最主要的用處是在實現一個可以彈性調整容量的文件系統上，而不是在新建一個性能為主的磁盤上。LVM默認的讀寫模式是線性模式

2，實現的流程：

3，刪除系統內的LVM

 1）先卸載系統上面的 LVM 文件系統（包括快照與所有LV）

 2）使用 lvremove 刪除 LV

 3）使用 vgchange -an VGname 讓 VGname 這個 VG 不具有 Active 的標志

 4）使用 vgremove 刪除VG

 5）使用 pvremove 刪除PV

 6）使用 fdisk 將 ID 修改回來

4，PV, VG, LV 常用命令的總結

作業：

1：創建一個可用空間為1G的RAID1設備，文件系統為ext4，有一個空閑盤，開機可自動掛載至/backup目錄

[root@localhost ~]# fdisk /dev/sdb    fdisk /dev/sdc    fdisk /dev/sdd
/dev/sdb1   20975616    23072767     1048576   fd  Linux raid autodetect
/dev/sdc1    23074816    25171967     1048576   fd  Linux raid autodetect
/dev/sdd1    25174016    27271167     1048576   fd  Linux raid autodetect
[root@localhost ~]# mdadm -C /dev/md0 -a yes -l 1 -n 2 -x 1 /dev/sdb1 /dev/sdc1 /dev/sdd1
 Number   Major   Minor   RaidDevice State
       0       8       21        0      active sync   /dev/sdb1
       1       8       22        1      active sync   /dev/sdc1
       2       8       23        -      spare   /dev/sdd1
[root@localhost ~]# mke2fs -j /dev/md0
[root@localhost ~]# mke2fs -t ext4 /dev/md0
[root@localhost ~]# mount /dev/md0 /backup
[root@localhost ~]# cat /etc/fstab 
UUID=1026f9f2-27e5-4e34-be98-6e75eb1e633d  /backup   ext4  defaults 0 0

2：創建由三塊硬盤組成的可用空間為2G的RAID5設備，要求其chunk大小為256k，文件系統為ext4，開機可自動掛載至/mydata目錄

[root@localhost ~]# fdisk /dev/sdb  fdisk /dev/sdc  fdisk /dev/sdd
/dev/sdb5      20975616    25169919     2097152   fd  Linux raid autodetect
/dev/sdc6      25171968    29366271     2097152   fd  Linux raid autodetect
/dev/sdd7      29368320    33562623     2097152   fd  Linux raid autodetect
[root@localhost ~]# mdadm -C /dev/md1 -a yes -l 5 -n 3 -c 256 /dev/sdb5 /dev/sdc6 /dev/sdd7
[root@localhost ~]# mke2fs -j /dev/md1
[root@localhost ~]# mke2fs -t ext4 /dev/md1
[root@localhost ~]# mount /dev/md1 /mydata
[root@localhost ~]# mdadm -D /dev/md1
[root@localhost ~]# cat /etc/fstab 
UUID=3ef9776c-97dc-4b28-991b-43086a06b3ed  /mydata   ext4  defaults 0 0

1、創建一個至少有兩個PV組成的大小為20G的名為testvg的VG；要求PE大小為16MB，而后在卷組中創建大小為5G的邏輯卷testlv；掛載至/users目錄

[root@localhost ~]# fdisk /dev/sdb
[root@localhost ~]# pvcreate /dev/sdb1
[root@localhost ~]# pvcreate /dev/sdb2
[root@localhost ~]# vgcreate -s 16M testvg /dev/sdb{1,2}
[root@localhost ~]# lvcreate -n textlv -L 5G /dev/testvg
[root@localhost ~]# mkfs.ext4 /dev/testvg/testlv
[root@localhost ~]# mkdir /users
[root@localhost ~]# mount /dev/testvg/testlv /users/

2、新建用戶archlinux，要求其家目錄為/users/archlinux，后su切換至archlinux用戶，復制/etc/pam.d目錄至自己的家目錄中

[root@localhost ~]# useradd -d /users/archlinux archlinux
[root@localhost ~]# su - archlinux 
[archlinux@localhost ~]$ pwd
/users/archlinux
[archlinux@localhost ~]$ cp -r  /etc/pam.d .
[archlinux@localhost ~]# ll pam.d/ | wc
     46     419    2386

3、擴展testlv至7G，要求archlinux用戶的文件不能丟失

[root@localhost ~]# lvextend -L 7G /dev/testvg/textlv
[root@localhost ~]# resize2fs /dev/testvg/textlv
[root@localhost ~]# su - archlinux 
[archlinux@localhost ~]$ ll pam.d/ | wc
     46     419    2836

4、收縮testlv至3G，要求archlinux用戶的文件不能丟失

[root@localhost ~]# umount /dev/testvg/testlv
[root@localhost ~]# e2fsck -f /dev/testvg/testlv 
[root@localhost ~]# resize2fs /dev/testvg/testlv 3G
[root@localhost ~]# lvreduce -L 3G /dev/testvg/testlv 
[root@localhost ~]# mount /dev/testvg/testlv /users/
[root@localhost ~]# ll /users/archlinux/pam.d/ | wc

     46     419    2836

5、對testlv創建快照，并嘗試基于快照備份數據，驗正快照的功能

[root@localhost ~]#  lvcreate -L 1G -p r -s  -n testlv-snap  /dev/testvg/testl
[root@localhost ~]# mkdir /mnt/snap
[root@localhost ~]# mount /dev/testvg/testlv-snap /mnt/snap/
[root@localhost ~]# rm -f /users/archlinux/pam.d/c*
[root@localhost ~]# ls /users/archlinux/pam.d/c*
ls: cannot access /users/archlinux/pam.d/c*: No such file or directory
[root@localhost ~]# ls /mnt/snap/archlinux/pam.d/c*
/mnt/snap/archlinux/pam.d/chfn         /mnt/snap/archlinux/pam.d/crond
/mnt/snap/archlinux/pam.d/chsh         /mnt/snap/archlinux/pam.d/cups
/mnt/snap/archlinux/pam.d/config-util