LVM管理

一、LVM理论

LVM，即Logical Volume Manager，逻辑卷管理器，是一种硬盘的虚拟化技术，可以允许用户的硬盘资源进行灵活的调整和动态管理。
LVM是Linux系统对于硬盘分区管理的一种机制，诞生是为了解决硬盘设备在创建分区后不易修改分区大小的缺陷。尽管对硬盘的强制性扩容和缩容理论上是可行的，但是却可能造成数据丢失。LVM技术是通过在硬盘分区和文件系统之间增加一个逻辑层，提供了一个抽象的卷组，就可以把多块硬盘设备、硬盘分区，甚至RAID整体进行卷则合并。并可以根据情况进行逻辑上的虚拟分割，这样一来，用户不用关心物理硬盘设备的底层架构和布局，就可以实现对硬盘分区设备的动态调整。
LVM的架构体系中，有三个很重要的概念：
PV，物理卷，即实际存在的硬盘、分区或者RAID
VG，卷组，是由多个物理卷组合形成的大的整体的卷组
LV，逻辑卷，是从卷组上分割出来的，可以使用使用的逻辑存储设备
LVM架构体系如下图所示：

二、LVM创建和管理命令

在部署LVM时，要依次配置PV物理卷、VG卷组和LV逻辑卷。常用的LVM部署命令如下表所示：

三、LVM创建和管理实战

接下来，我将使用Vmware虚拟机，来进行LVM的创建和管理实战。

（一）实战目标

建立LVM，LVM的PV分别是RAID 1，磁盘和磁盘分区。并进行LV的扩容、缩容、快照、删除等实验。

（二）硬件准备

在Vmware虚拟机上新添加四块硬盘，如下图所示

（三）LVM创建PV、VG和LV

分别使用mdadm和fdisk创建RAID 1和磁盘分区，在这里我们选择/dev/sdb和/dev/sdc制作RAID，/dev/sdd创建磁盘分区，命令（fdisk为交互式界面，配置过程略）如下：

mdadm -Cv /dev/md0 -n 2 -l 1 /dev/sdb /dev/sdc

结果如下：

之后创建物理卷，命令如下：

pvcreate /dev/md0 /dev/sdd1 /dev/sde

效果如下：

然后创建卷组，命令如下：

vgcreate storage /dev/md0 /dev/sdd1 /dev/sde

效果如下：

接下来就可以创建逻辑卷了，我们尝试创建一个大小为10G的逻辑卷，在创建逻辑卷时，lvcreate命令常用参数如下：
-L 指定逻辑卷的大小（实际大小，如1G、512M等，该大小必须为4M的整数倍，否则大小会自动增大称为成4M整数倍）
-l 指定逻辑卷的大小（基本单元个数，-l后面数字乘4M为实际逻辑卷的大小）
-n 表示逻辑卷名称
逻辑卷创建命令如下：

lvcreate -n lv0 -L 10G storage

最终，我们在/dev目录下能够生成一个同名的磁盘文件，如下所示：

这样，当我们创建文件系统、挂载后，就可以正常使用逻辑卷了，命令如下所示：

mkfs.xfs /dev/storage/lv0
mkdir -p /lvm
mount /dev/storage/lv0 /lvm

此时，我们已经可以查看逻辑卷的挂载情况了，效果如下所示：

（四）LV扩容

在生产环境中，经常会出现的一种现象就是随着业务的拓展，我们原先分配的硬盘分区不够使用，这时我们就需要对硬盘进行扩容。LVM的逻辑卷可以方便的进行扩容。LV扩容步骤如下所示：

lvextend -L 15G /dev/storage/lv0
xfs_growfs /dev/storage/lv0

上述第一条命令表示对LVM的逻辑卷进行扩容，-L表示扩容后的大小而不是增加的大小，也可以使用-l参数指定大小。第二条命令是在创建xfs系统后，让xfs系统随着LV的增大而增大。

注意：
1、在进行扩容前，请保证LVM的卷组内有足够的空间可以进行扩容。
2、如果在LV扩容的时候，还没有创建文件系统，则可以省略上述第二条命令。
3、如果是xfs系统扩容，可以不用umount，如果是ext4系统扩容，则必须使用umount。

（五）LV缩容

在一般情况下，不允许对磁盘设备进行缩容，因为这可能造成数据丢失的风险。尽管如此，LVM还是提供了LV缩容的方法。
然而，xfs系统不允许缩容，如果是ext4系统，缩容配置如下：

e2fsck -f /dev/storage/lv0
resize2fs /dev/storage/lv0 10G
mount -a

上述第一条命令是对文件系统进行缩容，第二条命令是对LVM的卷组进行缩容，第三条命令是重新挂载。

（六）LV快照

LVM具备快照的功能，该功能类似于Vmware中的快照，LVM可以创建一个快照卷，快照卷就如同一个LV的备份。在操作中可以使用快照卷将LV的状态还原到某个节点的状态。
我们首先创建一个逻辑卷，在完成文件系统创建和挂载后，向该LV中写入一个实验性文件，过程如下：

lvcreate -n lv1 -L 1G /storage
mkfs.ext4 /dev/storage/lv1
mount /dev/storage/lv1 /lvm
echo “LVM snapshoot” > experiment.txt

让后，我们创建快照卷，在lvcreate命令中，使用-s参数创建快照卷，如下所示：

lvcreate -L 1G -s -n lvsnap /dev/storage/lv1

这样，快照卷就创建好了，如下所示：

接下来，我么尝试使用快照卷的恢复功能，方法是删掉刚才在lv1中创建的experiment.txt文件，然后恢复快照卷，查看新的lv1中experiment文件是否存在。过程如下：

rm -rf /lvm/experiment.txt
umount /lvm
lvconvert --merge /dev/storage/lvsnap
mount /dev/storage/lv1 /lvm
ll /lvm
cat /lvm/experiment

结果如下所示：

（七）PV、VG和LV删除

PV、VG和LV的删除比较简单，只要简单的使用pvremove、vgremove和lvremove进行删除即可，但是在删除时一定要注意，先解除挂载再删除LV，先删除LV再删除VG，先删除PV最后删除PV。
相关命令如下：

unount /lvm
lvremove /dev/storage/lv1
vgremove /dev/storage
pvremove /dev/md0 /dev/sdd1 /dev/sde

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