Linux LVM 详解

1. 简介

参考链接：

https://blog.csdn.net/qq_35745940/article/details/119054949

https://blog.csdn.net/FP202530/article/details/125140176

👉 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。

👉 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）：

PV的集合，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）：

VG中画出来的一块逻辑磁盘，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。

❓ 为什么需要使用逻辑卷的方式来管理磁盘

业务上使用大容量的磁盘。举个例子，我们需要在/data下挂载30TB的存储，对于单个磁盘，是无法满足要求的，因为市面上没有那么大的单块磁盘。但是如果我们使用逻辑卷，将多个小容量的磁盘聚合为一个大的逻辑磁盘，就能满足需求。
扩展和收缩磁盘。在业务初期规划磁盘时，我们并不能完全知道需要分配多少磁盘空间是合理的，如果使用物理卷，后期无法扩展和收缩，如果使用逻辑卷，可以根据后期的需求量，手动扩展或收缩。

2. 新增磁盘验证

1️⃣ 添加一块新磁盘

在这里插入图片描述

2️⃣ 查看新增磁盘信息

[root@node2 ~]# ll /sys/class/scsi_host
总用量 0
lrwxrwxrwx 1 root root 0 7月  16 14:31 host0 -> ../../devices/pci0000:00/0000:00:10.0/host0/scsi_host/host0
lrwxrwxrwx 1 root root 0 7月  16 14:31 host1 -> ../../devices/pci0000:00/0000:00:07.1/ata1/host1/scsi_host/host1
lrwxrwxrwx 1 root root 0 7月  16 14:31 host2 -> ../../devices/pci0000:00/0000:00:07.1/ata2/host2/scsi_host/host2
# 重新扫描SCSI总线添加设备，不重启检测新增磁盘
for i in {0..2}; do echo "- - -" > /sys/class/scsi_host/host$i/scan; done

# 查看磁盘信息
[root@node2 ~]# lsblk 
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-root 253:0    0   17G  0 lvm  /
  └─centos-swap 253:1    0    2G  0 lvm  [SWAP]
sdb               8:16   0   10G  0 disk 
sr0              11:0    1  4.2G  0 rom

3️⃣ 创建PV

在创建 PV 之前可以对磁盘进行分区，也可以不分区，本次验证不进行分区。

使用 fdisk /dev/sdb 进行分区

# 新建 PV
[root@node2 ~]# pvcreate /dev/sdb
  Physical volume "/dev/sdb" successfully created.

# 查看 PV 信息
[root@node2 ~]# pvdisplay /dev/sdb
  --- Physical volume --- 
  "/dev/sdb" is a new physical volume of "10.00 GiB"
  --- NEW Physical volume ---
  PV Name               /dev/sdb
  VG Name               
  PV Size               10.00 GiB
  Allocatable           NO
  PE Size               0   
  Total PE              0
  Free PE               0
  Allocated PE          0
  PV UUID               7muupY-s6xl-hkcg-fmfP-Gf7q-U4eh-SdrK70

在这里插入图片描述

4️⃣ 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）。PE大，读取速度快，但浪费空间。反之，读取速度慢，但节省空间。

[root@node2 ~]# vgcreate vg_data /dev/sdb
  Volume group "vg_data" successfully created
[root@node2 ~]# vgdisplay vg_data
  --- Volume group ---
  VG Name               vg_data
  System ID             
  Format                lvm2
  Metadata Areas        1
  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                1
  Act PV                1
  VG Size               <10.00 GiB
  PE Size               4.00 MiB
  Total PE              2559
  Alloc PE / Size       0 / 0   
  Free  PE / Size       2559 / <10.00 GiB
  VG UUID               doqU2V-DWnZ-knwI-e7rT-GU1w-TGq8-Sc6RPs

在这里插入图片描述

5️⃣ 创建逻辑卷 LV

参数	说明
-n	指定逻辑卷名称，示例：-n lv_data
-L	指定逻辑卷的大小，如 -L 1G
-l	使用LE个数来指定逻辑卷的大小，如 -l 200，表示使用200个LE来创建逻辑卷，一般的我们最常用的是-L 来直接指定逻辑卷大小即可。说明: PE是在卷组中的叫法，而LE是在逻辑卷中的叫法，两者是一一对应的。 -l参数还有一种直接使用剩余空间的百分比的形式来给定大小，如 -l +100%FREE 示例：将 vg 总大小 Total PE 全部分配给 LV lvcreate -n lv_data -l 2559 vg_data

# 新建 LV 并指定大小
[root@node2 ~]# lvcreate -n lv_data -L 1G vg_data
  Logical volume "lv_data" created.
# 查看 LV 信息
[root@node2 ~]# lvs
  LV      VG      Attr       LSize   Pool Origin Data%  Meta%  Move Log Cpy%Sync Convert
  root    centos  -wi-ao---- <17.00g                                                    
  swap    centos  -wi-ao----   2.00g                                                    
  lv_data vg_data -wi-a-----   1.00g
  

# 可以使用 -l 将所有的空余 PE 全部分给 LV
lvcreate -l 100%FREE -n lv_data vg_data

在这里插入图片描述

# 新建完成之后，使用 vgdisplay 查看剩余大小
[root@node2 ~]# vgdisplay vg_data
  --- Volume group ---
  VG Name               vg_data
  System ID             
  Format                lvm2
  Metadata Areas        1
  Metadata Sequence No  2
  VG Access             read/write
  VG Status             resizable
  MAX LV                0
  Cur LV                1
  Open LV               0
  Max PV                0
  Cur PV                1
  Act PV                1
  VG Size               <10.00 GiB
  PE Size               4.00 MiB
  Total PE              2559
  Alloc PE / Size       256 / 1.00 GiB
  Free  PE / Size       2303 / <9.00 GiB
  VG UUID               doqU2V-DWnZ-knwI-e7rT-GU1w-TGq8-Sc6RPs

在这里插入图片描述

6️⃣ 磁盘格式化与挂载

格式化

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。

# 或者使用 mkfs -t ext4 /dev/vg_data/lv_data 命令
[root@node2 ~]# mkfs.ext4 /dev/vg_data/lv_data 
mke2fs 1.42.9 (28-Dec-2013)
文件系统标签=
OS type: Linux
块大小=4096 (log=2)
分块大小=4096 (log=2)
Stride=0 blocks, Stripe width=0 blocks
65536 inodes, 262144 blocks
13107 blocks (5.00%) reserved for the super user
第一个数据块=0
Maximum filesystem blocks=268435456
8 block groups
32768 blocks per group, 32768 fragments per group
8192 inodes per group
Superblock backups stored on blocks: 
	32768, 98304, 163840, 229376

Allocating group tables: 完成                            
正在写入inode表: 完成                            
Creating journal (8192 blocks): 完成
Writing superblocks and filesystem accounting information: 完成

挂载

# 新建挂载目录
mkdir /demo

# 挂载
mount /dev/vg_data/lv_data /demo

在这里插入图片描述

自动挂载

# 编辑 /etc/fstab 配置文件，每次启动时会自动挂载
vim /etc/fstab
# 在文件中新增配置信息，格式参照默认配置格式
/dev/mapper/vg_data-lv_data /demo               ext4    defaults        0 0

在这里插入图片描述

3. 磁盘扩容

1️⃣ 逻辑卷 LV 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。

在这里插入图片描述

VG 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

注：建议先取消磁盘挂载之后在进行扩容操作

# 注：这里少了一个 + 号，是错误的，并没有添加成功。
[root@node2 ~]# lvextend -L 1G /dev/vg_data/lv_data 
  New size (256 extents) matches existing size (256 extents).

# 成功如下
[root@node2 ~]# lvextend -L +500M /dev/vg_data/lv_data 
  Size of logical volume vg_data/lv_data changed from 1.00 GiB (256 extents) to <1.49 GiB (381 extents).
  Logical volume vg_data/lv_data successfully resized.

# 可以使用 -l 将剩余所有的 VG 大小分配给 LV
lvextend -l +100%FREE /dev/vg_data/lv_data

在这里插入图片描述

调整逻辑卷文件系统大小，查看调整后大小

[root@node2 ~]# resize2fs /dev/vg_data/lv_data 
resize2fs 1.42.9 (28-Dec-2013)
Filesystem at /dev/vg_data/lv_data is mounted on /demo; on-line resizing required
old_desc_blocks = 1, new_desc_blocks = 1
The filesystem on /dev/vg_data/lv_data is now 390144 blocks long.

# 参数说明
resize2fs命令          针对的是ext2、ext3、ext4文件系统
xfs_growfs命令         针对的是xfs文件系统

在这里插入图片描述

2️⃣ 卷组 VG 扩容

上述在扩容 LV 时，如果 VG 没有足够的大小时，则需要对 VG 进行扩容

vgextend：用于扩展卷组的磁盘空间。当创建了新的物理卷，并需要将其添加到已有卷组中时，可以使用该命令。

命令格式：vgextend [需要扩展的卷组名称] [新添加的物理卷(PV)]

示例：vgextend vg_data /dev/sdc

新增一块新磁盘

在这里插入图片描述

扩容 VG

# 扩容 VG
[root@node2 ~]# vgextend vg_data /dev/sdc
  Physical volume "/dev/sdc" successfully created.
  Volume group "vg_data" successfully extended

# 查看扩容后 VG 大小
[root@node2 ~]# vgs
  VG      #PV #LV #SN Attr   VSize   VFree 
  centos    1   2   0 wz--n- <19.00g     0 
  vg_data   2   1   0 wz--n-  12.99g 11.50g

# 查看扩容后 PV 情况
[root@node2 ~]# pvs
  PV         VG      Fmt  Attr PSize   PFree 
  /dev/sda2  centos  lvm2 a--  <19.00g     0 
  /dev/sdb   vg_data lvm2 a--  <10.00g <8.51g
  /dev/sdc   vg_data lvm2 a--   <3.00g <3.00g

在这里插入图片描述

4. 磁盘缩容

逻辑卷 LV 缩容

注：一般情况下不会进行磁盘的缩容操作，此次试验是做验证使用

# 这里没有 -(减号) 则说明是缩容至指定大小
lvreduce -L 1G -r /dev/vg_data/lv_data

# 这里带有 -(减号) 则说明是缩容指定大小
lvreduce -L -200M -r /dev/vg_data/lv_data

如果不使用 -r 选项，则需要卸载挂载点再使用 resize2fs 调整

# 正确操作
#卸载挂载
umount /dev/vg_data/lv_data

#运行e2fsck 检测文件系统
# 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
e2fsck -f /dev/vg_data/lv_data 
resize2fs /dev/vg_data/lv_data 500M
lvreduce -L 500M /dev/vg_data/lv_data
mount /dev/vg_data/lv_data /demo

5. 磁盘删除

1️⃣ 删除逻辑卷 LV

需要卸载挂载的磁盘

[root@node2 ~]# lvremove /dev/vg_data/lv_data 
Do you really want to remove active logical volume vg_data/lv_data? [y/n]: y
  Logical volume "lv_data" successfully removed

在这里插入图片描述

2️⃣ 删除卷组 VG

# 查看现有 VG 信息
[root@node2 ~]# vgs
  VG      #PV #LV #SN Attr   VSize   VFree 
  centos    1   2   0 wz--n- <19.00g     0 
  vg_data   2   0   0 wz--n-  12.99g 12.99g

# 删除指定 VG
vgremove vg_data

# 移除 VG 中指定的 PV
vgreduce vg_data /dev/sdc

在这里插入图片描述

3️⃣ 删除 PV

# 查看现有 PV 信息
[root@node2 ~]# pvs
  PV         VG      Fmt  Attr PSize   PFree  
  /dev/sda2  centos  lvm2 a--  <19.00g      0 
  /dev/sdb   vg_data lvm2 a--  <10.00g <10.00g
  /dev/sdc   vg_data lvm2 a--   <3.00g  <3.00g

# 删除指定 PV
pvremove /dev/sdc

在这里插入图片描述

6. 利用工具进行磁盘检测

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。

1️⃣ 安装

yum -y install system-storage-manager

2️⃣ 列出设备信息

ssm list dev

在这里插入图片描述

3️⃣ 列出存储池信息

ssm list pool

在这里插入图片描述

4️⃣ 列出卷信息

ssm list vol

在这里插入图片描述

5️⃣ 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

# 示例
ssm create -s 1G -n lv_demo --fstype ext4 -p vg_demo /dev/sd[c-d] /demo

在这里插入图片描述

Linux LVM 详解

1️⃣ 添加一块新磁盘

2️⃣ 查看新增磁盘信息

3️⃣ 创建PV

4️⃣ 创建卷组 VG

5️⃣ 创建逻辑卷 LV

6️⃣ 磁盘格式化与挂载

1️⃣ 逻辑卷 LV 扩容

2️⃣ 卷组 VG 扩容

1️⃣ 删除逻辑卷 LV

2️⃣ 删除卷组 VG

3️⃣ 删除 PV

1️⃣ 安装

2️⃣ 列出设备信息

3️⃣ 列出存储池信息

4️⃣ 列出卷信息

5️⃣ SSM创建LVM

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