Linux文件系统-LVM逻辑卷

LVM（Logical Volume Manager）卷组管理器，通过对底层物理磁盘的封装，可以将多块物理磁盘组合成逻辑资源池，提供给上层应用使用（如文件系统）. LVM的好处是，可以跨物理硬盘为文件系统提供容量，并且可以动态进行分区容量的调整，而不会损坏原有的文件系统.

物理磁盘 ：物理存储介质，可以是整块物理存储或一个分区.

物理卷PV（physical volume） ：LVM要使用物理磁盘，在物理磁盘的头部写入lvm标签头，就创建了一个PV，PV是组成VG的基本单元.

卷组VG（Volume Group） ：VG相当于非LVM系统中的物理硬盘，一个卷组VG由一个或多个PV组成，形成一个存储资源池.

逻辑卷LV（logical volume） ：LV相当于非LVM系统中的硬盘分区，LV建立在卷组VG之上，文件系统建立在LV之上.

物理块PE（physical Extent） ：创建LV时可以分配的最小存储单元，大小可以指定，默认为4MB

如上是从物理磁盘到lvm逻辑卷的创建过程及映射关系，lv01、lv02被创建后，通过device-mapper映射为逻辑块设备（块设备路径/dev/vg01/lv01、/dev/vg01/lv02），供文件系统使用，通过mkfs.ext4 /dev/vg01/lv02可创建ext4文件系统.

元数据主要是两部分，PV header + metadata，位置一般是在PV的0~2048 sector中，从2048 sector开始是数据区域.

通过pvcreate创建pv时，会将pv header写入物理磁盘，位置一般是在磁盘的第二个sector（512B/sector），lvm扫描磁盘时，通过pv header来识别PV.

pv header主要信息包括，pv uuid、元数据位置和metadata位置.

pv header实例:

metadata记录的是vg和lv的配置信息，以ASCII码的方式写入metadata区域；vg和lv的每次配置变更，都会以追加的方式写入metadata区域，并打上时间戳，该区域写满后，新的变更记录会覆盖最早的一次记录. 进行vgscan时，猜测应该是通过读取最新一次的配置记录，进行激活.

vg配置信息，主要是包含的pv信息.

lv配置信息，主要是lv的起始位置和PE大小.

实例：

pvcreate /dev/vdb1

pvcreate /dev/vdb2

pvcreate /dev/vdb3

vgcreate /dev/vdb1 /dev/vdb2 /dev/vdb3

vgcreate wan /dev/vdb1 /dev/vdb2 /dev/vdb3

lvcreate -L 300M -n lv01 wan

将PV的前2048个sector通过dd拷贝出来，用cat查看如下.

假设我们有一块磁盘 /dev/sdb1 作为应用数据盘使用，以此为例创建lvm分区

先创建物理卷PV，命令： pvcreate /dev/sdb1

创建卷组VG,卷组命名为kylin，命令：vgcreate kylin /dev/sdb1

在VG中创建逻辑分区LV，命令：lvcreate -L 30G -n test kylin

创建逻辑分区后，进行格式化，然后便可以挂载使用.

mkfs.ext4 /dev/kylin/test

mount /dev/kylin/test /data

假设我们在上述基础上，又获得一块磁盘/dev/sdc1进行扩容，将磁盘容量增加到LV分区/dev/kylin/test中，具体 *** 作如下.

先创建物理卷PV，命令： pvcreate /dev/sdc1

将/dev/sdc1添加进VG kylin，命令：vgextend kylin /dev/sdc1

增加LV分区容量，命令：lvextend -L +30G /dev/kylin/test

lvm卷组配置备份

lvm的配置信息默认在/etc/lvm/backup、/etc/lvm/archive/两个目录存在备份，当lvm元数据损坏，lvm卷组读取异常时，可通过备份文件进行恢复.

/etc/lvm/backup: 保留了当前配置的备份

/etc/lvm/archive/：保留了每次配置更新前的备份

实例演示

逻辑卷/dev/wan/lv01

在/dev/wan/lv01上创建文件系统

挂载并创建文件

覆盖/dev/vdb1、/dev/vdb2的lvm元数据，并重启系统，vg已不能识别

通过pvcreate命令修复pv header 和metadata数据.

激活逻辑卷

挂载/dev/wan/lv01成功，说明成功修复

Linux和Windows都采用了MBR的磁盘管理方法，也就是先对一个硬盘进行分区，在对这个一般光盘进行格式化的方法；他们的区别是： Linux系统，是先进行磁盘分区，如果需要使用该分区，将其挂载到对应目录即可；而Windows则是自动将所有分区挂载好 传统的磁盘管理的缺点：不方便进行分区扩充、容易导致文件系统崩溃、不适用于作为生产环境的服务器、拷贝分区的时候要求强制卸载磁盘分区，分区转移时耗费的时间长；

LVM磁盘管理技术 是Linux环境下对磁盘管理的一种技术，是通过一个建立在硬盘和分区之上的逻辑层来提高磁盘分区的灵活性

物理卷（PV）：就是真正的物理硬盘或物理分区

卷组（VG）：是将多个物理硬盘整合到一起形成的逻辑卷组；也可以视作一块逻辑硬盘

逻辑卷（LV）：卷组是一块逻辑硬盘，逻辑硬盘必须分区之后才能使用；逻辑卷可以视作是卷组的逻辑分区

物理扩展（PE）：物理扩展是用来保存数据的最小单元

系统首先把物理硬盘合并为卷组；再通过卷组分区；将卷组（逻辑硬盘）分成逻辑分区（逻辑卷）进行使用；

把物理硬盘分成分区，也可以使用一整块的物理硬盘；把物理硬盘分区建立为物理卷（PV）也可以把整块物理硬盘都建立为物理卷；把刚刚划分的物理卷合为卷组（VG）卷组就已经可以动态的调整大小了，最后把卷组划分成逻辑卷，其中逻辑卷也是可以随时划分大小的

pvcreate命令在系统中一般用于创建物理卷；

语法结构

在使用这个命令的时候不要对存放Linux系统的盘符进行进行使用；我们在创建物理卷的时候都是对逻辑分区进行创建的；扩展分区（Extend）不能进行创建物理卷

pvdisplay 命令用于查看当前的分区情况

语法格式以及常用参数：

查看我们刚刚创建的物理卷

pvremove命令常用于删除对应的物理卷

语法结构：

删除我们刚刚创建的物理卷

vgcreate 命令的作用是将一个或多个物理卷整合成一个卷组；在创建卷组之前我们需要保证系统中有足够的除系统存放卷本身的物理卷（使用pvscan查看）需要注意的是，存放Linux的系统物理卷不能被划分到自定义卷组中、 常用参数：-s：设定PE（最小物理存储单元）的大小、-l：最大逻辑卷数量、-p：允许存在的最大物理卷数量

语法结构：

将我们刚刚创建物理卷添加到卷组之中

vgdisplay 这个命令可以用来查看我们创建的卷组； 常见的参数 -s 卷组信息以短格式输出 ；vgdisplay可以查看对应卷组的简短信息，所以相对于pvdisplay用处又大了那么一点

语法格式：

查看刚刚创建的卷组和某一个卷组的信息

同样：vgscan 命令也可以查看当前卷组使用情况的简短信息

vgremove 命令的作用是删除指定的卷组

语法结构：

删除我们刚刚创建的卷组

注意：当删除含有逻辑卷的卷组的时候系统会提示是否删除对应卷组和对应逻辑卷，只有在两个都输入：y之后系统才会删除对应的卷组

lvcreate 命令作用是在一个指定的卷组中创建一块逻辑卷，前提是要求有指定的卷组； 常用参数：-L：规定创建的逻辑卷大小（直接写大小就可以）、-l：通过PE划分逻辑卷的大小（后面接的数字是PE的个数）

语法结构：

在指定的卷组里创建逻辑卷

lvdisplay 命令可用于查看逻辑卷的详细信息，也可以用来查看指定逻辑卷的详细信息 参数：-m：查看对应逻辑卷的挂载信息

语法结构：

检查指定的逻辑卷，并查看指定逻辑卷的挂载信息：

管理逻辑卷大小的常用命令是lvextend 命令和 lvreduce 命令分别表示逻辑卷大小的扩充和减少， 其中lvextend命令表示逻辑卷大小扩充，常用参数 -L（指的是扩充的具体大小）、-l（指的是扩充的LE块数量）；lvextend命令表示逻辑卷大小的减小，常用参数-L（指的是减小的具体大小）、-l（指的是减小的LE块数量）

语法结构：

对我们指定的两个逻辑卷分别进行容量的增加和减少，并挂载对应的逻辑卷

每个Linux使用者在安装Linux时都会遇到这样的困境：在为系统分区时，如何精确评估和分配各个硬盘分区的容量，因为系统管理员不但要考虑到当前某个分区需要的容量，还要预见该分区以后可能需要的容量的最大值。如果估计不准确，当遇到某个分区不够用时管理员可能甚至要备份整个系统、清除硬盘、重新对硬盘分区，然后恢复数据到新分区

逻辑卷管理器LVM（Logicl Volume Manager），通过使用逻辑卷管理器对硬盘存储设备进行管理，可以实现硬盘空间的动态划分和调整，而且可以将零碎的空间进行整合

• 物理卷（PV－Physical Volume）

物理卷在逻辑卷管理中处于最底层，它可以是实际物理硬盘上的分区，也可以是整个物理硬盘

• 卷组（VG－Volumne Group）

卷组建立在物理卷之上，一个卷组中至少要包括一个物理卷，在卷组建立之后可动态添加物理卷到卷组中。一个逻辑卷管理系统工程中可以只有一个卷组，也可以拥有多个卷组

• 逻辑卷（LV－Logical Volume）

逻辑卷建立在卷组之上，卷中的未分配空间可以用于建立新的逻辑卷，逻辑卷建立后可以动态地扩展和缩小空间。系统中的多个逻辑卷可以属于同一个卷组，也可以属于不同的多个卷组

逻辑卷管理器和是主分区还是逻辑分区没有关系

vgdisplay 里的PE Size是指逻辑卷的最小单位。假设PE Size是4M；比如我向里写东西。我一个文件可能只占用1B的容量，但是我先占上4M，其他的也是，不足4M我也先占上4M。等到每个块都用了，但是每个块都有剩余位置的时候，会把每个区的剩余位置都拼凑一下，以供使用。但是只要还有没被占用的块，都不会使用用过的块。逻辑卷大小为这个PE Size的整数倍

处在它所在的文件夹的时候是无法卸载的

我现在想创建两个卷组，vg1和vg2。sdc1和sdc2给vg1，sdc3和sdc4给vg2

修改卷组属性，用来设置卷组是否处于活动状态，活跃状态的时候卷组无法被删除，非活动状态的卷组才能被删除掉。VG Status：resizable是表示可被调整大小的状态。lvremove时有可能因为逻辑卷里东西过多导致删除逻辑卷的时候假删除，即逻辑卷没了，但是里面东西还在，这时卷组觉得它里面还有东西，就会处于活跃状态，这时需要↓

接下来resize1要用来做块（逻辑卷）的放大，resize2要用来做块的缩小。设备放大时不论是挂载状态下或非挂载状态下都可以做放大，即在线放大。但是缩小的话设备要是非挂载的状态，即离线缩小

df -lh

发现size大小变小了。之前给的resize1是800M，resize2是784M，这里的大小表示文件系统（filesystem）大小（即这个设备能存多少东西），剩下的容量mkfs，挂载的时候都会损耗一定的容量大小。文件系统大小不会随着块的变大或缩小而改变，需要手动才能改变文件系统大小。

❉ 放大要先放大块的大小，再放大文件系统的大小

lvresize -L +200M /dev/vg3/resize1 放大逻辑卷

如果不带+，会出现warning，+时是在原有基础之上加200M，不加+的话就是将现有逻辑卷的大小调整成200M。如果比之前设置的逻辑卷小的话就证明是要将其缩小，会造成数据丢失

resize2fs /dev/vg3/resize1 调整文件系统大小，但是不会管你到底是放大还是缩小，就是将文件系统调整到它可以变大的最大程度

df -lh 看设备容量变大了

❉ 缩小的时候要先将文件系统缩小，再缩小逻辑卷的大小

umount /mnt/rs2/

resize2fs /dev/vg3/resize2 700M

出现提示 [请先输入e2fsck -f /dev/vg3/resize2 命令]，将处于多个块当中的内容整理到一起，以便进行缩小。但是也不能百分百保证数据不丢失

e2fsck -f /dev/vg3/resize2

resize2fs /dev/vg3/resize2 700M

lvresize -L 700M /dev/vg3/resize2

mount /dev/vg3/resize2 /mnt/rs2/ 重新挂载回来

df -lh 看系统里设备和文件系统挂载的使用情况

发现size变小了，缩小成功

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