CentOS 6.3下配置LVM（邏輯卷管理）

2024-06-28 13:25:44

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一、簡介

LVM是邏輯盤卷管理（Logical Volume Manager）的簡稱，它是linux環境下對磁盤分區進行管理的一種機制，LVM是建立在硬盤和分區之上的一個邏輯層，來提高磁盤分區管理的靈活性。

LVM的工作原理其實很簡單，它就是通過將底層的物理硬盤抽象的封裝起來，然后以邏輯卷的方式呈現給上層應用。在傳統的磁盤管理機制中，我們的上層應用是直接訪問文件系統，從而對底層的物理硬盤進行讀取，而在LVM中，其通過對底層的硬盤進行封裝，當我們對底層的物理硬盤進行操作時，其不再是針對于分區進行操作，而是通過一個叫做邏輯卷的東西來對其進行底層的磁盤管理操作。比如說我增加一個物理硬盤，這個時候上層的服務是感覺不到的，因為呈現給上層服務的是以邏輯卷的方式。

LVM最大的特點就是可以對磁盤進行動態管理。因為邏輯卷的大小是可以動態調整的，而且不會丟失現有的數據。如果我們新增加了硬盤，其也不會改變現有上層的邏輯卷。作為一個動態磁盤管理機制，邏輯卷技術大大提高了磁盤管理的靈活性。

基本的邏輯卷管理概念：

PV（Physical Volume）- 物理卷物理卷在邏輯卷管理中處于最底層，它可以是實際物理硬盤上的分區，也可以是整個物理硬盤，也可以是raid設備。

VG（Volumne Group）- 卷組卷組建立在物理卷之上，一個卷組中至少要包括一個物理卷，在卷組建立之后可動態添加物理卷到卷組中。一個邏輯卷管理系統工程中可以只有一個卷組，也可以擁有多個卷組。

LV（Logical Volume）- 邏輯卷邏輯卷建立在卷組之上，卷組中的未分配空間可以用于建立新的邏輯卷，邏輯卷建立后可以動態地擴展和縮小空間。系統中的多個邏輯卷可以屬于同一個卷組，也可以屬于不同的多個卷組。

關系圖如下：

PE（Physical Extent）- 物理塊

LVM 默認使用4MB的PE區塊，而LVM的LV最多僅能含有65534個PE (lvm1 的格式)，因此默認的LVM的LV最大容量為4M*65534/(1024M/G)=256G。PE是整個LVM 最小的儲存區塊，也就是說，其實我們的資料都是由寫入PE 來處理的。簡單的說，這個PE 就有點像文件系統里面的block 大小。所以調整PE 會影響到LVM 的最大容量！不過，在 CentOS 6.x 以后，由于直接使用 lvm2 的各項格式功能，因此這個限制已經不存在了。

pe_vg

二、系統環境

實驗環境：Oracle VM VirtualBox

系統平臺：CentOS release 6.3 (Final)

mdadm 版本：mdadm - v3.2.6 - 25th October 2012

LVM 版本：lvm2-2.02.100-8.el6.i686

設備類型：分區、物理硬盤、raid 設備

三、磁盤準備

在這篇文章中，我們將模擬raid5、分區、物理硬盤三種類型設備創建VG，raid5 需要四塊硬盤，分區和物理硬盤各一塊硬盤，還有擴容時需要至少一塊硬盤，所以在虛擬機里添加八塊硬盤，每塊5GB.

四、安裝LVM管理工具

4.1 檢查系統中是否安裝了LVM管理工具

# rpm -qa|grep lvm

4.2 如果未安裝，則使用yum 方式安裝

# yum install lvm*

# rpm -qa|grep lvm

五、新建一個raid5 設備

使用/dev/sdb, /dev/sdc, /dev/sdd, /dev/sde 四塊物理硬盤做軟raid模擬。

# mdadm -C /dev/md5 -ayes -l5 -n3 -x1 /dev/sd[b,c,d,e]

寫入RAID配置文件/etc/mdadm.conf 并做適當修改。

# echo DEVICE /dev/sd{b,c,d,e} >> /etc/mdadm.conf

# mdadm –Ds >> /etc/mdadm.conf

詳細請參考上篇文章：http://www.CUOXin.com/mchina/p/linux-centos-disk-array-software_raid.html

六、新建一個分區

使用/dev/sdf 模擬分區。

# fdisk /dev/sdf

# fdisk -l /dev/sdf

準備工作就緒，下面我們使用三種設備/dev/md5、/dev/sdf1、/dev/sdg 來完成LVM實驗。

七、創建PV

# pvcreate /dev/md5 /dev/sdf1 /dev/sdg

查看PV

# pvdisplay

還可以使用命令pvs 和pvscan 查看簡略信息。

# pvs

# pvscan

八、創建VG

# vgcreate vg0 /dev/md5 /dev/sdf1 /dev/sdg

說明：vg0 是創建的VG設備的名稱，可以隨便取；后面接上述的三個設備，也就是把三個設備組合成一個vg0.

查看VG

# vgdisplay

說明：

VG Name　　VG的名稱

VG Size　　VG的總大小

PE Size　　PE的大小，默認為4MB

Total PE　　PE的總數量，5114 x 4MB = 19.98GB

Free PE / Size　　剩余空間大小

同樣可以使用命令vgs 和vgscan 查看。

# vgs

# vgscan

九、創建LV

# lvcreate -L 5G -n lv1 vg0

說明：

-L 指定創建的LV 的大小 -l 指定創建的LV 的PE 數量 -n LV的名字上面命令的意思是：從vg0 中分出5G的空間給lv1 使用

查看LV的信息

# lvdisplay

說明：

LV Path　　LV的路徑，全名

LV Name　　LV的名字

VG Name　　所屬的VG

LV Size　　LV的大小

再來看VG 的信息

# vgs

VFree 從19.98g 減少到了14.98g，另外的5g 被分配到了lv1.

十、格式化LV

# mkfs.ext4 /dev/vg0/lv1

十一、掛載使用

# mkdir /mnt/lv1

# mount /dev/vg0/lv1 /mnt/lv1/

# df –TH

將掛載信息寫入/etc/fstab

十二、添加測試數據

下面我們將對LVM進行擴容和縮減操作，所以向/mnt/lv1 中寫入測試數據以驗證LVM 的磁盤動態管理。

# touch /mnt/lv1/test_lvm_dynamic.disk

# touch /mnt/lv1/test_lvm_dynamic.disk2

# touch /mnt/lv1/test_lvm_dynamic.disk3

# ll /mnt/lv1/

十三、LVM的擴容操作

LVM最大的好處就是可以對磁盤進行動態管理，而且不會丟失現有的數據。

假如有一天，lv1的使用量達到了80%，需要擴容，那我們該怎么做呢？

因為vg0中還有很多剩余空間，所以我們可以從vg0中再分配點空間給lv1。

13.1 LV的擴容

查看vg0 的剩余容量，還有14.98g 可用。

對lv1進行擴容。

# lvextend -L +1G /dev/vg0/lv1

說明：在lv1原有的基礎上增加了1G.

查看現在vg0 的剩余容量，減少了1G.

再查看lv1的容量，從5G增加到了6G.

使用df –TH 命令查看實際的磁盤容量。

發現實際容量并沒有變化，因為我們的系統還不認識剛剛添加進來的磁盤的文件系統，所以還需要對文件系統進行擴容。

# resize2fs /dev/vg0/lv1

# df –TH

現在的可用容量已經增加到了5.9G。

查看測試數據

數據正常，對lv1的在線動態擴容完成。

還有一種情況，就是假如我們的vg0 空間不夠用了，怎么辦？這時我們就需要對VG進行擴容。

13.2 VG的擴容

VG的擴容可以有兩種方法，第一種方法是通過增加PV來實現，操作如下：

A. 創建PV，使用/dev/sdh 來創建一個PV。

B. 擴容VG

現在的vg0 容量為19.98g.

# vgextend vg0 /dev/sdh

# vgs

現在vg0 的容量為24.97g, 增加了5GB，即一塊物理硬盤的容量，VG擴容成功。

第二種方法是通過擴展RAID設備的容量來間接對VG進行擴容。這種方法在上一篇文章中有介紹，這里不再贅述，需要注意的地方是，/dev/md5 的大小變化后，需要調整PV的大小，操作如下：

# pvresize /dev/md5

十四、LVM的縮減操作

縮減操作需要離線處理。

14.1 LV的縮減

A. umount 文件系統

B. 縮減文件系統

# resize2fs /dev/vg0/lv1 4G

提示需要先運行磁盤檢查。

C. 檢查磁盤

# e2fsck –f /dev/vg0/lv1

D. 再次執行縮減操作

縮減文件系統成功，下面縮減LV的大小。

E. 縮減LV

# lvreduce /dev/vg0/lv1 –L 4G

說明：Step E 和Step D 縮減的大小必須保持一致，這里的4G是縮減到的大小；如果使用的是"-4G"，則表示容量減少多少的意思。

F. 掛載查看

LV 縮減成功。

G. 查看測試數據

數據正常。

14.2 VG的縮減

A. umount 文件系統

B. 查看當前的PV詳情

C. 將/dev/sdg 從vg0 中移除

# vgreduce vg0 /dev/sdg

D. 再次查看PV情況

/dev/sdg 已經不屬于vg0了。

E. 查看vg0 的情況

vg0 的大小減少了5GB.

VG 縮減成功。

十五、刪除LVM

如果要徹底的來移除LVM的話，需要把創建的步驟反過來操作。

15.1 umount 文件系統

15.2 移除LV

# lvremove /dev/vg0/lv1

15.3 移除VG

# vgremove vg0

15.4 移除PV

# pvremove /dev/md5 /dev/sdf1 /dev/sdg /dev/sdh

LVM 移除成功。

十六、LVM 快照（snapshot）

快照就是將當時的系統信息記錄下來，就好像照相一樣，未來若有任何資料變動了，則原始資料會被移動到快照區，沒有被改動的區域則由快照區與檔案系統共享。

snapshot

LVM 系統快照區域的備份示意圖(虛線為檔案系統，長虛線為快照區)

左圖為最初建立系統快照區的狀況，LVM 會預留一個區域 (左圖的左側三個PE 區塊) 作為數據存放處。此時快照區內并沒有任何數據，而快照區與系統區共享所有的PE 數據，因此你會看到快照區的內容與文件系統是一模一樣的。等到系統運作一陣子后，假設A 區域的數據被更動了 (上面右圖所示)，則更動前系統會將該區域的數據移動到快照區，所以在右圖的快照區被占用了一塊PE 成為A，而其他B 到I 的區塊則還是與文件系統共享！

快照區與被快照的LV 必須要在同一個VG 里。

16.1 建立LV

# lvcreate -L 100M -n lv1 vg0

# mkfs.ext4 /dev/vg0/lv1

# mount /dev/vg0/lv1 /mnt/lv1/

16.2 寫入測試數據

# touch /mnt/lv1/test_lvm_snapshot_1

# touch /mnt/lv1/test_lvm_snapshot_2

# cp -a /etc/ /mnt/lv1/

# cp -a /boot/ /mnt/lv1/

16.3 創建快照

# lvcreate -L 80M -s -n lv1snap /dev/vg0/lv1

說明：為/dev/vg0/lv1 創建一個大小為80M，名稱為lv1snap 的快照。

# lvdisplay

/dev/vg0/lv1snap 的LV Size 為100MB，使用量為0.01%.

16.4 將剛才創建的快照掛載查看

/mnt/lv1 和/mnt/snapshot 是一模一樣的。

16.5 進行檔案的修改操作

16.6 再次查看

snapshot 的使用量為10.36%，原始資料有改動。

16.7 對snapshot 里的資料進行打包備份，準備還原

16.8 卸載并移除snapshot

16.9 卸載并格式化/mnt/lv1，清空數據

16.10 恢復數據

可以看到，原始數據已經成功恢復。

LVM 快照實驗成功。

注意：對lv1的修改量不能超過快照的大小，由于原始數據會被搬移到快照區，如果你的快照區不夠大，若原始資料被更動的實際數據量比快照區大，那么快照區當然容納不了，這時候快照功能會失效喔！

參考資料

鳥哥的Linux 私房菜：http://linux.vbird.org/linux_basic/0420quota.php#lvm
羽飛博客：http://www.opsers.org/base/one-day-a-little-learning-linux-logical-volume-manager-lvm-on-the-rhel6.html

CentOS 6.3下配置軟RAID（Software RAID）

http://www.CUOXin.com/mchina/p/linux-centos-disk-array-software_raid.html

David Camp