LVM的工作原理
使用LVM进行扩容
LVM（Logical Volume Manager）不是一个文件系统，它是一个分区和存储管理的工具。LVM可以将多个物理磁盘分区、逻辑卷和文件系统合并成一个大的存储池，从而增加灵活性和可用性，并提供高级的分区、快照和备份管理功能。LVM可以与不同的文件系统一起使用，如EXT2/3/4、XFS等。
LVM的工作原理
LVM（Logical Volume Manager）逻辑卷管理，是在硬盘分区和文件系统之间添加的一个逻辑层，为文件系统屏蔽下层硬盘分区布局，并提供一个抽象的盘卷，在盘卷上建立文件系统。管理员利用LVM可以在硬盘不用重新分区的情况下动态调整文件系统的大小，并且利用LVM管理的文件系统可以跨越物理硬盘。当服务器添加了新的硬盘后，管理员不必将原有的文件移动到新的硬盘上，而是通过LVM直接扩展文件系统来跨越物理硬盘。
LVM就是通过将底层的物理硬盘封装，然后以逻辑卷的方式呈现给上层应用。当我们对底层的物理硬盘进行操作时，不再是针对分区进行操作，而是通过逻辑卷对底层硬盘进行管理操作。
基础术语
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物理存储介质（The physical media）： LVM存储介质，可以是硬盘分区、整个硬盘、raid阵列或SAN硬盘。设备必须初始化为LVM物理卷，才能与LVM结合使用。
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物理卷PV（physical volume）： 物理卷就是LVM的基本存储逻辑块，但和基本的物理存储介质比较却包含与LVM相关的管理参数，创建物理卷可以用硬盘分区，也可以用硬盘本身。
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卷组VG（Volume Group）： LVM卷组类似于非LVM系统中的物理硬盘，一个卷组VG由一个或多个物理卷PV组成。可以在卷组VG上建立逻辑卷LV。
-
逻辑卷LV（logical volume）： 类似于非LVM系统中的硬盘分区，逻辑卷LV建立在卷组VG之上。在逻辑卷LV之上建立文件系统。
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物理块PE（physical Extent）： 物理卷PV中可以分配的最小存储单元，PE的大小可以指定，默认为4MB
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逻辑块LE（Logical Extent）：逻辑卷LV中可以分配的最小存储单元，在同一卷组VG中LE的大小和PE是相同的，并且一一相对。
总结：多个磁盘/分区/raid-->多个物理卷PV-->合成卷组VG-->从VG划分出逻辑卷LV-->格式化LV，挂载使用。
注意：老的Linux在创建PV时，需要将分区类型改为Linux LVM（8e）。但新的系统已经非常智能，即使默认的Linux分区（83），也可以创建PV。
LVM的优点
-
卷组VG可以使多个硬盘空间看起来像是一个大硬盘。
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逻辑卷LV可以创建跨多个硬盘空间的分区。
-
在使用逻辑卷LV时，可以在空间不足时动态调整大小，不需要考虑逻辑卷LV在硬盘上的位置，不用担心没有可用的连续的空间。
-
可以在线对卷组VG、逻辑卷LV进行创建、删除、调整大小等操作。但LVM上的文件系统也需要重新调整大小。
-
LVM允许创建快照，用来保存文件系统的备份。
注意：LVM是软件的卷管理方式，RAID是磁盘管理的方法。对于重要的数据使，用RAID保护物理硬盘不会因为故障而中断业务，再用LVM来实现对卷的良性管理，更好的利用硬盘资源。
LVM有两种写入机制：线性（写完一个PV再写下一个PV，默认）、条带（平均）
LVM常用的管理命令
| 功能 | PV管理命令 | VG管理命令 | LV管理命令 |
|---|---|---|---|
| scan 扫描 | pvscan | vgscan | lvscan |
| create 创建 | pvcreate | vgcreate | lvcreate |
| display 显示 | pvdisplay | vgdisplay | lvdisplay |
| remove 移除 | pvremove | vgremove | lvremove |
| extend 扩展 | vgextend | lvextend | |
| reduce 减少 | vgreduce | lvreduce |
注意：查看命令有scan、display和s（pvs、vgs、lvs）。s是简单查看对应卷信息，display是详细查看对应卷信息。而scan是扫描所有的相关的对应卷。
LVM实践
环境
添加一个20G硬盘sdb，创建四个2G的主分区
[root@xuexi ~]# ls /dev/sd*
/dev/sda /dev/sda1 /dev/sda2 /dev/sda3 /dev/sdb
[root@xuexi ~]# fdisk /dev/sdb
欢迎使用 fdisk (util-linux 2.23.2)。
更改将停留在内存中，直到您决定将更改写入磁盘。
使用写入命令前请三思。
# 第一个
命令(输入 m 获取帮助)：n
Partition type:
p primary (0 primary, 0 extended, 4 free)
e extended
Select (default p): p
分区号 (1-4，默认 1)：
起始 扇区 (2048-41943039，默认为 2048)：
将使用默认值 2048
Last 扇区, +扇区 or +size{K,M,G} (2048-41943039，默认为 41943039)：+2G
分区 1 已设置为 Linux 类型，大小设为 2 GiB
# 第二个
命令(输入 m 获取帮助)：n
Partition type:
p primary (1 primary, 0 extended, 3 free)
e extended
Select (default p): p
分区号 (2-4，默认 2)：
起始 扇区 (4196352-41943039，默认为 4196352)：
将使用默认值 4196352
Last 扇区, +扇区 or +size{K,M,G} (4196352-41943039，默认为 41943039)：+2G
分区 2 已设置为 Linux 类型，大小设为 2 GiB
# 第三个
命令(输入 m 获取帮助)：n
Partition type:
p primary (2 primary, 0 extended, 2 free)
e extended
Select (default p): p
分区号 (3,4，默认 3)：
起始 扇区 (8390656-41943039，默认为 8390656)：
将使用默认值 8390656
Last 扇区, +扇区 or +size{K,M,G} (8390656-41943039，默认为 41943039)：+2G
分区 3 已设置为 Linux 类型，大小设为 2 GiB
# 第四个
命令(输入 m 获取帮助)：n
Partition type:
p primary (3 primary, 0 extended, 1 free)
e extended
Select (default e): p
已选择分区 4
起始 扇区 (12584960-41943039，默认为 12584960)：
将使用默认值 12584960
Last 扇区, +扇区 or +size{K,M,G} (12584960-41943039，默认为 41943039)：+2G
分区 4 已设置为 Linux 类型，大小设为 2 GiB
# 保存更改
命令(输入 m 获取帮助)：w
The partition table has been altered!
Calling ioctl() to re-read partition table.
正在同步磁盘。
[root@xuexi ~]# ls /dev/sd*
/dev/sda /dev/sda2 /dev/sdb /dev/sdb2 /dev/sdb4
/dev/sda1 /dev/sda3 /dev/sdb1 /dev/sdb3
创建物理卷PV
将分区sdb1~4从Linux类型改为Linux LVM，当然较新的系统不改也没事。我这里就演示修改一个sdb1分区
[root@xuexi ~]# fdisk /dev/sdb
欢迎使用 fdisk (util-linux 2.23.2)。
更改将停留在内存中，直到您决定将更改写入磁盘。
使用写入命令前请三思。
命令(输入 m 获取帮助)：l //查看所有分区类型代码
0 空 24 NEC DOS 81 Minix / 旧 Linu bf Solaris
1 FAT12 27 隐藏的 NTFS Win 82 Linux 交换 / So c1 DRDOS/sec (FAT-
2 XENIX root 39 Plan 9 83 Linux c4 DRDOS/sec (FAT-
3 XENIX usr 3c PartitionMagic 84 OS/2 隐藏的 C: c6 DRDOS/sec (FAT-
4 FAT16 <32M 40 Venix 80286 85 Linux 扩展 c7 Syrinx
5 扩展 41 PPC PReP Boot 86 NTFS 卷集 da 非文件系统数据
6 FAT16 42 SFS 87 NTFS 卷集 db CP/M / CTOS / .
7 HPFS/NTFS/exFAT 4d QNX4.x 88 Linux 纯文本 de Dell 工具
8 AIX 4e QNX4.x 第2部分 8e Linux LVM df BootIt
9 AIX 可启动 4f QNX4.x 第3部分 93 Amoeba e1 DOS 访问
a OS/2 启动管理器 50 OnTrack DM 94 Amoeba BBT e3 DOS R/O
b W95 FAT32 51 OnTrack DM6 Aux 9f BSD/OS e4 SpeedStor
c W95 FAT32 (LBA) 52 CP/M a0 IBM Thinkpad 休 eb BeOS fs
e W95 FAT16 (LBA) 53 OnTrack DM6 Aux a5 FreeBSD ee GPT
f W95 扩展 (LBA) 54 OnTrackDM6 a6 OpenBSD ef EFI (FAT-12/16/
10 OPUS 55 EZ-Drive a7 NeXTSTEP f0 Linux/PA-RISC
11 隐藏的 FAT12 56 Golden Bow a8 Darwin UFS f1 SpeedStor
12 Compaq 诊断 5c Priam Edisk a9 NetBSD f4 SpeedStor
14 隐藏的 FAT16 <3 61 SpeedStor ab Darwin 启动 f2 DOS 次要
16 隐藏的 FAT16 63 GNU HURD or Sys af HFS / HFS+ fb VMware VMFS
17 隐藏的 HPFS/NTF 64 Novell Netware b7 BSDI fs fc VMware VMKCORE
18 AST 智能睡眠 65 Novell Netware b8 BSDI swap fd Linux raid 自动
1b 隐藏的 W95 FAT3 70 DiskSecure 多启 bb Boot Wizard 隐 fe LANstep
1c 隐藏的 W95 FAT3 75 PC/IX be Solaris 启动 ff BBT
1e 隐藏的 W95 FAT1 80 旧 Minix
命令(输入 m 获取帮助)：p //查看分区信息
磁盘 /dev/sdb：21.5 GB, 21474836480 字节，41943040 个扇区
Units = 扇区 of 1 * 512 = 512 bytes
扇区大小(逻辑/物理)：512 字节 / 512 字节
I/O 大小(最小/最佳)：512 字节 / 512 字节
磁盘标签类型：dos
磁盘标识符：0x6dc89fe5
设备 Boot Start End Blocks Id System
/dev/sdb1 2048 4196351 2097152 83 Linux
/dev/sdb2 4196352 8390655 2097152 83 Linux
/dev/sdb3 8390656 12584959 2097152 83 Linux
/dev/sdb4 12584960 16779263 2097152 83 Linux
命令(输入 m 获取帮助)：t //修改分区类型代码
分区号 (1-4，默认 4)：1
Hex 代码(输入 L 列出所有代码)：8e
已将分区“Linux”的类型更改为“Linux LVM”
命令(输入 m 获取帮助)：p
磁盘 /dev/sdb：21.5 GB, 21474836480 字节，41943040 个扇区
Units = 扇区 of 1 * 512 = 512 bytes
扇区大小(逻辑/物理)：512 字节 / 512 字节
I/O 大小(最小/最佳)：512 字节 / 512 字节
磁盘标签类型：dos
磁盘标识符：0x6dc89fe5
设备 Boot Start End Blocks Id System
/dev/sdb1 2048 4196351 2097152 8e Linux LVM
/dev/sdb2 4196352 8390655 2097152 83 Linux
/dev/sdb3 8390656 12584959 2097152 83 Linux
/dev/sdb4 12584960 16779263 2097152 83 Linux
命令(输入 m 获取帮助)：w
The partition table has been altered!
Calling ioctl() to re-read partition table.
正在同步磁盘。
使用pvcreate创建物理卷PV
[root@xuexi ~]# pvcreate /dev/sdb{1,2,3,4}
WARNING: xfs signature detected on /dev/sdb1 at offset 0. Wipe it? [y/n]: y
Wiping xfs signature on /dev/sdb1.
Physical volume "/dev/sdb1" successfully created.
Physical volume "/dev/sdb2" successfully created.
Physical volume "/dev/sdb3" successfully created.
Physical volume "/dev/sdb4" successfully created.
创建完成后可以查看一下
[root@xuexi ~]# pvs
PV VG Fmt Attr PSize PFree
/dev/sdb1 lvm2 --- 2.00g 2.00g
/dev/sdb2 lvm2 --- 2.00g 2.00g
/dev/sdb3 lvm2 --- 2.00g 2.00g
/dev/sdb4 lvm2 --- 2.00g 2.00g
[root@xuexi ~]# pvdisplay /dev/sdb1
"/dev/sdb1" is a new physical volume of "2.00 GiB"
--- NEW Physical volume ---
PV Name /dev/sdb1
VG Name
PV Size 2.00 GiB
Allocatable NO
PE Size 0
Total PE 0
Free PE 0
Allocated PE 0 //PE使用情况
PV UUID BKr1CG-91rH-0Dsq-vGol-UTO6-xP83-hV7FTZ
创建卷组VG
使用vgcreate创建卷组VG，并且此处可以-s选项指定PE（LE）的大小，（默认PE大小4M）
[root@xuexi ~]# vgcreate vg1 /dev/sdb1
Volume group "vg1" successfully created
[root@xuexi ~]# vgcreate -s 16M vg2 /dev/sdb2
Volume group "vg2" successfully created
创建完成后查看一下
[root@xuexi ~]# vgs
VG #PV #LV #SN Attr VSize VFree
vg1 1 0 0 wz--n- <2.00g <2.00g
vg2 1 0 0 wz--n- 1.98g 1.98g
[root@xuexi ~]# vgdisplay vg1
--- Volume group ---
VG Name vg1
System ID
Format lvm2
Metadata Areas 1
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 1
Act PV 1
VG Size <2.00 GiB
PE Size 4.00 MiB //可以看到vg1的PE大小为4M
Total PE 511
Alloc PE / Size 0 / 0
Free PE / Size 511 / <2.00 GiB
VG UUID N0HBAX-50lM-3tJ3-xIho-pLrx-7hAh-1T1T0g
[root@xuexi ~]# vgdisplay vg2
--- Volume group ---
VG Name vg2
System ID
Format lvm2
Metadata Areas 1
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 1
Act PV 1
VG Size 1.98 GiB
PE Size 16.00 MiB //可以看到vg2的PE大小为16M
Total PE 127
Alloc PE / Size 0 / 0
Free PE / Size 127 / 1.98 GiB
VG UUID ajSIkx-BC9P-ufCn-f7Uc-FXtR-hPq5-tRGBei
注意：PE大，读取速度快，但浪费空间。反之，读取速度慢，但节省空间。类似于socket
另外还可以查看pv，会列出分配情况
[root@xuexi ~]# pvs
PV VG Fmt Attr PSize PFree
/dev/sdb1 vg1 lvm2 a-- <2.00g <2.00g
/dev/sdb2 vg2 lvm2 a-- 1.98g 1.98g
/dev/sdb3 lvm2 --- 2.00g 2.00g
/dev/sdb4 lvm2 --- 2.00g 2.00g
创建逻辑卷LV
使用lvcreate创建LV。lvcreate -n lvname -L lvsize(M，G)|-l LEnumber vgname
[root@xuexi ~]# lvcreate -n lv1 -L 64M vg1
Logical volume "lv1" created.
[root@xuexi ~]# lvcreate -n lv2 -l 16 vg1
Logical volume "lv2" created.
查看
[root@xuexi ~]# lvs //因为vg1的PE大小是4M所以lv1与lv2的大小相等
LV VG Attr LSize Pool Origin Data% Meta% Move Log Cpy%Sync Convert
lv1 vg1 -wi-a----- 64.00m
lv2 vg1 -wi-a----- 64.00m
[root@xuexi ~]# pvdisplay /dev/sdb1
--- Physical volume ---
PV Name /dev/sdb1
VG Name vg1
PV Size 2.00 GiB / not usable 4.00 MiB
Allocatable yes
PE Size 4.00 MiB
Total PE 511
Free PE 479
Allocated PE 32
PV UUID BKr1CG-91rH-0Dsq-vGol-UTO6-xP83-hV7FTZ
[root@xuexi ~]# vgdisplay vg1
--- Volume group ---
VG Name vg1
System ID
Format lvm2
Metadata Areas 1
Metadata Sequence No 3
VG Access read/write
VG Status resizable
MAX LV 0
Cur LV 2
Open LV 0
Max PV 0
Cur PV 1
Act PV 1
VG Size <2.00 GiB
PE Size 4.00 MiB
Total PE 511
Alloc PE / Size 32 / 128.00 MiB
Free PE / Size 479 / 1.87 GiB
VG UUID N0HBAX-50lM-3tJ3-xIho-pLrx-7hAh-1T1T0g
格式化与挂载
注意：在格式化之前需要知道xfs文件系统只支持增大，不支持减小。ext2、ext3、ext4增大减小都支持。
所以这里我们先使用ext4的文件系统格式化
[root@xuexi ~]# mkfs.ext4 /dev/vg1/lv1 //将lv1格式化成ext4
mke2fs 1.42.9 (28-Dec-2013)
文件系统标签=
OS type: Linux
块大小=1024 (log=0)
分块大小=1024 (log=0)
Stride=0 blocks, Stripe width=0 blocks
16384 inodes, 65536 blocks
3276 blocks (5.00%) reserved for the super user
第一个数据块=1
Maximum filesystem blocks=33685504
8 block groups
8192 blocks per group, 8192 fragments per group
2048 inodes per group
Superblock backups stored on blocks:
8193, 24577, 40961, 57345
Allocating group tables: 完成
正在写入inode表: 完成
Creating journal (4096 blocks): 完成
Writing superblocks and filesystem accounting information: 完成
[root@xuexi ~]# mkdir /lv1
[root@xuexi ~]# mount /dev/vg1/lv1 /lv1 //挂载到/lv1下
[root@xuexi ~]# echo "/dev/vg1/lv1 /lv1 ext4 defaults 0 0" >> /etc/fstab //追加到开机挂载
这里的/dev/vg1/lv1实际是一个软链接，实际地址如下
[root@xuexi ~]# ll /dev/vg1/lv1
lrwxrwxrwx. 1 root root 7 3月 31 15:48 /dev/vg1/lv1 -> ../dm-0
[root@xuexi ~]# ll /dev/dm-0
brw-rw----. 1 root disk 253, 0 3月 31 15:48 /dev/dm-0
逻辑卷LV扩容（动态扩容）
首先需要确认是否有可用的扩容空间，逻辑卷LV是从卷组VG中创建的，所有在逻辑卷LV扩容前需要查看卷组VG的空间使用情况。
[root@xuexi ~]# vgs
VG #PV #LV #SN Attr VSize VFree
vg1 1 2 0 wz--n- <2.00g 1.87g
vg2 1 0 0 wz--n- 1.98g 1.98g
在确认有多余空间的情况下，使用lvextend命令的-L选项扩展逻辑卷LV的大小
[root@xuexi ~]# lvs
LV VG Attr LSize Pool Origin Data% Meta% Move Log Cpy%Sync Convert
lv1 vg1 -wi-ao---- 64.00m
lv2 vg1 -wi-a----- 64.00m
[root@xuexi ~]# lvextend -L +100M /dev/vg1/lv1 // +100M是增加100M
Size of logical volume vg1/lv1 changed from 64.00 MiB (16 extents) to 164.00 MiB (41 extents).
Logical volume vg1/lv1 successfully resized.
[root@xuexi ~]# lvextend -L 100M /dev/vg1/lv2 //直接使用100M是增加到100M
Size of logical volume vg1/lv2 changed from 64.00 MiB (16 extents) to 100.00 MiB (25 extents).
Logical volume vg1/lv2 successfully resized.
[root@xuexi ~]# lvs
LV VG Attr LSize Pool Origin Data% Meta% Move Log Cpy%Sync Convert
lv1 vg1 -wi-ao---- 164.00m
lv2 vg1 -wi-a----- 100.00m
但是在我们使用df命令查看时，会发现我们文件系统并没有扩展
[root@xuexi ~]# df -h /lv1
文件系统 容量 已用 可用 已用% 挂载点
/dev/mapper/vg1-lv1 58M 1.3M 53M 3% /lv1
这是因为文件系统也需要扩容。ext4文件系统扩容使用"resize2fs [逻辑卷名称]"，xfs文件系统扩容使用"xfs_growfs 挂载点"
[root@xuexi ~]# lvs //LV已经扩容成功
LV VG Attr LSize Pool Origin Data% Meta% Move Log Cpy%Sync Convert
lv1 vg1 -wi-ao---- 164.00m
lv2 vg1 -wi-a----- 100.00m
[root@xuexi ~]# resize2fs /dev/vg1/lv1 //ext4文件系统扩容
resize2fs 1.42.9 (28-Dec-2013)
Filesystem at /dev/vg1/lv1 is mounted on /lv1; on-line resizing required
old_desc_blocks = 1, new_desc_blocks = 2
The filesystem on /dev/vg1/lv1 is now 167936 blocks long.
[root@xuexi ~]# df -h /lv1
文件系统 容量 已用 可用 已用% 挂载点
/dev/mapper/vg1-lv1 155M 1.6M 145M 2% /lv1
当然来到CentOS7后，我们还可以使用lvextend命令的-r选项来使文件系统自动扩容，实例如下：
[root@xuexi ~]# lvs
LV VG Attr LSize Pool Origin Data% Meta% Move Log Cpy%Sync Convert
lv1 vg1 -wi-ao---- 164.00m
lv2 vg1 -wi-a----- 100.00m
[root@xuexi ~]# lvextend -L 200M -r /dev/vg1/lv1 //LV扩容到200M并且文件系统自动扩容
Size of logical volume vg1/lv1 changed from 164.00 MiB (41 extents) to 200.00 MiB (50 extents).
Logical volume vg1/lv1 successfully resized. //可以看到文件系统扩容成功
resize2fs 1.42.9 (28-Dec-2013)
Filesystem at /dev/mapper/vg1-lv1 is mounted on /lv1; on-line resizing required
old_desc_blocks = 2, new_desc_blocks = 2
The filesystem on /dev/mapper/vg1-lv1 is now 204800 blocks long.
[root@xuexi ~]# lvs
LV VG Attr LSize Pool Origin Data% Meta% Move Log Cpy%Sync Convert
lv1 vg1 -wi-ao---- 200.00m
lv2 vg1 -wi-a----- 100.00m
[root@xuexi ~]# df -h /lv1
文件系统 容量 已用 可用 已用% 挂载点
/dev/mapper/vg1-lv1 190M 1.6M 179M 1% /lv1