Linux LVM邏輯卷配置過程詳解

許多Linux使用者安裝操作系統(tǒng)時(shí)都會(huì)遇到這樣的困境：如何精確評(píng)估和分配各個(gè)硬盤分區(qū)的容量，如果當(dāng)初評(píng)估不準(zhǔn)確，一旦系統(tǒng)分區(qū)不夠用時(shí)可能不得不備份、刪除相關(guān)數(shù)據(jù)，甚至被迫重新規(guī)劃分區(qū)并重裝操作系統(tǒng)，以滿足應(yīng)用系統(tǒng)的需要。

LVM是Linux環(huán)境中對(duì)磁盤分區(qū)進(jìn)行管理的一種機(jī)制，是建立在硬盤和分區(qū)之上、文件系統(tǒng)之下的一個(gè)邏輯層，可提高磁盤分區(qū)管理的靈活性。RHEL5默認(rèn)安裝的分區(qū)格式就是LVM邏輯卷的格式，需要注意的是/boot分區(qū)不能基于LVM創(chuàng)建，必須獨(dú)立出來。

一.LVM原理

要想理解好LVM的原理，我們必須首先要掌握4個(gè)基本的邏輯卷概念。

①PE　　(Physical Extend)　　物理拓展

②PV　　(Physical Volume)　　物理卷

③VG　　(Volume Group)　　卷組

④LV　　(Logical Volume)　　邏輯卷

我們知道在使用LVM對(duì)磁盤進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理以后，我們是以邏輯卷的方式呈現(xiàn)給上層的服務(wù)的。所以我們所有的操作目的，其實(shí)就是去創(chuàng)建一個(gè)LV(Logical Volume),邏輯卷就是用來取代我們之前的分區(qū)，我們通過對(duì)邏輯卷進(jìn)行格式化，然后進(jìn)行掛載操作就可以使用了。那么LVM的工作原理是什么呢？所謂無圖無真相，咱們下面通過圖來對(duì)邏輯卷的原理進(jìn)行解釋??！

1.將我們的物理硬盤格式化成PV(Physical Volume)

我們看到，這里有兩塊硬盤，一塊是sda，另一塊是sdb，在LVM磁盤管理里，我首先要將這兩塊硬盤格式化為我們的PV(Physical Volume),也就是我們的物理卷，其實(shí)格式化物理卷的過程中LVM是將底層的硬盤劃分為了一個(gè)一個(gè)的PE(Physical Extend),我們的LVM磁盤管理中PE的默認(rèn)大小是4M大小，其實(shí)PE就是我們邏輯卷管理的最基本單位。比如說我有一個(gè)400M的硬盤，那么在將其格式化成PV的時(shí)候，其實(shí)際就是將這塊物理硬盤劃分成了100個(gè)的PE，因?yàn)镻E默認(rèn)的大小就是4M。這個(gè)就是我們的第一步操作。

2.創(chuàng)建一個(gè)VG(Volume Group)

在將硬盤格式化成PV以后，我們第二步操作就是創(chuàng)建一個(gè)卷組，也就是VG(Volume Group),卷組在這里我們可以將其抽象化成一個(gè)空間池，VG的作用就是用來裝PE的，我們可以把一個(gè)或者多個(gè)PV加到VG當(dāng)中，因?yàn)樵诘谝徊讲僮鲿r(shí)就已經(jīng)將該硬盤劃分成了多個(gè)PE，所以將多個(gè)PV加到VG里面后，VG里面就存放了許許多多來自不同PV中的PE，我們通過上面的圖片就可以看到，我們格式化了兩塊硬盤，每個(gè)硬盤分別格式化成了3個(gè)PE，然后將兩塊硬盤的PE都加到了我們的VG當(dāng)中，那么我們的VG當(dāng)中就包含了6個(gè)PE，這6個(gè)PE就是兩個(gè)硬盤的PE之和。通常創(chuàng)建一個(gè)卷組的時(shí)候我們會(huì)為其取一個(gè)名字，也就是該VG的名字。

3.基于VG創(chuàng)建我們最后要使用的LV(Logical Volume)

【注意】PV以及VG創(chuàng)建好以后我們是不能夠直接使用的，因?yàn)镻V、VG是我們邏輯卷底層的東西，我們其實(shí)最后使用的是在VG基礎(chǔ)上創(chuàng)建的LV(Logical Volume),所以第三步操作就是基于VG來創(chuàng)建我們最終要使用的LV。

當(dāng)我們創(chuàng)建好我們的VG以后，這個(gè)時(shí)候我們創(chuàng)建LV其實(shí)就是從VG中拿出我們指定數(shù)量的PE，還是拿上圖來說，我們看到我們此時(shí)的VG里面已經(jīng)擁有了6個(gè)PE，這時(shí)候我們創(chuàng)建了我們的第一個(gè)邏輯卷，它的大小是4個(gè)PE的大小，也就是16M(因?yàn)橐粋€(gè)PE的默認(rèn)大小是4M)，而這4個(gè)PE有三個(gè)是來自于第一塊硬盤，而另外一個(gè)PE則是來自第二塊硬盤。當(dāng)我們創(chuàng)建第二個(gè)邏輯卷時(shí)，它的大小就最多只有兩個(gè)PE的大小了，因?yàn)槠渲械?個(gè)PE已經(jīng)分配給了我們的第一個(gè)邏輯卷。

所以創(chuàng)建邏輯卷其實(shí)就是我們從VG中拿出我們指定數(shù)量的PE，VG中的PE可以來自不同的PV，我們可以創(chuàng)建的邏輯卷的大小取決于VG當(dāng)中PE存在的數(shù)量，并且我們創(chuàng)建的邏輯卷其大小一定是PE的整數(shù)倍(即邏輯卷的大小一定要是4M的整數(shù)倍)。

4.將我們創(chuàng)建好的LV進(jìn)行文件系統(tǒng)的格式化，然后掛載使用

在創(chuàng)建好LV以后，這個(gè)時(shí)候我們就能夠?qū)ζ溥M(jìn)行文件系統(tǒng)的格式化了，我們最終使用的就是我們剛創(chuàng)建好的LV，其就相當(dāng)于傳統(tǒng)的文件管理的分區(qū)，我們首先要對(duì)其進(jìn)行文件系統(tǒng)的格式化操作，然后通過mount命令對(duì)其進(jìn)行掛載，這個(gè)時(shí)候我們就能夠像使用平常的分區(qū)一樣來使用我們的邏輯卷了。

我們?cè)趧?chuàng)建好LV以后，我們會(huì)在 /dev 目錄下看到我們的LV信息，例如/dev/vgname/lvname， 我們每創(chuàng)建一個(gè)VG，其會(huì)在/dev目錄下創(chuàng)建一個(gè)以該VG名字命名的文件夾，在該VG的基礎(chǔ)上創(chuàng)建好LV以后，我們會(huì)在這個(gè)VG目錄下多出一個(gè)以LV名字命名的邏輯卷。

下面我們來對(duì)整個(gè)LVM的工作原理進(jìn)行一個(gè)總結(jié)：

(1)物理磁盤被格式化為PV，空間被劃分為一個(gè)個(gè)的PE

(2)不同的PV加入到同一個(gè)VG中，不同PV的PE全部進(jìn)入到了VG的PE池內(nèi)

(3)LV基于PE創(chuàng)建，大小為PE的整數(shù)倍，組成LV的PE可能來自不同的物理磁盤

(4)LV直接可以格式化后掛載使用

(5)LV的擴(kuò)充縮減實(shí)際上就是增加或減少組成該LV的PE數(shù)量，其過程不會(huì)丟失原始數(shù)據(jù)

我們看到，我們這里如果要對(duì)LV進(jìn)行擴(kuò)充，直接加進(jìn)來一塊sdc硬盤，然后將其格式化成PE，然后將該P(yáng)V加入到了VG當(dāng)中，這個(gè)時(shí)候我們就可以通過增加LV中PE的數(shù)量來動(dòng)態(tài)的對(duì)LV進(jìn)行擴(kuò)充了，只要我們的LV的大小不要超過我們VG空余空間的大小就行!

二、創(chuàng)建LVM邏輯卷

熟悉了LVM的工作原理，首先是要將我們的物理硬盤格式化成PV，然后將多個(gè)PV加入到創(chuàng)建好的VG中，最后通過VG創(chuàng)建我們的LV。

三、拉伸一個(gè)邏輯卷

我們知道相比于傳統(tǒng)磁盤管理方式的各種問題，使用LVM邏輯卷來管理我們的磁盤，我們可以對(duì)其進(jìn)行動(dòng)態(tài)的管理。在傳統(tǒng)的磁盤管理方式中，我們?nèi)绻霈F(xiàn)分區(qū)大小不足的情況下，我們此時(shí)只能通過加入一塊物理硬盤，然后對(duì)其進(jìn)行分區(qū)，因?yàn)榧尤氲挠脖P作為獨(dú)立的文件系統(tǒng)存在，所以對(duì)原有分區(qū)并沒有影響，如果此時(shí)我們需要擴(kuò)大分區(qū)，就只能先將之前的分區(qū)先卸載掉，然后將所有的信息轉(zhuǎn)移到新的分區(qū)下，最后再將新的分區(qū)掛載上去，如果是在生產(chǎn)環(huán)境下，這樣是不可想象的，正因?yàn)槿绱?，我們才出現(xiàn)了LVM的磁盤管理方式，可以動(dòng)態(tài)的對(duì)我們的磁盤進(jìn)行管理。

我們首先來看下動(dòng)態(tài)拉伸一個(gè)邏輯卷的示意圖：

我們從上圖可以看到，我們?cè)趯?duì)邏輯卷進(jìn)行拉伸時(shí)，其實(shí)際就是向邏輯卷中增加PE的數(shù)量，而PE的數(shù)量是由VG中剩余PE的數(shù)量所決定的。

【注意：】邏輯卷的拉伸操作可以在線進(jìn)行，不需要卸載掉我們的邏輯卷

這樣的好處就是當(dāng)我們的邏輯卷的大小不夠用時(shí)，我們不需要對(duì)其進(jìn)行卸載，就可以動(dòng)態(tài)的增加我們的邏輯卷的大小，并不會(huì)對(duì)我們的系統(tǒng)產(chǎn)生任何影響。例如如果我們的服務(wù)器上運(yùn)行著一個(gè)重要的服務(wù)或者數(shù)據(jù)庫，并要求我們7*24小時(shí)不間斷保持在線，那么這樣的動(dòng)態(tài)增加邏輯卷的大小就非常的有必要了。

接下來我們來看看拉伸邏輯卷的步驟：

因?yàn)槲覀兊倪壿嬀淼睦觳僮魇强梢栽诰€進(jìn)行的，所以這里我們先將邏輯卷掛載上，并在使用情況下動(dòng)態(tài)的拉伸我們的邏輯卷

四.實(shí)驗(yàn)環(huán)境：

首先從空的硬盤sdb上創(chuàng)建兩個(gè)分區(qū)sdb1 1G,sdb2 2G. 為接下來做LVM做準(zhǔn)備.

為了后期便于維護(hù)管理,記得給分區(qū)加上標(biāo)示,這樣即使你不在的情況下,別人看到標(biāo)示了就不會(huì)輕易動(dòng)這塊區(qū)域了. LVM的標(biāo)識(shí)是8e,設(shè)置完成后記得按w保存

1、創(chuàng)建邏輯卷

將新創(chuàng)建的兩個(gè)分區(qū)/dev/sdb1 /dev/sdb2轉(zhuǎn)化成物理卷,主要是添加LVM屬性信息并劃分PE存儲(chǔ)單元.

創(chuàng)建卷組 vgdata ,并將剛才創(chuàng)建好的兩個(gè)物理卷加入該卷組.可以看出默認(rèn)PE大小為4MB,PE是卷組的最小存儲(chǔ)單元.可以通過 –s參數(shù)修改大小。

從物理卷vgdata上面分割500M給新的邏輯卷lvdata1.

使用mkfs.ext4命令在邏輯卷lvdata1上創(chuàng)建ext4文件系統(tǒng).

將創(chuàng)建好的文件系統(tǒng)/data1掛載到/data1上.(創(chuàng)建好之后,會(huì)在/dev/mapper/生成一個(gè)軟連接名字為”卷組-邏輯卷”)

便于以后服務(wù)器重啟自動(dòng)掛載,需要將創(chuàng)建好的文件系統(tǒng)掛載信息添加到/etc/fstab里面.UUID可以通過 blkid命令查詢.

為了查看/etc/fstab是否設(shè)置正確,可以先卸載邏輯卷data1,然后使用mount –a 使內(nèi)核重新讀取/etc/fstab,看是否能夠自動(dòng)掛載.

2、邏輯卷lvdata1不夠用了，如何擴(kuò)展。

給邏輯卷增加空間并不會(huì)影響以前空間的使用，所以無需卸載文件系統(tǒng)，直接通過命令lvextend –L +500M /dev/vgdata/lvdata1或者lvextend –l 2.5G /dev/vgdata/lvdata1 給lvdata1增加500M空間（lvdata1目前是2G空間）設(shè)置完成之后，記得使用resize2fs命令來同步文件系統(tǒng)。

3、當(dāng)卷組不夠用的情況下，如何擴(kuò)大卷組

重新從第二塊硬盤上創(chuàng)建一個(gè)分區(qū)sdb3，具體操作步驟省略。并將創(chuàng)建好的分區(qū)加入到已經(jīng)存在的卷組vgdata中。通過pvs命令查看是否成功。

4、當(dāng)硬盤空間不夠用的情況下，如果減少邏輯卷的空間釋放給其他邏輯卷使用。

減少邏輯卷空間，步驟如下

1、 先卸載邏輯卷data1

2、 然后通過e2fsck命令檢測(cè)邏輯卷上空余的空間。

3、 使用resize2fs將文件系統(tǒng)減少到700M。

4、 再使用lvreduce命令將邏輯卷減少到700M。

注意：文件系統(tǒng)大小和邏輯卷大小一定要保持一致才行。如果邏輯卷大于文件系統(tǒng)，由于部分區(qū)域未格式化成文件系統(tǒng)會(huì)造成空間的浪費(fèi)。如果邏輯卷小于文件系統(tǒng)，哪數(shù)據(jù)就出問題了。

完成之后，就可以通過mount命令掛載重新使用了。

5、如果某一塊磁盤或者分區(qū)故障了如何將數(shù)據(jù)快速轉(zhuǎn)移到相同的卷組其他的空間去。

1、通過pvmove命令轉(zhuǎn)移空間數(shù)據(jù)

2、通過vgreduce命令將即將壞的磁盤或者分區(qū)從卷組vgdata里面移除除去。

3、通過pvremove命令將即將壞的磁盤或者分區(qū)從系統(tǒng)中刪除掉。

4、手工拆除硬盤或者通過一些工具修復(fù)分區(qū)。

6、刪除整個(gè)邏輯卷

1、先通過umount命令卸載掉邏輯卷lvdata1

2、修改/etc/fstab里面邏輯卷的掛載信息，否則系統(tǒng)有可能啟動(dòng)不起來。

3、通過lvremove 刪除邏輯卷lvdata1

4、通過vgremove 刪除卷組vgdata

5、通過pvremove 將物理卷轉(zhuǎn)化成普通分區(qū)。

刪除完了，別忘了修改分區(qū)的id標(biāo)識(shí)。修改成普通Linux分區(qū)即可。

總結(jié)：LVM邏輯卷是Linux里面一個(gè)很棒的空間使用機(jī)制，因?yàn)榉謪^(qū)在沒有格式化的情況下是沒有辦法加大或者放小的。通過LVM可以將你的磁盤空間做到靈活自如。

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