Chapter10 - 管理逻辑卷管理(LVM)存储

逻辑卷管理（LVM）概念

逻辑卷和逻辑卷管理有助于更加轻松的管理磁盘空间。如果 LVM 托管的文件系统需要更多的空间，可以将其卷组中的可用空间分配给逻辑卷，并且可以调整文件系统的大小。如果磁盘开始出现错误，可以将替换磁盘注册为物理卷放入卷组中，并且逻辑卷的区块可迁移到新磁盘。

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• 物理设备是用于保留逻辑卷中所存储的存储设备。它们是块设备，可以是磁盘分区、整个磁盘、RAID阵列或SAN磁盘。设备必须初始化为 LVM 物理卷，才能与 LVM结合使用。整个”设备“将作用一个物理卷。
• 物理卷（PV）用于注册基础物理设备以便在卷组中使用。 LVM 自动将 PV划分为物理区块(PE);它们是充当 PV 是最小的存储块的小块数据。
• 卷组（VG） 是存储池，由一个或多个物理卷组成。一个PV只能分配给一个 VG ，VG 可以包含未使用的空间和任意数目的逻辑卷。
• 逻辑卷（LV）根据卷组中的空闲物理范围创建，提供应用、用户和操作系统所使用的”存储“设备。 LV是逻辑区块 （ LE）的集合， LE映射到物理区块（PV 的最小存储块）。默认情况下，每个 LE将映射到一个PE ，设置特定的 LV选项将会更改此映射；例如：镜像会导致每个 LE映射到两个 PE。

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管理逻辑卷

创建逻辑卷

创建可用的逻辑卷需要五个步骤：

1. 准备物理设备

使用 fdisk 、gdisk 或 parted 创建新分区，以便与 LVM 结合使用。在 LVM 分区上，始终将分区类型设备为 Linux LVM 。也可以使用完成的磁盘、RAID 阵列或 SAN 磁盘。

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2. 创建物理卷

使用pvcreate 为分区（或其他物理设备）添加标签，使其作为物理卷与 LVM 结合使用。会将用于存储 LVM 配置数据的一个标头直接写入到 PV ，PV 分为多个固定大小的物理范围（PE），以空格分隔多个设备名。

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此命令会将设备 /dev/vda2 和 /dev/vdb1 标记为 PV，准备好分配到卷组中。

仅当没有空闲的 PV 可以创建或扩展 VG 时，才需要创建 PV

3. 创建卷组

vgcreate 用于创建包含一个或多个物理卷的池，称为卷组。 VG 的大小由池中的物理范围的总数决定。 VG 负责通过向 LV 分配空闲 PE 来托管一个或多个逻辑卷；因此 ，在创建 LV时 ,VG 必须具有足够的空闲 PE 可用。

以 vgcreate 的参数形式，定义 VG 名称并列出一个或多个要分配给 VG 的 PV。

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此命令将创建名为 vg-alpha 的 VG ，它的大小是/dev/sda2和 /dev/vdb1 ，这两个PV的总大小（以PE单位计）

仅当没有现有 VG 时才需要创建VG.可能会出于管理原因创建额外的 VG ，用于管理 PV和 LV的使用。否则，可在需要时扩展现有 VG 以容纳新的 LV。

4. 创建逻辑卷

lvcreate 根据卷组中的可用物理范围创建新的逻辑卷。至少为 lvcreate 使用以下参数：使用 -n 选项设置 LV名称，使用 -L 选项设置 LV 大小（以字节为单位），并确定要在其中创建 LV 的 VG 名称。

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此命令将在 VG vg-alpha 中创建一个名为 hercules 的 LV ，其大小为 2GB.必须有足够的空闲物理范围来分配 2GB，如有必要会将其取整为 PE 单元大小的倍数。

有多种方式可以指定大小： -L 要求以字节或更大指定值为单位的大小。例如 M,G。-l 选项要求以物理范围数为单位进行衡量的大小。

lvcreate -L 128M,将逻辑卷的大小确定为正好 128 MiB

lvcreate -l 128,将逻辑卷的大小确定为正好128个范围（PE）的大小，大小取决于 PE 块的大小。

TIPS

不同的工具将使用传统名称 /dev/vgname/lvname 或内核设备映射程序名。 /dev/mapper/vgname-lvname 。显示逻辑卷名。

5. 添加文件系统

使用mkfs在新逻辑卷上创建文件系统（xfs,ext4）

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删除逻辑卷

删除所有逻辑卷组件需要四个步骤：

1. 准备文件系统

将必须保留的所有数据移动到另一个文件系统，然后使用 umount 卸载该文件系统。不要忘记删除与此文件系统关联的任何/etc/fstab 条目

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tips

删除逻辑卷会破坏该逻辑卷上存储的所有数据。删除逻辑卷之前，请备份或移动数据

2. 删除逻辑卷

使用 lvremove 删除不再使用的逻辑卷。使用设备名称作为参数。

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运行此命令之前，必须卸载 LV 文件系统。删除 LV 之前，将请求确认

LV 的物理范围将会被释放，并可用于分配给卷组中的现在 LV 或新 LV。

3. 删除卷组

使用vgremove删除不再需要的卷组。使用 VG 名称作为参数。

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VG 的物理卷组会被释放，并可用于分配给系统中的现在 VG 或新 VG

4. 删除物理卷

使用 pvremove 删除不再需要的物理卷。使用空格分隔的 PV 设备列表同时删除多个 PV 。PV 元数据将从分区（或磁盘）清除，分区现在已空闲，可重新分配或重新格式化。

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查看 LVM 状态信息

使用 pvdisplay 显示有关物理卷的信息。如果未随命令指定任何参数，则它将列出有关系统上所有 PV 的信息。如果参数为特定设备名称，则将仅显示特定 PV 的信息。

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1. PV Name 映射到设备名称
2. VG Name 显示将 PV 分配到的卷组。
3. PV Size 显示 PV 的物理大小，包括任何不可用的空间。
4. PE Size 是物理范围大小，它是逻辑卷中可分配的最小大小。
   1. 它也是计算以 PE 单位报告的任何值（如 Free PE）的大小时的倍数，例如：26个 PE x 4MiB（PE Size）可提供104 MiB 可用空间。逻辑卷大小将取整为 PE 单位的倍数。
5. Free PE 显示有多少 PE 单位可用于分配给新逻辑卷。

卷组

使用 vgdisplay 显示有关卷组的信息。如果没有为命令指定任何变量，则它将显示有关所有 VG 的信息， 使用 VG 名称作为变量将仅显示该特定 VG 的信息。

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1. VG Name 是此卷组的名称
2. VG Size 是存储池可用于逻辑卷分配的总大小。
3. Total PE 是以 PE 单位表示的总大小
4. Free PE /Size 显示 VG 中有多少空闲空间可用于分配给新 LV 或扩展现在 LV。

逻辑卷

使用 lvdisplay 显示有关逻辑卷的信息。同样，如果未随命令指定任何参数，则将显示有关所有 LV 的信息； 而使用 LV 设备名称任何参数将仅显示有关该特定设备的信息。

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1. LV Patch 显示此逻辑卷的设备名称；某些工具可能会将设备名报告为/dev/mapper/vgname-lvname; 两个名称都表示同一 LV
2. VG Name 显示从其分配 LV的卷组。
3. LV Size 显示 LV的总大小。使用文件系统工具检查可用空间和数据存储的已用空间。
4. Current LE 显示此 LV 使用的逻辑范围数。 LE 通常映射到 VG 中的物理范围，并因此映射到物理卷。

扩展逻辑卷

扩展和缩减卷组

可以通过添加额外的物理卷来为卷组增加更多磁盘空间。这种做法称为扩展卷组。由额外的物理卷提供的新物理区段可以分配给逻辑卷。

可以将未使用的物理卷从卷组中删除。这种做法称为缩减卷组。可以使用名为 pvmove 的工具，将数据从一个物理卷上的区段移动到卷组中其他物理卷上的区段。通过这种方式，可以将新磁盘添加到现在卷组，将数据从较旧或较慢的磁盘移动到新磁盘，并将旧磁盘从卷组中删除。可在卷组中的逻辑卷正在使用时完成这些操作。

扩展卷组可能需要四个步骤：

1. 准备物理设备

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2. 创建物理卷

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3. 扩展卷组

vgextend 用于向卷组添加新物理卷。使用 VG 名称和 PV 设备名称作为 vgextend 的参数。

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4. 验证新空间是否可用

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缩减卷组需要两个步骤：

1. 移动物理区段

使用 pvmove将物理卷上使用的任何物理区段重新分配给 VG 中的其他 PV。仅当 VG 中存在足够的空间范围，且所有这些范围都来自其他 PV 时，才能执行此操作。使用将移动的 PE 所属的 PV 设备名称作为该命令的参数。

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警告

使用 pvmove 前建议备份卷组所有逻辑卷上存储的数据。如果操作期间意外断电，可能会导致卷组状态不一致。这可能导致卷组中逻辑卷上的数据丢失。

2. 缩减卷组

使用vgreduce将物理卷从卷组中删除。使用VG 名称和 PV 设备名称作为该命令参数。

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/dev/vdb2 PV 现在已从 vg-alpha VG 删除，并可以添加到其他 VG 。或者 ，也可以使用pvremove永久停止将设备用作 PV。

扩展逻辑卷和 XFS 文件系统

逻辑卷是一个优势在于能够在不停机的情况下增加其大小。可将卷组中的空闲物理区段添加到逻辑卷以扩展其容量，然后可使用逻辑卷扩展所包含的文件系统。

扩展逻辑卷需要三个步骤：

1. 验证卷组是否具有可用的空间

使用 vgdisplay 验证是否有足够的物理区段供使用。

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检查输入中的 Free PE /Size ，它应该报告一个等于或大于所需额外空间的值 。如果没有足够的可用空间，则卷组扩展幅度至少要达到所需空间的大小。

2. 扩展逻辑卷

lvextend 可将逻辑卷扩展为新的大小。添加 LV设备名称作为命令的最后一个参数。

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此命令可将逻辑卷 hercules 的大小增加 300 M 。请注意空间大小前面的+，它表示 向现有大小增加此值；如无该符号，该值定义 LV 的最终确切大小。

与 lvcreate 类似，有多种方式可以指定大小：-l 通常要求物理区段值，而 -L 要求以字节或更大的单位表示 。

lvextend -l 128 #将逻辑卷的大小调整为正好 128 个范围
lvextend -l +128 #向逻辑卷的当前大小添加128 个范围
lvextend -L 128M #将逻辑卷的大小调整为正好128M
lvextend -L +128M #向逻辑卷的当前大小增加128M
lvextend -l +50%FREEE #向 LV 添加 VG 中当前可以空间的 50%

3、扩展文件系统

xfs_growfs /mountpoint 扩展文件系统以占用已扩展的 LV。xfs_growfs要求在文件系统运行时进行搭载该系统；在调整大小操作期间仍然可以使用该文件系统。

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注意

常见错误是运行 lvextend 但忘记运行 xfs_growfs 。两步合二为一的方法是 lvextend 使用-r作为命令的一个选项，这将使用 fsadm（8） 在扩展 LV后调整文件系统的大小。它可以用于多种不同的文件系统。

验证已挂载文件系统的新大小：

df -h /mountpoint

扩展逻辑卷和ext 4文件系统

扩展基于ext4 的逻辑卷的步骤基本和扩展基于 xfs的 LV 相同，只有调整文件系统大小的步骤不同

1. 验证卷组的可用性

2. 扩展逻辑卷

3. 扩展文件系统

resize2fs /dev/vgname/lvname 扩展文件系统以占用新扩展的 LV。正与 xfs_growfs 一样，可以在文件系统正在运行时挂载该文件系统（可选）包含 -p 选项以查看调整大小操作的进度。

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注意

xfs_growfs 与 resize2fs 之间的主要区别是为识别文件系统而传递的参数。

xfs_growfs 采用挂载点，而resize2fs 采用逻辑卷名称。

总结

管理逻辑卷

• pvcreate、pvremove和pvdisplay 创建、删除和列出物理卷（PV）
• vgcreate、vgremove和vgdisplay 创建、删除和列出卷组（VG）
• lvcreate、lvremove和lvdisplay 创建、删除和列出逻辑卷（LV）
• 添加逻辑卷以 PV、VG、和 LV的先后顺序完成。
• 删除逻辑卷以 LV、VG、和 PV 的先后顺序完成。

扩展逻辑卷

• 使用 pvcreate 和 vgextend 扩展卷组（VG）；使用vgdisplay 检查结果。
• 使用pvmove 和 vgreduce 缩减 VG 。
• 使用xfs_growfs 调整xfs 文件系统的大小。
• 使用 resize2fs 调整ext4 文件系统的大小。