LVM逻辑卷理论及配置

LVM的概念

LVM 是 Logical Volume Manager 的简称，译为中文就是逻辑卷管理。它是 Linux 系统对磁盘分区的一种管理机制。

LVM 是在硬盘分区之上建立一个逻辑层，这个逻辑层让多个硬盘或分区看起来像一块逻辑硬盘，然后将这块逻辑硬盘分成逻辑卷之后使用，从而大大提高了分区的灵活性。我们把真实的物理硬盘或分区称作物理卷（PV）；由多个物理卷组成一块大的逻辑硬盘，叫作卷组（VG）；将卷组划分成多个可以使用的分区，叫作逻辑卷（LV）。而在 LVM 中最小的存储单位不再是 block，而是物理扩展块（Physical Extend，PE）。我们通过图 1 看看这些概念之间的联系。

• 物理卷（Physical Volume，PV）：就是真正的物理硬盘或分区。
• 卷组（Volume Group，VG）：将多个物理卷合起来就组成了卷组。组成同一个卷组的物理卷可以是同一块硬盘的不同分区，也可以是不同硬盘上的不同分区。我们可以把卷组想象为一块逻辑硬盘。
• 逻辑卷（Logical Volume，LV）：卷组是一块逻辑硬盘，硬盘必领分区之后才能使用，我们把这个分区称作逻辑卷。逻辑卷可以被格式化和写入数据。我们可以把逻辑卷想象为分区。
• 物理扩展（Physical Extend，PE）：PE 是用来保存数据的最小单元，我们的数据实际上都是写入 PE 当中的。PE 的大小是可以配置的，默认是 4MB。

建立 LVM 的步骤：

1. 把物理硬盘分成分区，当然也可以是整块物理硬盘；
2. 把物理分区建立为物理卷（PV），也可以直接把整块硬盘都建立为物理卷。
3. 把物理卷整合为卷组（VG）。卷组就已经可以动态地调整大小了，可以把物理分区加入卷组，也可以把物理分区从卷组中删除。
4. 把卷组再划分为逻辑卷（LV），当然逻辑卷也是可以直接调整大小的。我们说逻辑卷可以想象为分区，所以也需要格式化和挂载。

硬盘分区

首先建立所需的物理分区，创建方式就是使用 fdisk 交互命令。需要注意的是，分区的系统 ID 不再是 Linux 默认的分区 ID 83，而要改成 LVM 的 ID 8e。在 /dev/sdb 硬盘中还有空闲空间，在这块硬盘中新建立 3 个分区，每 个分区的大小为 1GB。命令如下：

[root@localhost ~]# fdisk /dev/sdb #建立分区的命令省略

Command {m for help): p

………………

#建立了/dev/sdb5 ~ 7三个分区

Command (m for help): t

Partition number (1-7): 5

Hex code (type L to list codes): 8e

Changed system type of partition 5 to 8e (Linux LVM)

#把/dev/sdb5的分区ID改为8e，其他两个分区照做，改好后，查询结果如下：

Command (m for help): p //查看结果

Command (m for help): w //一定记得保存退出

[root@localhost ~]# partprobe #记得重新读取分区表，否则重启系统

建立物理卷

建立物理卷的命令如下：

[root@localhost ~]# pvcreate [设备文件名]

[root@localhost ~]# pvcreate /dev/sdb

在我们的使用中要把分区建立成物理卷，所以执行以下命令：

[root@localhost ~]# pvcreate /dev/sdb5

Writing physical volume data to disk "/dev/sdb5" Physical volume "/dev/sdb5" successfully created

查看物理卷

查看物理卷的命令有两个，第一个是 pvscan，用来查询系统中哪些硬盘或分区是物理卷。命令如下：

[root@localhost ~]# pvscan

PV /dev/sdb5 Ivm2 [1.01 GiB]

PV /dev/sdb6 Ivm2 [1.01 GiB]

PV /dev/sdb7 Ivm2 [1.01 GiB]

Total: 3 [3.03 GiB] /in no VG: 0 [0 ] / in no VG: 3 [3.03 GiB]

可以看到，在我们的系统中，/dev/sdb5~7 这三个分区是物理卷。最后一行的意思是：共有 3 个物理卷[大小]/使用了 0 个卷[大小]/空闲 3 个卷[大小]。

第二个查询命令是 pvdisplay，它可以查看到更详细的物理卷状态，命令如下：

[root@localhost ~]# pvdisplay

"/dev/sdb5" is a new physical volume of "1.01 GiB"

—NEW Physical volume 一

PV Name /dev/sdb5

#PV名

VG Name

#属于的VG名，还没有分配，所以空白

PV Size 1.01 GiB

#PV 的大小

Allocatable NO

#是否已经分配

PE Size 0

#PE大小，因为还没有分配，所以PE大小也没有指定

Total PE 0

#PE总数

Free PE 0

#空闲 PE数

Allocated PE 0

#可分配的PE数

PV UUID CEsVz3-t0sD-e1w0-wkHZ-iaLq-06aV-xtQNTB

#PV的UUID

…其它两个PV省略…

删除物理卷

如果不再需要物理卷，则使用 pvremove 命令删除，命令如下：

[root@localhost ~]# pvremove /dev/sdb7

Labels on physical volume "/dev/sdb7" successfully wiped

在删除物理卷时，物理卷必须不属于任何卷组，也就是需要先将物理卷从卷组中删除，再删除物理卷。其实所有的删除就是把创建过程反过来，建立时不能少某个步骤，删除时也同样不能跳过某一步直接删除。

建立卷组

[root@localhost ~]# vgcreate [选项] 卷组名 物理卷名

选项：

• -s PE 大小：指定 PE 的大小，单位可以是 MB、GB、TB 等。如果不写，则默认 PE 大小是 4MB；

[root@localhost ~]# vgcreate -s 8MB scvg/dev/sdb5 /dev/sdb6

Volume group "scvg" successfully created

我们把/dev/sdb和/dev/sdb6两个物理卷加入了卷组scvg，并指定了PE的大小是8MB

查看卷组

查看卷组的命令同样有两个：vgscan 命令主要用于査看系统中是否有卷组；而 vgdisplay 命令则用于査看卷组的详细状态。命令如下：

[root@1ocalhost ~]# vgscan

Reading all physical volumes. This may take a while...

Found volume group "scvg" using metadata type lvm2 #scvg卷组确实存在

[root@localhost ~]# vgdisplay

---Volume group ---

VG Name scvg 卷组名

System ID

Format lvm2

Metadata Areas 2

Metadata Sequence No 1

VG Access read/write

#卷组访问状态

VG Status resizable

#卷组状态

MAX LV 0

#最大逻辑卷数

Cur LV 0

Open LV 0

Max PV 0

#最大物理卷数

Cur PV 2

#当前物理卷数

Act PV 2

VG Size 2.02 GiB

#卷组大小

PE Size 8.00 MiB

#PE大小

Total PE 258

#PE总数

Alloc PE / Size 0/0

#已用 PE 数量/大小

Free PE / Size 258 / 2.02GiB

#空闲PE数量/大小

VG UUID Fs0dPf-LV7H-0Ir3-rthA-3UxC-LX5c-FLFriJ

增加卷组容量

我们现在要把 /dev/sdb7 加入卷组，使用的命令是 vgextend。命令如下：

[root@localhost ~]# vgextend scvg /dev/sdb7

Volume group "scvg" successfully extended

#把/dev/sdb7物理卷也加入scvg卷组

[root@localhost ~]# vgdisplay

---Volume group ---

VG Name scvg

System ID

Format lvm2

Metadata Areas 3

Metadata Sequence No 2

VG Access read/write

VG Status resizable

MAX LV 0

Cur LV 0

Open LV 0

Max PV 0

Cur PV 3

Act PV 3

VG Size 3.02 GiB

#卷组容量增加

PE Size 8.00 MiB

Total PE 387

#PE 总数增加

Alloc PE / Size 0/0

Free PE / Size 387 / 3.02 GiB

VG UUID Fs0dPf-LV7H-0Ir3-rthA-3UxC-LX5c-FLFriJ

减少卷组容量

使用 vgreduce 命令在卷组中删除物理卷。命令如下：

[root@localhost ~]# vgreduce scvg /dev/sdb7

Removed "/dev/sdb7" from volume group "scvg"

#在卷组中删除/dev/sdb7物理卷

[root@localhost ~]# vgreduce -a

#删除所有未使用的物理卷

删除卷组

删除卷组的命令是 vgremove。命令如下：

[root@localhost ~]# vgremove scvg

Volume group "scvg" successfully removed

只有在删除卷组之后，才能删除物理卷。还要注意的是，scvg 卷组中还没有添加任何逻辑卷，如果拥有了逻辑卷，则记得先删除逻再删除卷组。再次强调，删除就是安装的反过程，每一步都不能跳过。

建立逻辑卷

我们现在已经建立了 3GB 大小的卷组 scvg，接下来需要在卷组中建立逻辑卷。命令格式如下：

[root@localhost ~]# lvcreate [选项] [-n 逻辑卷名] 卷组名

选项：

• -L 容量：指定逻辑卷大小，单位为 MB、GB、TB 等；
• -l 个数：按照 PE 个数指定逻辑卷大小，这个参数需要换算容量，太麻烦；
• -n 逻辑卷名：指定逻辑卷名；

我们建立一个 1.5GB 大小的 lamplv 逻辑卷，命令如下：

[root@localhost ~]# lvcreate -L 1.5G -n lamplv scvg

Logical volume "lamplv" created

#在scvg卷组中建立一个1.5GB大小的lamplv逻辑卷

建立完逻辑卷，还要在格式化和挂载之后才能正常使用。格式化和挂载命令与操作普通分区时是一样的，不过需要注意的是，逻辑卷的设备文件名是"/dev/卷组名/逻辑卷名"，如逻辑卷 lamplv 的设备文件名就是"/dev/scvg/lamplv"。具体命令如下：

[root@localhost ~]# mkfs -t ext4 /dev/scvg/lamplv

#格式化

[root@localhost ~]# mkdir /disklvm

[root@localhost ~]# mount /dev/scvg/lamplv /disklvm/

#建立挂载点，并挂载

[root@localhost ~]# mount

…省略部分输出…

/dev/mapper/scvg-lamplv on /disklvm type ext4(rw)

#已经挂载了

当然，如果需要开机后自动挂载，则要修改 /etc/fstab 文件。

# /etc/fstab

# Created by anaconda on Fri Mar 29 23:29:08 2019

#

# Accessible filesystems, by reference, are maintained under '/dev/disk'

# See man pages fstab(5), findfs(8), mount(8) and/or blkid(8) for more info

#

/dev/mapper/centos-root / xfs defaults 0 0

UUID=d300a7c9-92a5-4e90-8001-970adab0c62e /boot xfs defaults 0 0

/dev/mapper/centos-swap swap swap defaults 0 0

/dev/mapper/mysqldata-mysql /mysqldata ext4 defaults 0 0

查看逻辑卷

查看命令同样有两个，第一个命令 lvscan 只能看到系统中是否拥有逻辑卷，命令如下：

[root@localhost ~]# lvscan

ACTIVE '/dev/scvg/lamplv' [1.50 GiB] inherit

#能够看到激活的逻辑卷，大小是1.5GB

第二个命令 lvdisplay 可以看到逻辑卷的详细信息，命令如下：

[root@localhost ~]# lvdisplay

---Logical volume---

LV Path /dev/scvg/lamplv

逻辑卷的设备文件名

LV Name lamplv

#逻辑卷名

VG Name scvg

#所属的卷组名

LV UUID 2kyKmn-Nupd-CldB-8ngY-NsI3-b8hV-QeUuna

LV Write Access read/write

LV Creation host, time localhost, 2013-04-18 03:36:39 +0800

LV Status available

# open 1

LV Size 1.50 GiB

#逻辑卷大小

Current LE 192

Segments 2

Allocation inherit

Read ahead sectors auto

-currently set to 256

Block device 253:0

调整逻辑卷大小

我们可以使用 lvresize 命令调整逻辑卷的大小，不过我们一般不推荐减少逻辑卷的空间，因为这非常容易导致逻辑卷中的文件系统的数据丟失。所以，除非我们已经备份了逻辑卷中的数据，否则不要减少逻辑卷的空间。

lvresize 命令格式如下：

[root@localhost ~]# lvresize [选项] 逻辑卷的设备文件名

选项：

• -L 容量：安装容量调整大小，单位为 KB、GB、TB 等。使用 + 増加空间，- 代表减少空间。如果直接写容量，则代表设定逻辑卷大小为指定大小；
• -l 个数：按照 PE 个数调整逻辑卷大小；

[root@luohuiwei ~]# lvresize -L +100M /dev/vgdata/lvdata //增加容量

Size of logical volume vgdata/lvdata changed from 4.00 GiB (1024 extents) to <4.10 GiB (1049 extents).

Logical volume vgdata/lvdata successfully resized.

[root@luohuiwei ~]# df -H

Filesystem Size Used Avail Use% Mounted on

/dev/mapper/centos-root 19G 5.8G 13G 32% /

devtmpfs 503M 0 503M 0% /dev

tmpfs 520M 0 520M 0% /dev/shm

tmpfs 520M 7.9M 512M 2% /run

tmpfs 520M 0 520M 0% /sys/fs/cgroup

/dev/sda1 1.1G 174M 890M 17% /boot

/dev/mapper/vgdata-lvdata 4.2G 13M 4.0G 1% /data

tmpfs 104M 0 104M 0% /run/user/0

我们先在 /disklvm 分区中建立一些测试文件，一会儿调整完大小，再看看数据是否丟失了。

[root@localhost ~]# cd /disklvm/

[root@localhost disklvm]# touch testf

[root@localhost disklvm]# mkdir testd

[root@localhost disklvm]# ls

lost+found testd testf

lamplv 逻辑卷的大小是 1.5GB，而 scvg 卷组中还有 1.5GB 的空闲空间，那么增加 lamplv 逻辑卷的大小到 2.5GB。命令如下：

[root@localhost disklvm]# lvresize -L 2.5G /dev/scvg/lamplv

Extending logical volume lamplv to 2.50 GiB Logical volume lamplv successfully resized

#增加lamplv逻辑卷的大小到2. 5GB，当然命令也可以这样写

[roots localhost disklvm] # lvresize -L +1G /dev/scvg/lamplv

[root@localhost disklvm]# lvdisplay

---Logical volume ---

LV Path /dev/scvg/lamplv

LV Name lamplv

VG Name scvg

LV UUID 2kyKmn-Nupd-CldB-8ngY-Ns13-b8hV-QeUuna

LV Write Access read/write

LV Creation host, time localhost, 2013-04-18 03:36:39 +0800 LV Status available

# open 1

LV Size 2.50 GiB

#大小改变了

Current LE 320

Segments 3

Allocation inherit

Read ahead sectors auto

-currently set to 256

Block device 253:0

逻辑卷的大小已经改变了，但是好像有如下一些问题：

[root@localhost disklvm]# df -h /disklvm/

文件系统 容量 已用 可用 已用% ％挂载点

/dev/mapper/scvg-lamplv 1.5G 35M 1.4G 3%/ disklvm

怎么 /disklvm 分区的大小还是 1.5GB 啊？刚刚只是逻辑卷的大小改变了，如果要让分区使用这个新逻辑卷，则还要使用 resize2fs 命令来调整分区的大小。不过这里就体现出了 LVM 的优势：我们不需要卸载分区，直接就能调整分区的大小。

resize2fs命令的格式如下：

[root@localhost ~]# resize2fs [选项] [设备文件名] [调整的大小]

选项：

• -f：强制调整；
• 设备文件名：指定调整哪个分区的大小；
• 调整的大小：指定把分区调整到多大，要加 M、G 等单位。如果不加大小，则会使用整个分区；
• 使用 resize2fs或xfs_growfs 对挂载目录在线扩容 resize2fs 针对文件系统ext2 ext3 ext4 xfs_growfs 针对文件系统xfs

我们已经把逻辑卷调整到 2.5GB，这时就需要把整个逻辑卷都加入 /disklvm 分区中，命令如下：

[root@localhost ~]# resize2fs /dev/scvg/lamplv

resize2fs 1.41.12(17-May-2010)

Filesystem at /dev/scvg/lamplv is mounted on/ disklvm; on-line resizing required

old desc_blocks = 1, new_desc_blocks = 1

Performing an on-line resize of/dev/scvg/lamplv to 655360 (4k) blocks.

The filesystem on /dev/scvg/lamplv is now 655360 blocks long.

#已经调整了分区大小

[root@localhost ~]# df -h /disklvm/

文件系统 容量 已用 可用 已用% %挂载点

/dev/mapper/scvg-lamplv 2.5G 35M 2.4G 2% /disklvm

#分区大小已经是2.5GB 了

[root@localhost ~]# ls /disklvm/

lost+found testd testf

#而且数据并没有丟失

如果要减少逻辑卷的容量，则只需把增加步骤反过来再做一遍就可以了。不过我们并不推荐减少逻辑卷的容量，因为这有可能导致数据丟失。

删除逻辑卷

删除了逻辑卷，其中的数据就会丟失，所以要确定你真的需要删除这个逻辑卷。命令格式如下：

[root@localhost ~]#lvremove 逻辑卷的设备文件名

我们删除 lamplv 逻辑卷，记得在删除时要先卸载。 命令如下：

[root@localhost ~]# umount /dev/scvg/lamplv

[root@localhost ~]# Ivremove /dev/scvg/lamplv

Do you really want to remove active logical volume lamplv? [y/n]: n

#如果这里选择y，就会执行删除操作，逻辑卷内的所有数据都会被清空

Logical volume lamplv not removed