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6.1 LVM逻辑卷管理
许多Linux操作系统的使用者在安装操作系统时都会遇到这样的困境：如何精确评估和分配各个硬盘分区的容量。如果当初估计不准确，一旦系统分区不够用就可能不得不备份、删除相关数据，甚至被迫重新规划分区并重装操作系统，以满足应用系统的需要。
6.1.1 LVM概述
LVM是Linux操作系统中对磁盘分区进行管理的一种逻辑机制，它是建立在硬盘和分区之上、文件系统之下的一个逻辑层，在建立文件系统时屏蔽了下层的磁盘分区布局，因此能够在保持现有数据不变的情况下动态调整磁盘容量，从而增强磁盘管理的灵活性。
在安装CentOS系统的过程中选择自动分区时，就会默认采用LVM分区方案，不需要再进行手动配置。如果有特殊需要，也可以使用安装向导提供的磁盘定制工具调整LVM分区。需要注意的是，/boot分区不能基于LVM创建，必须独立出来。
1. PV（Physical Volume，逻辑卷）
物理卷是LVM机制的基本存储设备，通常对应为一个普通分区或整个硬盘。创建物理卷时，会在分区或硬盘的头部创建一个保留区块，用于记录LVM的属性，并把存储空间分割成默认大小为4MB的基本单元( Physical Extent，PE)，从而构成物理卷，如下图。物理卷一般直接使用设备文件名称，如/devsdb1、ldevlsdb2、ldevlsdd等。
对用于转换成物理卷的普通分区，建议先使用fdisk工具将分区类型的ID标记号改为“8e”。若是整块硬盘，可以将所有磁盘空间划分为一个主分区后再做相应调整。
2. VG（Volume Group，卷组）
由一个或多个物理卷组成一个整体，即称为卷组，在卷组中可以动态地添加或移除物理卷，如下图。许多个物理卷可以分别组成不同的卷组，卷组的名称由用户自行定义。
3. LV（Logical Volume，逻辑卷）
逻辑卷建立在卷组之上，与物理卷没有直接关系。对于逻辑卷来说，每一个卷组就是一个整体，从这个整体中“切出"一小块空间，作为用户创建文件系统的基础，这一小块空间就称为逻辑卷，如下图。使用mkfs 等工具在逻辑卷上创建文件系统以后，就可以挂载到Linux操作系统中的目录下使用。
通过上述对物理卷、卷组、逻辑卷的解释可以看出，建立LVM分区管理机制的过程如下:首先，将普通分区或整个硬盘创建为物理卷;然后，将物理上比较分散的各物理卷的存储空间组成一个逻辑整体，即卷组;最后，基于卷组这个整体，分割出不同的数据存储空间，形成逻辑卷。逻辑卷才是最终用户可以格式化并挂载使用的存储单位。
6.1.2 LVM的管理命令
为了便于理解,这里先使用fdisk工具在磁盘设备"ldev/sdb"中划分出三个主分区sdb1、sdb2、sdb3，每个磁盘的空间大小为20GB，将分区类型的ID标记号改为"8e"。磁盘类型的ID为"8e"，表示该分区是Linux LVM类型的，支持LVM机制。若上述分区已被挂载使用，则需要先进行卸载，再进行分区调整操作。
LVM管理命令主要包括三大类:物理卷（PV)管理、卷组(VG）管理、逻辑卷（LV)管理，对应的命令程序文件分别以“pv”、“vg”、“Iv”开头，如下图
1. 物理卷管理
1. pvscan命令
pvscan命令用于扫描系统中所有的物理卷，并输出相关信息。使用自动分区方案安装的CentOs，其系统盘 sda被划分为sda1和 sda2两个分区，其中 sda2分区被转换为物理卷，并基于该物理卷创建cl卷组。
pvscan命令的操作如下:
2. pvcreate命令
pvcreate命令用于将分区或整个硬盘转换成物理卷，主要是添加 LVM属性信息并划分PE存储单位。该命令需要使用硬盘或分区的设备文件作为参数（可以有多个)。
例如，执行以下操作将把分区ldevlsdb1、ldevlsdb2、ldev/sdb3转换成物理卷。需要注意的是，执行创建物理卷的命令时，会出现更换分区签名的警告提示，输入“y"后按Enter键即可。
3. pvdisplay命令
pvdisplay命令用于显示物理卷的详细信息，需要使用指定的物理卷作为命令参数，默认时将显示所有物理卷的信息。
例如，执行以下“pvdisplay ldev/sdb3"命令可以查看物理卷ldev/sdb3的详细信息。
4. pvremove命令
pvremove命令用于将物理卷还原成普通分区或磁盘，不再用于LVM体系，被移除的物理卷将无法被 pvscan识别。
例如，执行以下“pvremove ldevlsdb3”命令可以将物理卷ldevlsdb3 从 LVM体系中移除。
2. 卷组管理
1. vgscan命令
vgscan命令用于扫描系统中已建立的LVM卷组及相关信息。
例如，通过执行以下的vgscan命令后可以列出cl卷组。
2. vgcreate命令
vgcreate命令用于将一个或多个物理卷创建为一个卷组，第一个命令参数用于设置新卷组的名称，其后依次指定需要加入该卷组的物理卷作为参数。
例如，若要使用物理卷ldevlsdb1和l/devlsdb2创建名为web_document 的卷组，可以执行以下操作:
3. vgdisplay命令
vgdisplay命令用于显示系统中各卷组的详细信息，需要使用指定卷组名作为命令参数(未指定卷组时将显示所有卷组的信息)。
例如，若要查看卷组 web_document 的详细信息，可以执行以下操作:
4. vgremove命令
vgremove命令用于删除指定的卷组，将指定卷组名称作为参数即可。删除时应确保该卷组中没有正在使用的逻辑卷。
例如，若要删除名为web_document 的 LVM卷组，可以执行以下操作;
5. vgextend命令
vgextend命令用于扩展卷组的磁盘空间。当创建了新的物理卷，并需要将其添加到已有卷组中时，就可以使用vgextend命令。该命令的第一个参数为需要扩展容量的卷组名称，其后为需要添加到该卷组中的各物理卷。
例如，以下操作将重新创建卷组 web_document,只包含物理卷ldevlsdb1，然后通过vgextend 命令将物理卷/devlsdb2添加到卷组web_document 中。
3. 逻辑卷管理
1. lvscan命令
lvscan 命令用于扫描系统中已建立的逻辑卷及相关信息。
例如，通过执行以下的Ivscan命令可以列出cl卷组中的swap、home、root三个逻辑卷。
2. lvcreate命令
lvcreate命令用于从指定的卷组中分割空间，以创建新的逻辑卷。需要指定逻辑卷大小、名称及所在的卷组名作为参数。逻辑卷创建完成以后，可以通过"Ildevl卷组名l逻辑卷名"(或“"ldevlmapperl卷组名-逻辑卷名")形式的设备文件进行访问。
此命令的基本格式如下:
lvcreate -L 容量大小 -n 逻辑卷名 卷组名例如，执行以下操作将在卷组 web_document中建立一个新的逻辑卷，容量为10GB，名称设为bdqn。
3. lvdisplay命令
lvdisplay命令用于显示逻辑卷的详细信息，可以指定逻辑卷的设备文件作为参数，也可以使用卷组名作为参数，以显示该卷组中所有逻辑卷的信息。
例如，执行以下操作可以查看前面创建的 bdqn逻辑卷的详细信息。
4. lvextend命令
5. lventend命令
lvextend命令用于动态扩展逻辑卷的空间，当目前使用的逻辑卷空间不足时，可以从所在卷组中分割额外的空间进行扩展。只要指定需增加的容量大小及逻辑卷设备文件位置即可，前提条件是该卷组中还有尚未分配的磁盘空间，否则需要先扩展卷组容量。另外，调整逻辑卷的容量后，需要执行“xfs_growfs /ldevl卷组名l逻辑卷名"命令以便Linux操作系统重新识别文件系统的大小。xfs_growfs 是针对XFS文件系统的在线调整文件系统大小的命令。
使用lvextend命令时，基本的命令格式如下:
lvextend -L +大小 /dev/卷组名/逻辑卷名例如，以下操作可以为 bdqn逻辑卷扩展（增加）10GB大小的磁盘空间，并使用xfs_growfs命令重设大小。
在为逻辑卷扩展容量时，能够扩展的大小受限于所在卷组剩余空间的大小。例如，当卷组 web_document的剩余空间只有8GB时，通过lvextend命令最多也只能为 bdqn逻辑卷增加8GB的空间，若还需要增加更多的磁盘空间，必须先通过vgextend扩展卷组的容量。
5. lvremove命令
lvremove命令用于删除指定的逻辑卷，直接使用逻辑卷的设备文件作为参数即可。
例如，执行以下操作可以删除名为bdqn的逻辑卷。需要注意的是，在删除逻辑卷之前，应确保该逻辑卷不再使用，且必要的数据已做好备份。
6.2 设置磁盘配额
6.2.1 磁盘配额概述
1. 磁盘配额的作用范围
xfs_quota设置的磁盘配额功能，只在指定的文件系统（分区）内有效，用户使用其他未设置配额的文件系统时，将不会受到限制。
2. 磁盘配额的限制对象
xfs_quota主要针对系统中指定的用户账号、组账号进行限制，没有被设置限额的用户或组将不受影响。对组账号设置配额后，组内所有用户使用的磁盘容量、文件数量的总和不能超过限制。
3. 磁盘配额的限制类型
磁盘容量：限制用户能够使用的磁盘数据块（Block）大小，也就是限制磁盘空间大小，默认单位为KB。
文件数量：限制用户能够拥有的文件个数。在 Linux操作系统中，每一个文件都有一个对应的数字标记，称为i结点(Inode）编号，这个编号在同一个文件系统内是唯一的，因此xfs_quota通过限制i结点的数量来实现对文件数量的限制。
4. 磁盘配额的限制方法
软限制：指定一个软性的配额数值（如480MB磁盘空间、180个文件)，在固定的宽限期（默认为七天）内允许暂时超过这个限制，但系统会给出警告信息。
硬限制：指定一个硬性的配额数值（如 500MB磁盘空间、200个文件)，是绝对禁止用户超过的限制值，当达到硬限制值时，系统也会给出警告并禁止继续写入数据。硬限制的配额值应大于相应的软限制值，否则软限制将失效。
6.2.2 磁盘配额管理
下面将把之前创建的mbox逻辑卷/dev/mail_store/mbox挂载到/mailbox目录下，然后在该文件系统中进行配置，以实现磁盘配额功能。
1. 以支持配额功能的方式挂载文件系统
除了内核和xfs_quota软件的支持以外，实施磁盘配额功能还有一个前提条件，即指定的分区必须已经挂载且支持磁盘配额功能。
在配置调试过程中，可以使用带“-o usrquota,grpquota"选项的mount命令挂载指定的分区，以便增加对用户、组配额功能的支持。需要注意的是，XFS文件系统只有在首次挂载时才启动磁盘限额功能，所以不能使用"-o remount"挂载选项。对于支持配额功能的文件系统，将在mount 信息中显示"usrquota,grpquota”。
例如，执行以下操作可以对mbox逻辑卷重新进行挂载（remount参数)，并添加配额支持
若需要在每次开机后自动以支持配额功能的方式挂载该分区，可以将“usrquota,grpquota"挂载参数写入"letc/fstab”文件中。
2. 编辑用户和组账号的配额设置
配额设置是实现磁盘配额功能中最重要的环节，使用edquota命令结合“-u”及"-g"选项可用于指定用户或组的配额设置。结合"limit"命令可以设置磁盘容量，以及文件数的软、硬限制数值。
配额设置的基本命令格式如下:
xfs_quota -x -c 'limit -u bsoft=N bhard=N isoft=N ihard=N 用户名' 挂载点其中，“-x"表示启动专家模式，在当前模式下允许对配额系统进行修改的所有管理命令可用;“-c"表示直接调用管理命令。xfs_quota命令可以以交互方式进行。如果上述设置其用户磁盘配额的命令不加"-c"选项，那么命令执行后失败，并切入"xfs_quota>”环境下，以交互方式配置管理磁盘配额。在本章，我们采用“-c"选项直接调用管理命令。
除"“-x""-c"选项之外，limit命令后面还包含四个磁盘配额的限制字段，各字段的含义如下所述。
bsoft：设置磁盘容量的软限制数值。
bhard：设置磁盘容量的硬限制数值。
isoft：设置磁盘文件数的硬限制数值。
ihard：设置磁盘文件数的软限制数值。
例如，执行以下操作可以设置用户 zhangsan的磁盘配额:磁盘容量软限制8OMB、磁盘容量硬限制10OMB、文件数软限制40、文件数硬限制50。
若仅限制磁盘容量或文件数，可以使用如下命令（0表示无限制)
设置用户的磁盘配额后可使用"xfs_quota -c 'quota -uv zhangsan'/mailboxr"命令查看用户zhangsan的磁盘容量限制。结果输出后"Quota”字段对应的是软限制，"Limit"字段对应的是硬限制，具体操作如下:
结合”-i"“选项可以查看zhangsan 用户的磁盘文件数限制，具体操作如下:
3. 验证磁盘配额功能
使用受配额限制的用户账号登录Linux操作系统，并切换到应用了配额的文件系统中，进行复制文件等写入操作，测试所设置的磁盘配额项是否有效。
在测试过程中，为了快速看到效果，可以使用dd转换工具。dd命令是一个设备转换和复制命令,分别使用“if="选项指定输入设备(或文件)、“of="选项指定输出设备(或文件)、"bs="选项指定读取数据块的大小、“count="指定读取数据块的数量。
例如，以下操作可以向/mailbox目录下写入一个名为ddtest.data的测试文件，大小为4MB(分四次读取，每次1MB)，复制来源为设备文件ldev/zero。
若要测试/mailbox文件系统对用户 zhangsan的磁盘配额是否有效，需要以zhangsan用户登录，并切换到/mailbox目录下，使用dd命令创建特定大小的文件进行测试（因容量换算采用1024进制的关系，故显示的大小与实际大小会存在少许出入)，具体操作如下:
4. 查看配额使用情况
若需要了解在文件系统中用户或组的配额使用情况,可以使用report命令查看。结合“-u”和"-g"选项分别查看指定用户和组的配额使用情况;结合"-a"选项可以查看所有可用分区的配额使用报告。
例如，以下操作可以查看所有可用分区的磁盘容量配额使用情况。
若想同时查看磁盘容量和文件输的报告可结合"-"与“-b”选项使用，具体操作如下:
