Linux 逻辑卷

LVM概述

LVM是 Logical Volume Manager（逻辑卷管理）的简写，它是Linux环境下对磁盘分区进行管理的一种机制，它由Heinz Mauelshagen在Linux 2.4内核上实现，目前最新版本为：稳定版1.0.5，开发版 1.1.0-rc2，以及LVM2开发版。Linux用户安装Linux操作系统时遇到的一个常见的难以决定的问题就是如何正确地评估各分区大小，以分配合适的硬盘空间。普通的磁盘分区管理方式在逻辑分区划分好之后就无法改变其大小，当一个逻辑分区存放不下某个文件时，这个文件因为受上层文件系统的限制，也不能跨越多个分区来存放，所以也不能同时放到别的磁盘上。而遇到出现某个分区空间耗尽时，解决的方法通常是使用符号链接，或者使用调整分区大小的工具，但这只是暂时解决办法，没有从根本上解决问题。随着Linux的逻辑卷管理功能的出现，这些问题都迎刃而解，用户在无需停机的情况下可以方便地调整各个分区大小。

如果在安装初期，没有做好整个硬盘的规划，那么未来要新增磁盘空间，会很麻烦。这个问题在LVM面前，似乎影响不大，因LVM可以整合多个实体partition在一起，让这些partitions看起来就像是一个磁盘一样，而且，还可以在未来新增其它的实体partition到这个LVM管理的磁盘中，如此一来，整个磁盘空间的使用上，具有弹性。

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。因为如果估计不准确，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。
虽然有很多动态调整磁盘的工具可以使用，例如PartitionMagic等等，但是它并不能完全解决问题，因为某个分区可能会再次被耗尽；另外一个方面这需要重新引导系统才能实现，对于很多关键的服务器，停机是不可接受的，而且对于添加新硬盘，希望一个能跨越多个硬盘驱动器的文件系统时，分区调整程序就不能解决问题。
因此完美的解决方法应该是在零停机前提下可以自如对文件系统的大小进行调整，可以方便实现文件系统跨越不同磁盘和分区。幸运的是Linux提供的逻辑盘卷管理（LVM，LogicalVolumeManager）机制就是一个完美的解决方案。

逻辑卷管理LVM是一个多才多艺的硬盘系统工具。无论在Linux或者其他类似的系统，都是非常的好用。传统分区使用固定大小分区，重新调整大小十分麻烦。但是，LVM可以创建和管理“逻辑”卷，而不是直接使用物理硬盘。可以让管理员弹性的管理逻辑卷的扩大缩小，操作简单，而不损坏已存储的数据。可以随意将新的硬盘添加到LVM，以直接扩展已经存在的逻辑卷。LVM并不需要重启就可以让内核知道分区的存在。

LVM使用分层结构，如下图所示。

图中顶部，首先是实际的物理磁盘及其划分的分区和其上的物理卷（PV）。一个或多个物理卷可以用来创建卷组（VG）。然后基于卷组可以创建逻辑卷（LV）。只要在卷组中有可用空间，就可以随心所欲的创建逻辑卷。文件系统就是在逻辑卷上创建的，然后可以在操作系统挂载和访问。

PV（Physical Volume）物理卷

　　实体磁盘，必须要将原本的磁盘，例：/dev/hda5, /dev/hda6等分区，利用fdisk命令，将他们的ID改为LVM(8e)，并且修改磁盘的相关信息，称为LVM可使用的磁盘。ID定义：当使用fdisk -l看到的数据，ID83是Linux的partition，82则是Swap的代号，8e是LV代号

VG（Volume Group）卷组

LVM主要目的就是建立VG，作用就是将刚刚一个或多个PV组合成为一个大磁盘，此最大容量与底下PE有关，如完全使用LVM默认参数，那么最大的LVM磁盘可达到256G

LV（Logical Volume）LV 逻辑卷

LV最后被挂载到文件系统的parition，LV有VG分割，他会建立一个装置代号，　例：/dev/vgname/lvname

本文将介绍怎么在linux中创建和管理LVM卷。我们将会分成两个部分。第一个部分，我们首先要在一个硬盘上创建多个逻辑卷，然后将它们挂载在/lvm-mount目录。然后我们将要对创建好的卷调整大小。而第二部分，我们将会从另外一块硬盘增加额外的卷到LVM中。

通过使用fdisk，创建磁盘分区。我们需要创建3个1G分区，注意，并不要求分区的大小一致。同样，分区需要使用‘8e’类型来使他们可用于LVM。

# fdisk /dev/sdb

Command (m for help): n ## 新建
Command action
   e   extended
   p   primary partition (1-4)
p ## 主分区

Partition number (1-4): 1 ## 分区号
First cylinder (1-1044, default 1):  ## 回车用默认的1
Last cylinder, +cylinders or +size{K,M,G} (1-1044, default 1044): +1G ## 大小

Command (m for help): t ## 改变类型
Selected partition 1
Hex code (type L to list codes): 8e ## LVM 的分区代码
Changed system type of partition 1 to 8e (Linux LVM)

重复上面的操作来创建其他两个分区。分区创建完成后，我们应该有类似如下的输出：

# fdisk -l

  Device Boot      Start         End      Blocks   Id  System
/dev/sdb1               1         132     1060258+  8e  Linux LVM
/dev/sdb2             133         264     1060290   8e  Linux LVM
/dev/sdb3             265         396     1060290   8e  Linux LVM

刚创建的分区是用来储存物理卷的。LVM可以使用不同大小的物理卷。

# pvcreate /dev/sdb1
# pvcreate /dev/sdb2
# pvcreate /dev/sdb3

使用下列命令检查物理卷的创建情况。下面截取部分输出。”/dev/sdb2″是一个新的”1.01 GiB”物理卷。

# pvdisplay

  --- NEW Physical volume ---
  PV Name               /dev/sdb2
  VG Name
  PV Size               1.01 GiB
  Allocatable           NO
  PE Size               0
  Total PE              0
  Free PE               0
  Allocated PE          0
  PV UUID               jszvzz-ENA2-g5Pd-irhV-T9wi-ZfA3-0xo092

使用下列命令可以删除物理卷。

# pvremove /dev/sdb1

下列命令用来创建名为’volume-group1’的卷组，使用/dev/sdb1, /dev/sdb2 和 /dev/sdb3创建。

# vgcreate volume-group1 /dev/sdb1 /dev/sdb2 /dev/sdb3

# vgdisplay

 --- Volume group ---
  VG Name               volume-group1
  System ID
  Format                lvm2
  Metadata Areas        3
  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                3
  Act PV                3
  VG Size               3.02 GiB
  PE Size               4.00 MiB
  Total PE              774
  Alloc PE / Size       0 / 0
  Free  PE / Size       774 / 3.02 GiB
  VG UUID               bwd2pS-fkAz-lGVZ-qc7C-TaKv-fFUC-IzGNBK

从输出中，我们可以看见卷组的使用量/总量。物理卷给卷组提供空间。只要在这个卷组中还有可用空间，我们就可以随意创建逻辑卷。

使用下列命令删除卷组。

# vgremove volume-group1

下列命令创建一个名为’1v1’、大小为100MB的逻辑卷。我们使用小分区减少执行时间。这个逻辑卷使用之前创建的卷组的空间。

# lvcreate -L 100M -n lv1 volume-group1

逻辑卷可使用lvdisplay命令查看。

# lvdisplay

--- Logical volume ---
  LV Name                /dev/volume-group1/lv1
  VG Name                volume-group1
  LV UUID                YNQ1aa-QVt1-hEj6-ArJX-I1Q4-y1h1-OFEtlW
  LV Write Access        read/write
  LV Status              available
  # open                 0
  LV Size                100.00 MiB
  Current LE             25
  Segments               1
  Allocation             inherit
  Read ahead sectors     auto
  - currently set to     256
  Block device           253:2

现在逻辑卷已经准备好了，我们可以格式化和挂载逻辑卷，就像其它ext2/3/4分区一样！

# mkfs.ext4 /dev/volume-group1/lv1
# mkdir /lvm-mount
# mount /dev/volume-group1/lv1 /lvm-mount/

一旦逻辑卷挂载，我们就可以到挂载点 /lvm-mount/ 上读写了。要创建和挂载其它的逻辑卷，我们重复这个过程。

最后，使用lvremove我们可以删除逻辑卷。

# umount /lvm-mount/
# lvremove /dev/volume-group1/lv1

调整逻辑卷大小的功能是LVM最有用的功能。这个部分会讨论我们怎么样扩展一个存在的逻辑卷。下面，我们将会扩展先前创建的逻辑卷‘lv1’扩大到200MB。

注意，调整逻辑卷大小之后，也需要对文件系统调整大小进行匹配。这个额外的步骤各不相同，取决于创建文件系统的类型。在本文中，我们使用’lv1’创建了ext4类型的文件系统，所以这里的操作是针对ext4文件系统的。（ext2/3文件系统也类同）。命令的执行顺序是很重要的。

首先，我们卸载掉lv1卷

# umount /lvm-mount/

然后，设置卷的大小为200M

# lvresize -L 200M /dev/volume-group1/lv1

接下来，检查磁盘错误

# e2fsck -f /dev/volume-group1/lv1

运行以下命令扩展文件系统以后，ext4信息就更新了。

# resize2fs /dev/volume-group1/lv1

现在，这个逻辑卷应该已经扩展到200MB了。我们检查LV的状态来验证。

# lvdisplay

--- Logical volume ---
  LV Name                /dev/volume-group1/lv1
  VG Name                volume-group1
  LV UUID                9RtmMY-0RIZ-Dq40-ySjU-vmrj-f1es-7rXBwa
  LV Write Access        read/write
  LV Status              available
  # open                 0
  LV Size                200.00 MiB
  Current LE             50
  Segments               1
  Allocation             inherit
  Read ahead sectors     auto
  - currently set to     256
  Block device           253:2

现在，这个逻辑卷可以再次挂载，同样这个方法也可用于其他分区。

这章节介绍缩减LVM卷大小的方法。命令的顺序同样重要。并且，下列命令对ext2/3/4文件系统同样有效。

注意减少逻辑卷的大小值若小于储存的数据大小，存储在后面的数据会丢失。

首先，卸载掉卷。

# umount /dev/volume-group1/lv1
然后，检测磁盘错误。

# e2fsck -f /dev/volume-group1/lv1

接下来缩小文件系统，更新ext4信息。

# resize2fs /dev/volume-group1/lv1 100M

完成以后，减少逻辑卷大小

# lvresize -L 100M /dev/volume-group1/lv1

WARNING: Reducing active logical volume to 100.00 MiB THIS MAY DESTROY YOUR DATA (filesystem etc.) Do you really want to reduce lv1? [y/n]: y Reducing logical volume lv1 to 100.00 MiB Logical volume lv1 successfully resized

最后，验证调整后的逻辑卷大小。

# lvdisplay

--- Logical volume ---
  LV Name                /dev/volume-group1/lv1
  VG Name                volume-group1
  LV UUID                9RtmMY-0RIZ-Dq40-ySjU-vmrj-f1es-7rXBwa
  LV Write Access        read/write
  LV Status              available
  # open                 0
  LV Size                100.00 MiB
  Current LE             25
  Segments               1
  Allocation             inherit
  Read ahead sectors     auto
  - currently set to     256
  Block device           253:2

本节将讨论扩展卷组的方法，将一个物理卷添加到卷组。让我们假设我们的卷组’volume-group1’已经满了，需要扩大。手上的硬盘（sdb）已经没有其他空闲分区，我们添加了另外一个硬盘（sdc）。我们将看到如何把sdc的分区添加到卷组以扩展。

检测现在卷组状态

# vgdisplay volume-group1

 --- Volume group ---
  VG Name               volume-group1
  System ID
  Format                lvm2
  Metadata Areas        3
  Metadata Sequence No  8
  VG Access             read/write
  VG Status             resizable
  MAX LV                0
  Cur LV                1
  Open LV               0
  Max PV                0
  Cur PV                3
  Act PV                3
  VG Size               3.02 GiB
  PE Size               4.00 MiB
  Total PE              774
  Alloc PE / Size       25 / 100.00 MiB
  Free  PE / Size       749 / 2.93 GiB
  VG UUID               bwd2pS-fkAz-lGVZ-qc7C-TaKv-fFUC-IzGNBK

首先，我们创建一个2GB分区sdc1，类型为LVM（8e），如教程前所述。

# fdisk /dev/sdc

Command (m for help): n
Command action
   e   extended
   p   primary partition (1-4)
p
Partition number (1-4): 1
First cylinder (1-1044, default 1):
Using default value 1
Last cylinder, +cylinders or +size{K,M,G} (1-1044, default 1044): +2G

Command (m for help): t
Selected partition 1
Hex code (type L to list codes): 8e
Changed system type of partition 1 to 8e (Linux LVM)

Command (m for help): w
The partition table has been altered!

然后，我们创建一个物理卷 /dev/sdc1

# pvcreate /dev/sdc1

现在，物理卷已经准备好了，我们可以简单地将它增加到已存在的卷组’volume-group1’上。

# vgextend volume-group1 /dev/sdc1

使用vgdisplay来验证（可以看到卷组大小已经增大）。

# vgdisplay

 --- Volume group ---
  VG Name               volume-group1
  System ID
  Format                lvm2
  Metadata Areas        4
  Metadata Sequence No  9
  VG Access             read/write
  VG Status             resizable
  MAX LV                0
  Cur LV                1
  Open LV               0
  Max PV                0
  Cur PV                4
  Act PV                4
  VG Size               5.03 GiB
  PE Size               4.00 MiB
  Total PE              1287
  Alloc PE / Size       25 / 100.00 MiB
  Free  PE / Size       1262 / 4.93 GiB
  VG UUID               bwd2pS-fkAz-lGVZ-qc7C-TaKv-fFUC-IzGNBK

注意，尽管我们使用一个单独的磁盘做示范，其实只要是‘8e’类型的磁盘分区都可以用来扩展卷组。

总结一下，LVM是一个非常给力的工具，用来创建和管理可变大小的分区。本文中，我们已经介绍了动态分区如何在LVM中创建和使用。我们也介绍了扩展/缩小逻辑卷和卷组的方法，和如何增加一个新的磁盘到LVM。

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