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linux lvm深入了解

Linux用戶(hù)安裝Linux操作系統(tǒng)時(shí)遇到的一個(gè)最常見(jiàn)的難以決定的問(wèn)題就是如何正確地給評(píng)估各分區(qū)大小，以分配合適的硬盤(pán)空間。而遇到出現(xiàn)某個(gè)分區(qū)空間耗盡時(shí)，解決的方法通常是使用符號(hào)鏈接，或者使用調(diào)整分區(qū)大小的工具(比如PatitionMagic等)，但這都只是暫時(shí)解決辦法，沒(méi)有根本解決問(wèn)題。隨著Linux的邏輯盤(pán)卷管理功能的出現(xiàn)，這些問(wèn)題都迎刃而解，本文就深入討論LVM技術(shù)，使得用戶(hù)在無(wú)需停機(jī)的情況下方便地調(diào)整各個(gè)分區(qū)大小。
一、前言
每個(gè)Linux使用者在安裝Linux時(shí)都會(huì)遇到這樣的困境：在為系統(tǒng)分區(qū)時(shí)，如何精確評(píng)估和分配各個(gè)硬盤(pán)分區(qū)的容量，因?yàn)橄到y(tǒng)管理員不但要考慮到當(dāng)前某個(gè)分區(qū)需要的容量，還要預(yù)見(jiàn)該分區(qū)以后可能需要的容量的最大值。因?yàn)槿绻烙?jì)不準(zhǔn)確，當(dāng)遇到某個(gè)分區(qū)不夠用時(shí)管理員可能甚至要備份整個(gè)系統(tǒng)、清除硬盤(pán)、重新對(duì)硬盤(pán)分區(qū)，然后恢復(fù)數(shù)據(jù)到新分區(qū)。
雖然現(xiàn)在有很多動(dòng)態(tài)調(diào)整磁盤(pán)的工具可以使用，例如PartationMagic等等，但是它并不能完全解決問(wèn)題，因?yàn)槟硞€(gè)分區(qū)可能會(huì)再次被耗盡；另外一個(gè)方面這需要重新引導(dǎo)系統(tǒng)才能實(shí)現(xiàn)，對(duì)于很多關(guān)鍵的服務(wù)器，停機(jī)是不可接受的，而且對(duì)于添加新硬盤(pán)，希望一個(gè)能跨越多個(gè)硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的文件系統(tǒng)時(shí)，分區(qū)調(diào)整程序就不能解決問(wèn)題。
因此完美的解決方法應(yīng)該是在零停機(jī)前提下可以自如對(duì)文件系統(tǒng)的大小進(jìn)行調(diào)整，可以方便實(shí)現(xiàn)文件系統(tǒng)跨越不同磁盤(pán)和分區(qū)。幸運(yùn)的是Linux提供的邏輯盤(pán)卷管理（LVM，LogicalVolumeManager）機(jī)制就是一個(gè)完美的解決方案。
LVM是邏輯盤(pán)卷管理（LogicalVolumeManager）的簡(jiǎn)稱(chēng)，它是Linux環(huán)境下對(duì)磁盤(pán)分區(qū)進(jìn)行管理的一種機(jī)制，LVM是建立在硬盤(pán)和分區(qū)之上的一個(gè)邏輯層，來(lái)提高磁盤(pán)分區(qū)管理的靈活性。通過(guò)LVM系統(tǒng)管理員可以輕松管理磁盤(pán)分區(qū)，如：將若干個(gè)磁盤(pán)分區(qū)連接為一個(gè)整塊的卷組（volumegroup），形成一個(gè)存儲(chǔ)池。管理員可以在卷組上隨意創(chuàng)建邏輯卷組（logicalvolumes），并進(jìn)一步在邏輯卷組上創(chuàng)建文件系統(tǒng)。管理員通過(guò)LVM可以方便的調(diào)整存儲(chǔ)卷組的大小，并且可以對(duì)磁盤(pán)存儲(chǔ)按照組的方式進(jìn)行命名、管理和分配，例如按照使用用途進(jìn)行定義：“development”和“sales”，而不是使用物理磁盤(pán)名“sda”和“sdb”。而且當(dāng)系統(tǒng)添加了新的磁盤(pán)，通過(guò)LVM管理員就不必將磁盤(pán)的文件移動(dòng)到新的磁盤(pán)上以充分利用新的存儲(chǔ)空間，而是直接擴(kuò)展文件系統(tǒng)跨越磁盤(pán)即可。

二、LVM基本術(shù)語(yǔ)
前面談到，LVM是在磁盤(pán)分區(qū)和文件系統(tǒng)之間添加的一個(gè)邏輯層，來(lái)為文件系統(tǒng)屏蔽下層磁盤(pán)分區(qū)布局，提供一個(gè)抽象的盤(pán)卷，在盤(pán)卷上建立文件系統(tǒng)。首先我們討論以下幾個(gè)LVM術(shù)語(yǔ)：
物理存儲(chǔ)介質(zhì)（Thephysicalmedia）
這里指系統(tǒng)的存儲(chǔ)設(shè)備：硬盤(pán)，如：/dev/hda、/dev/sda等等，是存儲(chǔ)系統(tǒng)最低層的存儲(chǔ)單元。
物理卷（physicalvolume）
物理卷就是指硬盤(pán)分區(qū)或從邏輯上與磁盤(pán)分區(qū)具有同樣功能的設(shè)備(如RAID)，是LVM的基本存儲(chǔ)邏輯塊，但和基本的物理存儲(chǔ)介質(zhì)（如分區(qū)、磁盤(pán)等）比較，卻包含有與LVM相關(guān)的管理參數(shù)。
卷組（VolumeGroup）
LVM卷組類(lèi)似于非LVM系統(tǒng)中的物理硬盤(pán)，其由物理卷組成?？梢栽诰斫M上創(chuàng)建一個(gè)或多個(gè)“LVM分區(qū)”（邏輯卷），LVM卷組由一個(gè)或多個(gè)物理卷組成。
邏輯卷（logicalvolume）
LVM的邏輯卷類(lèi)似于非LVM系統(tǒng)中的硬盤(pán)分區(qū)，在邏輯卷之上可以建立文件系統(tǒng)(比如/home或者/usr等)。
PE（physicalextent）
每一個(gè)物理卷被劃分為稱(chēng)為PE(PhysicalExtents)的基本單元，具有唯一編號(hào)的PE是可以被LVM尋址的最小單元。PE的大小是可配置的，默認(rèn)為4MB。
LE（logicalextent）
邏輯卷也被劃分為被稱(chēng)為L(zhǎng)E(LogicalExtents)的可被尋址的基本單位。在同一個(gè)卷組中，LE的大小和PE是相同的，并且一一對(duì)應(yīng)。
首先可以看到，物理卷（PV）被由大小等同的基本單元PE組成。
一個(gè)卷組由一個(gè)或多個(gè)物理卷組成，
從上圖可以看到，PE和LE有著一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。邏輯卷建立在卷組上。邏輯卷就相當(dāng)于非LVM系統(tǒng)的磁盤(pán)分區(qū)，可以在其上創(chuàng)建文件系統(tǒng)。
下圖是磁盤(pán)分區(qū)、卷組、邏輯卷和文件系統(tǒng)之間的邏輯關(guān)系的示意圖：
和非LVM系統(tǒng)將包含分區(qū)信息的元數(shù)據(jù)保存在位于分區(qū)的起始位置的分區(qū)表中一樣，邏輯卷以及卷組相關(guān)的元數(shù)據(jù)也是保存在位于物理卷起始處的VGDA(卷組描述符區(qū)域)中。VGDA包括以下內(nèi)容：PV描述符、VG描述符、LV描述符、和一些PE描述符。
系統(tǒng)啟動(dòng)LVM時(shí)激活VG，并將VGDA加載至內(nèi)存，來(lái)識(shí)別LV的實(shí)際物理存儲(chǔ)位置。當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)行I/O操作時(shí)，就會(huì)根據(jù)VGDA建立的映射機(jī)制來(lái)訪問(wèn)實(shí)際的物理位置。

三、安裝LVM
首先確定系統(tǒng)中是否安裝了lvm工具：
[root@wwwroot]#rpm–qa|greplvm
lvm-1.0.3-4
如果命令結(jié)果輸入類(lèi)似于上例，那么說(shuō)明系統(tǒng)已經(jīng)安裝了LVM管理工具；如果命令沒(méi)有輸出則說(shuō)明沒(méi)有安裝LVM管理工具，則需要從網(wǎng)絡(luò)下載或者從光盤(pán)裝LVMrpm工具包。
安裝了LVM的RPM軟件包以后，要使用LVM還需要配置內(nèi)核支持LVM。RedHat默認(rèn)內(nèi)核是支持LVM的，如果需要重新編譯內(nèi)核，則需要在配置內(nèi)核時(shí)，進(jìn)入Multi-deviceSupport(RAIDandLVM)子菜單，選中以下兩個(gè)選項(xiàng)：
　　[*]Multipledevicesdriversupport(RAIDandLVM)
　　*>Logicalvolumemanager(LVM)Support
然后重新編譯內(nèi)核，即可將LVM的支持添加到新內(nèi)核中。
為了使用LVM，要確保在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)激活LVM，幸運(yùn)的是在RedHat7.0以后的版本，系統(tǒng)啟動(dòng)腳本已經(jīng)具有對(duì)激活LVM的支持，在/etc/rc.d/rc.sysinit中有以下內(nèi)容：
#LVMinitialization
if[-e/proc/lvm-a-x/sbin/vgchange-a-f/etc/lvmtab];then
action$"SettingupLogicalVolumeManagement:"/sbin/vgscan/sbin/vgchange-ay
fi
其中關(guān)鍵是兩個(gè)命令，vgscan命令實(shí)現(xiàn)掃描所有磁盤(pán)得到卷組信息，并創(chuàng)建文件卷組數(shù)據(jù)文件/etc/lvmtab和/etc/lvmtab.d/*；vgchange-ay命令激活系統(tǒng)所有卷組。

四、創(chuàng)建和管理LVM
要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)LVM系統(tǒng)，一般需要經(jīng)過(guò)以下步驟：
1、創(chuàng)建分區(qū)
使用分區(qū)工具（如：fdisk等）創(chuàng)建LVM分區(qū)，方法和創(chuàng)建其他一般分區(qū)的方式是一樣的，區(qū)別僅僅是LVM的分區(qū)類(lèi)型為8e。
2、創(chuàng)建物理卷
創(chuàng)建物理卷的命令為pvcreate，利用該命令將希望添加到卷組的所有分區(qū)或者磁盤(pán)創(chuàng)建為物理卷。將整個(gè)磁盤(pán)創(chuàng)建為物理卷的命令為：
#pvcreate/dev/hdb
將單個(gè)分區(qū)創(chuàng)建為物理卷的命令為：
#pvcreate/dev/hda5
3、創(chuàng)建卷組
創(chuàng)建卷組的命令為vgcreate，將使用pvcreate建立的物理卷創(chuàng)建為一個(gè)完整的卷組：
#vgcreateweb_document/dev/hda5/dev/hdb
vgcreate命令第一個(gè)參數(shù)是指定該卷組的邏輯名：web_document。后面參數(shù)是指定希望添加到該卷組的所有分區(qū)和磁盤(pán)。vgcreate在創(chuàng)建卷組web_document以外，還設(shè)置使用大小為4MB的PE（默認(rèn)為4MB），這表示卷組上創(chuàng)建的所有邏輯卷都以4MB為增量單位來(lái)進(jìn)行擴(kuò)充或縮減。由于內(nèi)核原因，PE大小決定了邏輯卷的最大大小，4MB的PE決定了單個(gè)邏輯卷最大容量為256GB，若希望使用大于256G的邏輯卷則創(chuàng)建卷組時(shí)指定更大的PE。PE大小范圍為8KB到512MB，并且必須總是2的倍數(shù)（使用-s指定，具體請(qǐng)參考manvgcreate）。
4、激活卷組
為了立即使用卷組而不是重新啟動(dòng)系統(tǒng)，可以使用vgchange來(lái)激活卷組：
#vgchange-ayweb_document
5、添加新的物理卷到卷組中
當(dāng)系統(tǒng)安裝了新的磁盤(pán)并創(chuàng)建了新的物理卷，而要將其添加到已有卷組時(shí)，就需要使用vgextend命令：
#vgextendweb_document/dev/hdc1
這里/dev/hdc1是新的物理卷。
6、從卷組中刪除一個(gè)物理卷
要從一個(gè)卷組中刪除一個(gè)物理卷，首先要確認(rèn)要?jiǎng)h除的物理卷沒(méi)有被任何邏輯卷正在使用，就要使用pvdisplay命令察看一個(gè)該物理卷信息：
如果某個(gè)物理卷正在被邏輯卷所使用，就需要將該物理卷的數(shù)據(jù)備份到其他地方，然后再刪除。刪除物理卷的命令為vgreduce：
#vgreduceweb_document/dev/hda1
7、創(chuàng)建邏輯卷
創(chuàng)建邏輯卷的命令為lvcreate：
#lvcreate-L1500–nwww1web_document
該命令就在卷組web_document上創(chuàng)建名字為www1，大小為1500M的邏輯卷，并且設(shè)備入口為/dev/web_document/www1（web_document為卷組名，www1為邏輯卷名）。如果希望創(chuàng)建一個(gè)使用全部卷組的邏輯卷，則需要首先察看該卷組的PE數(shù)，然后在創(chuàng)建邏輯卷時(shí)指定：
#vgdisplayweb_document|grep"TotalPE"
TotalPE45230
#lvcreate-l45230web_document-nwww1
8、創(chuàng)建文件系統(tǒng)
筆者推薦使用reiserfs文件系統(tǒng)，來(lái)替代ext2和ext3：
創(chuàng)建了文件系統(tǒng)以后，就可以加載并使用它：
#mkdir/data/wwwroot
#mount/dev/web_document/www1/data/wwwroot
如果希望系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)自動(dòng)加載文件系統(tǒng)，則還需要在/etc/fstab中添加內(nèi)容：
/dev/web_document/www1/data/wwwrootreiserfsdefaults12
9、刪除一個(gè)邏輯卷
刪除邏輯卷以前首先需要將其卸載，然后刪除：
#umount/dev/web_document/www1
#lvremove/dev/web_document/www1
lvremove--doyoureallywanttoremove"/dev/web_document/www1"?[y/n]:y
lvremove--doingautomaticbackupofvolumegroup"web_document"
lvremove--logicalvolume"/dev/web_document/www1"successfullyremoved
10、擴(kuò)展邏輯卷大小
用慣了傳統(tǒng)調(diào)整硬盤(pán)工具的人可能會(huì)認(rèn)為文件系統(tǒng)和硬盤(pán)的分區(qū)之間是統(tǒng)一的，實(shí)際上他們之間并不是完整的整體(這也就是為什么BSD可以在一個(gè)硬盤(pán)分區(qū)里面制作多個(gè)文件系統(tǒng)分區(qū))。想像一下帶有移動(dòng)式書(shū)架的書(shū)櫥。你可以通過(guò)移動(dòng)式書(shū)架調(diào)整書(shū)櫥里面書(shū)籍的位置。把書(shū)當(dāng)成文件系統(tǒng)，你可以在書(shū)櫥里面放滿(mǎn)書(shū)籍，也可以通過(guò)移動(dòng)式書(shū)架調(diào)整書(shū)櫥的空間。當(dāng)然也可以通過(guò)書(shū)架調(diào)整書(shū)櫥里面書(shū)籍存放的位置。如下圖所示：
|--hda1---->|--hda2------>|
+---------------+---------------+
|xxxxxxxxxxx|xxxxxx||
|xxxxxxxxxxx|xxxxxx||
+---------------+---------------+
　　硬盤(pán)分區(qū)/dev/hda1中的文件系統(tǒng)占滿(mǎn)了整個(gè)分區(qū)，而/dev/hda2中的文件系統(tǒng)只占用了2/3左右的分區(qū)。
所以在調(diào)整邏輯卷容量大小的同時(shí)也要調(diào)整在該卷上的文件系統(tǒng)的大小，當(dāng)要增大容量時(shí)，先調(diào)整容量，后調(diào)整文件系統(tǒng)，若要縮小容量則反之。
LVM提供了方便調(diào)整邏輯卷大小的能力，擴(kuò)展邏輯卷大小的命令是lvextend：
#lvextend-L12G/dev/web_document/www1
lvextend--extendinglogicalvolume"/dev/web_document/www1"to12GB
lvextend--doingautomaticbackupofvolumegroup"web_document"
lvextend--logicalvolume"/dev/web_document/www1"successfullyextended
上面的命令就實(shí)現(xiàn)將邏輯卷www1的大小擴(kuò)招為12G。
#lvextend-L+1G/dev/web_document/www1
lvextend--extendinglogicalvolume"/dev/web_document/www1"to13GB
lvextend--doingautomaticbackupofvolumegroup"web_document"
lvextend--logicalvolume"/dev/web_document/www1"successfullyextended
上面的命令就實(shí)現(xiàn)將邏輯卷www1的大小增加1G。
增加了邏輯卷的容量以后，就需要修改文件系統(tǒng)大小以實(shí)現(xiàn)利用擴(kuò)充的空間。筆者推薦使用reiserfs文件系統(tǒng)來(lái)替代ext2或者ext3。因此這里僅僅討論reiserfs的情況。Reiserfs文件工具提供了文件系統(tǒng)大小調(diào)整工具：resize_reiserfs。對(duì)于希望調(diào)整被加載的文件系統(tǒng)大?。?
#resize_reiserfs-f/dev/web_document/www1
一般建議最好將文件系統(tǒng)卸載，調(diào)整大小，然后再加載：
#umount/dev/web_document/www1
#resize_reiserfs/dev/web_document/www1
#mount-treiserfs/dev/web_document/www1/data/wwwroot
對(duì)于使用ext2或ext3文件系統(tǒng)的用戶(hù)可以考慮使用工具
ext2resize。http://sourceforge.net/projects/ext2resize
11、減少邏輯卷大小
使用lvreduce即可實(shí)現(xiàn)對(duì)邏輯卷的容量，同樣需要首先將文件系統(tǒng)卸載：
#umount/data/wwwroot
#resize_reiserfs-s-2G/dev/web_document/www1
#lvreduce-L-2G/dev/web_document/www1
#mount-treiserfs/dev/web_document/www1/data/wwwroot

五、總結(jié)
根據(jù)上面的討論可以看到，LVM具有很好的可伸縮性，使用起來(lái)非常方便?？梢苑奖愕貙?duì)卷組、邏輯卷的大小進(jìn)行調(diào)整，更進(jìn)一步調(diào)整文件系統(tǒng)的大小。如果希望了解更多信息，請(qǐng)參考LVM-HOWTO。

標(biāo)簽：開(kāi)封南京陽(yáng)泉莆田武漢黔南南陽(yáng) 綿陽(yáng)

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