【Liunx常用操作】LVM逻辑卷的介绍和相关操作

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前言

LVM（Logical Volume Manager）逻辑卷管理器，由内核驱动和应用层工具组成，它屏蔽了底层存储设备的差异，将存储设备组合并抽象成逻辑卷，逻辑卷可以格式化成文件系统后挂载使用。

LVM的原理就是把部分、整个或多个存储设备标识成物理卷（PV），再将一个或多个物理卷（PV）组合成一个卷组（VG），卷组（VG）可以通过增删物理卷（PV）灵活调整大小，在卷组（VG）的基础上提供逻辑卷（LV），逻辑卷（LV）格式化成文件系统后挂载使用。逻辑卷（LV）最大的特点是支持利用所在卷组（VG）的空间动态调整大小，避免了因为需要调整存储空间大小而停止应用、卸载文件系统和进行数据迁移等动作，减少了操作成本和风险。

LVM中的几个重要概念：
（1）物理卷（physical volume）：简称PV，物理卷可以是整个硬盘或硬盘的分区，是LVM的基本存储逻辑块，物理卷和普通硬盘或分区的区别是物理卷包含了一些与LVM有关的管理参数。
（2）卷组（Volume Group）：简称VG，可以看成单独的逻辑磁盘，建立在PV之上，一个卷组中至少要包括一个PV，在卷组建立之后可以动态的添加PV到卷组中。卷组的名称可以自定义。
（3）物理区域（physical extent）：简称PE，物理区域是卷组中可用于分配的最小存储单元，物理区域的大小默认为4MB，也可以在创建卷组时通过“-s”参数手动指定大小，创建卷组时物理区域大小一旦确定创建卷组后将不能更改。
（4）逻辑卷（logical volume）：简称LV，相当于磁盘分区（partition），逻辑卷建立在卷组之上，可以动态的扩展或缩小空间，扩展的空间利用的是所在卷组的未分配的空间。一个卷组可以创建多个逻辑卷，一个逻辑卷不能属于多个卷组。逻辑卷有多种分类，可以通过执行lvcreate -h查看具体类型，其中较为常见的是线性LV。

不管是物理卷还是卷组，都属于存储设备，所以它们都在“/dev”下，而逻辑卷属于卷组，类似于分区（partition）属于磁盘，所以逻辑卷在“/dev/卷组名称”下。简单来讲，创建并使用逻辑卷的步骤大致为：“创建物理卷（Physical volume）>创建卷组（Volume group）并将物理卷加入到卷组>激活卷组（卷组在创建时默认激活）>创建逻辑卷（Logical volume）>格式化逻辑卷>将逻辑卷挂载到目录下”，如下图。

步骤

创建并挂载逻辑卷

下面就在CentOS操作系统上用一块100G的硬盘创建两个分区，并将两个分区分别做成pv后加入同一个vg，然后利用该vg创建一个lv并挂载到“/datas”下为例，介绍具体操做步骤。

步骤一： 在操作系统中执行以下命令，查看系统中块设备的信息，如下图所示，系统中存在一块盘符为sdb的100G硬盘。

lsblk

步骤二： 执行以下命令，对盘符为“sdb”的磁盘进行分区。

fdisk /dev/sdb

步骤三： 重复执行步骤二，利用“sdb”磁盘剩余空间创建分区2即（sdb2）。如下图所示，成功在一块100G的硬盘上创建了两个分区（sdb1、sdb2）。

步骤四： 执行以下命令，将分区“sdb1”、“sdb2”创建成物理卷。

pvcreate /dev/sdb1 /dev/sdb2

步骤五： 执行以下命令，创建卷组“testvg”并将物理卷sdb1和sdb2添加到该卷组中。

vgcreate testvg /dev/sdb1 /dev/sdb2

步骤六： 执行以下命令，在卷组“testvg”中创建大小为60G、名称为“datas_lv”的逻辑卷。（如何创建一个使用所有VG空间的LV？）

lvcreate testvg -L 60G -n datas_lv

步骤七： 执行以下命令，将逻辑卷“datas_lv”格式化成ext4类型的文件系统。
注意：若将逻辑卷格式化成xfs类型的文件系统后，逻辑卷将只支持扩容不支持缩容。

mkfs.ext4 /dev/testvg/datas_lv

步骤八： 执行以下命令，在“/”下创建datas目录。

mkdir /datas;ll / |grep datas

步骤九： 执行以下命令，将逻辑卷“datas_lv”挂载到“/datas”目录下。

mount /dev/testvg/datas_lv /datas/

步骤十： 执行以下命令，编辑“/etc/fstab”文件。

vim /etc/fstab

步骤十一： 在配置文件最后添加以下内容后保存退出，实现卷的开机自动挂载（注意参数换成自己实际的，不然会导致系统启动无法正确mount而进不去系统）。

/dev/testvg/datas_lv    /datas                  ext4     defaults       0 0

扩容逻辑卷

（1）扩容逻辑卷的目的是为了增加该逻辑卷文件系统的空间，步骤分为扩容逻辑卷和文件系统同步扩容生效两个步骤。扩容操作既可以在文件系统已挂载的情况下进行，也可以在卸载文件系统确认文件系统状态正常后进行。
（2）逻辑卷扩容前，一定要将卷上的数据进行备份。
（3）建议在操作实际生产环境前，搭建相同的模拟环境测试操作步骤的可行性，别人的案例和方法可以借鉴但不一定就完全符合条件。

步骤一： 执行以下命令，查看系统中的逻辑卷大小和卷组空间，如下图，逻辑卷datas_lv的大小是60G，所属卷组testvg，testvg卷组的可用空间（VFree）还有39.99G。
注意：若待扩容逻辑卷所在卷组没用剩余空间的话，需要将新的磁盘或者分区做成物理卷加入卷组，操作方法在上面有提到。

lvs;vgs

步骤二： 执行以下命令，查看逻辑卷的文件系统类型，如下图逻辑卷datas_lv的文件系统类型为ext4。
注意：扩容逻辑卷后需要对文件系统进行同步扩容生效操作，不同的文件系统同步扩容生效命令不一样，因此扩容前确认逻辑卷的文件系统类型尤为重要。

lsblk -f

步骤三： 执行以下命令，扩容逻辑卷datas_lv（当前大小60G）。扩容需求不同命令参数也不同，以下三种方法根据实际情况选择。
（1）把逻辑卷datas_lv扩容到指定大小，比如70G：

lvextend -L 70g /dev/testvg/datas_lv;lvs

（2）给逻辑卷datas_lv扩容指定大小的空间，比如20G：

lvextend -L +20g /dev/testvg/datas_lv;lvs

（3）将逻辑卷datas_lv所在卷组剩余空间都扩容到逻辑卷datas_lv上：

lvextend -l +100%free /dev/testvg/datas_lv;lvs

步骤四： 执行以下命令，进行文件系统的同步扩容生效操作，文件系统类型不同命令也不同，以下两种种方法根据实际情况选择。
（1）xfs类型的文件系统：

xfs_growfs /dev/testvg/datas_lv

（2）ext2、ext3、ext4类型的文件系统：

resize2fs /dev/testvg/datas_lv

缩容逻辑卷

（1）缩容逻辑卷的步骤分为卸载文件系统、检查文件状态、缩容文件系统、缩容逻辑卷、挂载文件系统五个步骤。非必要情况下不建议缩容逻辑卷，xfs类型的文件系统不支持缩容。
（2）逻辑卷缩容前，一定要将卷上的数据进行备份。
（3）建议在操作实际生产环境前，搭建相同的模拟环境测试操作步骤，别人的案例和方法可以借鉴但不一定就完全符合条件。

步骤一： 执行以下命令，查看逻辑卷的文件系统类型以及挂载点，如下图逻辑卷datas_lv的文件系统类型为ext4，挂载点为“/datas”。若文件系统类型为xfs则不支持缩容，不要执行本章节操作。

lsblk -f

步骤二： 执行以下命令，查看当前挂载点“/datas”上的文件系统大小。

df -h

步骤三： 执行以下命令，卸载挂载点“/datas”上的文件系统。

umount /datas

步骤四： 执行以下命令，检查并自动修复datas_lv上的文件系统。

e2fsck -pf /dev/testvg/datas_lv

步骤五： 执行以下命令，把datas_lv上的文件系统大小调整为50G。

resize2fs /dev/testvg/datas_lv 50g

步骤六： 执行以下命令，把逻辑卷datas_lv的大小调整为50G。

lvreduce -L 50g /dev/testvg/datas_lv

步骤七： 执行以下命令，再次检查并自动修复datas_lv上的文件系统。

e2fsck -pf /dev/testvg/datas_lv

步骤八： 执行以下命令，重新挂载datas_lv上的文件系统，可以看见“/datas”挂载点的文件系统已经变成50G了。

mount /dev/testvg/datas_lv /datas/
df -h

总结

创建物理卷

pvcreate /dev/sdb
或者
pvcreate /dev/sdb1 /dev/sdb2

查看物理卷

pvs或者pvscan或者pvdisplay

移除物理卷

pvremove /dev/sdb

创建卷组

vgcreate testvg /dev/sdb1 /dev/sdb2

激活卷组

vgchange -a y testvg

添加新的物理卷到卷组中

vgextend testvg /dev/sdc

查看卷组

vgs或者vgscan或者vgdisplay

从卷组中删除一个物理卷

vgreduce testvg /dev/sdc

删除卷组

vgremove testvg

创建普通逻辑卷

lvcreate testvg -n test -L 20G
或者（使用全部vg空间创建lv）
vgdisplay testvg | grep ‘Total PE’
lvcreate testvg -n test -l PE数量

创建条块化的逻辑卷（逻辑卷在两个物理卷中条块化存放数据，默认一块大小为64KB）

lvcreate testvg -n test -L 20G -i2

创建镜像的逻辑卷（表示只生成一个单一镜像，镜像分别放在/dev/sdb1和/dev/sdc1上，镜像日志放在/dev/sdb2上）

lvcreate testvg -n test -L 20G -m1 /dev/sdb1 /dev/sdc1 /dev/sdb2

查看逻辑卷

lvs或者lvscan或者lvdisplay

删除逻辑卷（先卸载，再删除）

umount /dev/testvg/test
lvremove /dev/testvg/test

在线数据迁移

pvmove -n test /dev/sdb1 /dev/sdc1