邏輯卷實現詳解

在我們使用Linux的過程中難免會對現有的RAID磁盤陣列組的硬盤管理空間進行增加、減小操作等，如果當初安裝系統時劃分的硬盤空間沒有考慮到今后的硬盤有可能會進行調整的話，我們就要重新規劃并重裝操作系統，以滿足應用需求，這時Linux給我提供了一項硬盤設備管理技術LVM邏輯卷管理器（Logical Volume Manager）通過它，我們就可以實現對硬盤空間的動態劃分和調整。

LVM邏輯卷管理器的技術結構

以下是LVM一些名詞的解釋，解釋來自百度LVM：

PhysicalStorageMedia 物理存儲設備
指系統的物理存儲設備：磁盤，如：/dev/hda、/dev/sda等，是存儲系統最底層的存儲單元。

PV（Physical Volume）物理卷
指磁盤分區或從邏輯上與磁盤分區具有同樣功能的設備，是LVM的基本存儲邏輯塊，但和基本的物理存儲介質相比，卻包含有與LVM相關的管理參數。

VG（Volume Group）卷組
類似于非LVM系統中的物理磁盤，其由一個或多個物理卷PV組成，可以在卷組上創建一個或多個LV。

LV（Logical Volume）邏輯卷
類似于非LVM系統中的磁盤分區，邏輯卷建立在卷組VG之上，在邏輯卷LV之上可以建立文件系統。

PE（Physical Extent）物理塊
每一個物理卷PV被劃分為稱為PE的基本單元，具有唯一編號的PE是可以被LVM尋址的最小單元，PE的大小是可以配置的，默認為4MB。所以物理卷（PV）大小等同的基本單元PE組成。

LE（Logical Extent）邏輯塊
邏輯卷LV也被劃分為可被尋址的基本單位，稱為LE。在同一個卷組中，LE的大小和PE是相同的，并且一一對應。

部署實踐

1、為實驗準備2塊20G大小的硬盤

添加硬盤數量滿足實驗需求

如果不想在虛擬環境下重啟識別新硬盤的話，可以執行下面的命令---
echo "- - -" > /sys/class/scsi_host/host0/scan
注意：三個- - -號之間有空隔。

2、將新添加的硬盤添加支持LVM邏輯卷管理中：

[root@CentOS7 ~]#pvcreate /dev/sdb /dev/sdc
  Physical volume "/dev/sdb" successfully created.
  Physical volume "/dev/sdc" successfully created.

3、創建storage卷組，將新添加的兩塊硬盤設備加入到卷組中，查看卷組狀態：

[root@CentOS7 ~]#vgcreate storage /dev/sdb /dev/sdc  ##添加入卷組
  Volume group "storage" successfully created
[root@CentOS7 ~]#vgdisplay 
  --- Volume group ---
  VG Name               storage    ##創建“storage”名稱
  System ID             
  Format                lvm2
  Metadata Areas        2
  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                2
  Act PV                2
  VG Size               39.99 GiB
  PE Size               4.00 MiB
  Total PE              10238
  Alloc PE / Size       0 / 0   
  Free  PE / Size       10238 / 39.99 GiB    ##硬盤卷組大小
  VG UUID               v8N8fM-s6x2-mTGN-AiCC-KGhK-uz9D-4w8LVc

4、劃分出200M的邏輯設備：

在對邏輯卷劃分中，如果我們使用-l參數來指定使用PE基本單元的個數，或者也可以使用常見以-L參數來以容量為單位劃分。

[root@CentOS7 ~]#lvcreate -n lv -L 200 storage    ##200M大小的邏輯設備
  Logical volume "lv" created.
[root@CentOS7 ~]#lvdisplay     ##查看邏輯卷信息
  --- Logical volume ---
  LV Path                /dev/storage/lv
  LV Name                lv
  VG Name                storage
  LV UUID                ccH2lD-QUvS-IiUX-gc7K-kkE7-9MDD-UuMhmV
  LV Write Access        read/write
  LV Creation host, time CentOS7.laishaohua, 2017-08-20 20:27:40 +0800
  LV Status              available
  # open                 0
  LV Size                200.00 MiB    ##大小為200M大小
  Current LE             50
  Segments               1
  Allocation             inherit
  Read ahead sectors     auto
  - currently set to     8192
  Block device           253:0

5、將邏輯卷格式為mkfs.xfs后掛載使用：

[root@CentOS7 ~]#mkfs.xfs /dev/storage/lv    ##格式化
meta-data=/dev/storage/lv        isize=512    agcount=4, agsize=12800 blks
         =                       sectsz=512   attr=2, projid32bit=1
         =                       crc=1        finobt=0, sparse=0
data     =                       bsize=4096   blocks=51200, imaxpct=25
         =                       sunit=0      swidth=0 blks
naming   =version 2              bsize=4096   ascii-ci=0 ftype=1
log      =internal log           bsize=4096   blocks=855, version=2
         =                       sectsz=512   sunit=0 blks, lazy-count=1
realtime =none                   extsz=4096   blocks=0, rtextents=0
[root@CentOS7 ~]#mkdir /lvmstorage     ##創建掛載目錄
[root@CentOS7 ~]#mount /dev/storage/lv /lvmstorage  ##掛載

6、查看掛載狀態，并將掛載狀態寫入配置文件使其重啟掛載信息不丟失

[root@CentOS7 ~]#df -h
Filesystem              Size  Used Avail Use% Mounted on
/dev/sda2                50G  1.2G   49G   3% /
devtmpfs                479M     0  479M   0% /dev
tmpfs                   489M     0  489M   0% /dev/shm
tmpfs                   489M  6.7M  482M   2% /run
tmpfs                   489M     0  489M   0% /sys/fs/cgroup
/dev/sda3                40G   33M   40G   1% /app
/dev/sr0                7.8G  7.8G     0 100% /mnt/cdrom
/dev/sda1              1014M  116M  899M  12% /boot
tmpfs                    98M     0   98M   0% /run/user/0
/dev/mapper/storage-lv  197M   11M  187M   6% /lvmstorage    ##卷狀態
[root@CentOS7 ~]#echo "/dev/storage/lv /lvmstorage xfs defaults 0 0" >> /etc/fstab     ##echo 寫入配置文件

7、縮小邏輯卷

注意：對邏輯卷縮小操作不當將會有丟失數據的危險，所以在生產環境中不得已需要縮小邏輯卷的話，也記得將重要的數據提前備份，以防數據丟失。另外對LVM邏輯卷縮小操作前需要檢查文件系統的完整性，確保數據安全。
此外由于為mkfs.xfs格式系統，xfs默認只能擴大不能縮小，所以我們需要利用xfsdump / xfsrestore 來實現縮小，縮小后需要重新格式化才能掛載。（適用系統剛安裝好，邏輯分區內沒有什么數據或數據不多且不重要的情況下）

[root@CentOS7 ~]#rpm -qa xfsdump    ##查看系統有無xfsdump
xfsdump-3.1.4-1.el7.x86_64
[root@CentOS7 ~]#yum -y install xfsdump    ##安裝xfsdump套件
[root@CentOS7 ~]#umount /lvmstorage/    ##卸載設備和掛載點的關聯

檢查文件系統的完整性：

[root@CentOS7 ~]#e2fsck -f /dev/storage/lv    ##e2fsck -f 強制檢查
e2fsck 1.42.9 (28-Dec-2013)
ext2fs_open2: Bad magic number in super-block
e2fsck: Superblock invalid, trying backup blocks...
e2fsck: Bad magic number in super-block while trying to open /dev/storage/lv

The superblock could not be read or does not describe a correct ext2
filesystem.  If the device is valid and it really contains an ext2
filesystem (and not swap or ufs or something else), then the superblock
is corrupt, and you might try running e2fsck with an alternate superblock:
    e2fsck -b 8193 <device>

Linux e2fsck命令用于檢查使用 Linux ext2 檔案系統的 partition 是否正常工作。

將LV邏輯卷的容量減小到150M：

[root@CentOS7 ~]#lvreduce -L 150M /dev/storage/lv 
  Rounding size to boundary between physical extents: 152.00 MiB.
  WARNING: Reducing active logical volume to 152.00 MiB.
  THIS MAY DESTROY YOUR DATA (filesystem etc.)
Do you really want to reduce storage/lv? [y/n]: y
  Size of logical volume storage/lv changed from 200.00 MiB (50 extents) to 152.00 MiB (38 extents).
  Logical volume storage/lv successfully resized.

減小后將邏輯分區重新通過mkfs.xfs命令重新格式化才能掛載上

[root@CentOS7 ~]#mkfs.xfs -f /dev/storage/lv    ##格式化

將文件系統重新掛載并查看硬盤狀態：

[root@CentOS7 ~]#mount -a 
[root@CentOS7 ~]#df -h
Filesystem              Size  Used Avail Use% Mounted on
/dev/sda2                50G  1.2G   49G   3% /
devtmpfs                479M     0  479M   0% /dev
tmpfs                   489M     0  489M   0% /dev/shm
tmpfs                   489M  6.7M  482M   2% /run
tmpfs                   489M     0  489M   0% /sys/fs/cgroup
/dev/sda3                40G   33M   40G   1% /app
/dev/sr0                7.8G  7.8G     0 100% /mnt/cdrom
/dev/sda1              1014M  116M  899M  12% /boot
tmpfs                    98M     0   98M   0% /run/user/0
/dev/mapper/storage-lv  149M  7.8M  141M   6% /lvmstorage    ##縮小至150M

8、擴容邏輯卷，只要卷組中的空間足夠大就可以一直為邏輯卷擴容。

將邏輯卷lv擴展至300M：

[root@CentOS7 ~]#lvextend -L 300M /dev/storage/lv    ##擴展至300M
  Size of logical volume storage/lv changed from 152.00 MiB (38 extents) to 300.00 MiB (75 extents).
  Logical volume storage/lv successfully resized.
[root@CentOS7 ~]#xfs_growfs /dev/storage/lv 
xfs_growfs: /dev/storage/lv is not a mounted XFS filesystem
[root@CentOS7 ~]#xfs_growfs /dev/storage/lv    ##目標XFS文件系統來擴展
meta-data=/dev/mapper/storage-lv isize=512    agcount=4, agsize=9728 blks
         =                       sectsz=512   attr=2, projid32bit=1
         =                       crc=1        finobt=0 spinodes=0
data     =                       bsize=4096   blocks=38912, imaxpct=25
         =                       sunit=0      swidth=0 blks
naming   =version 2              bsize=4096   ascii-ci=0 ftype=1
log      =internal               bsize=4096   blocks=855, version=2
         =                       sectsz=512   sunit=0 blks, lazy-count=1
realtime =none                   extsz=4096   blocks=0, rtextents=0
data blocks changed from 38912 to 76800

df -Th查看分區空間

[root@CentOS7 ~]#df -Th
Filesystem             Type      Size  Used Avail Use% Mounted on
/dev/sda2              xfs        50G  1.2G   49G   3% /
devtmpfs               devtmpfs  479M     0  479M   0% /dev
tmpfs                  tmpfs     489M     0  489M   0% /dev/shm
tmpfs                  tmpfs     489M  6.7M  482M   2% /run
tmpfs                  tmpfs     489M     0  489M   0% /sys/fs/cgroup
/dev/sda3              xfs        40G   33M   40G   1% /app
/dev/sr0               iso9660   7.8G  7.8G     0 100% /mnt/cdrom
/dev/sda1              xfs      1014M  116M  899M  12% /boot
tmpfs                  tmpfs      98M     0   98M   0% /run/user/0
/dev/mapper/storage-lv xfs       297M  7.9M  289M   3% /lvmstorage    ##擴展至300M

9、邏輯卷快照建立

在對邏輯卷管理中我們還可以建立快照卷功能，這項功能類似于VMware中的快照功能，提供數據糾錯還原功能。

往邏輯卷組設備所掛載的目錄用dd寫入一個文件20M的文件：

[root@CentOS7 ~]#dd if=/dev/zero of=/lvmstorage/readme bs=1M count=20
20+0 records in
20+0 records out
20971520 bytes (21 MB) copied, 0.0348104 s, 602 MB/s
[root@CentOS7 /lvmstorage]#ll
total 20480
-rw-r--r--. 1 root root 20971520 Aug 20 15:18 readme

使用-s參數生成一個快照卷，-L參數指定劃分的大小：

[root@CentOS7 ~]#lvcreate -L 150M -s -n SNAP  /dev/storage/lv
  Using default stripesize 64.00 KiB.
  Rounding up size to full physical extent 152.00 MiB
  Logical volume "SNAP" created.

[root@CentOS7 ~]#lvdisplay 
 --- Logical volume ---
  LV Path                /dev/storage/SNAP
  LV Name                SNAP
  VG Name                storage
  LV UUID                3Ftw8X-dqir-EEfA-ZAD9-KQjD-lQAS-np4Yn9
  LV Write Access        read/write
  LV Creation host, time CentOS7.laishaohua, 2017-08-20 15:23:10 +0800
  LV snapshot status     active destination for lv
  LV Status              available
  # open                 0
  LV Size                300.00 MiB
  Current LE             75
  COW-table size         152.00 MiB
  COW-table LE           38
  Allocated to snapshot  0.00%
  Snapshot chunk size    4.00 KiB
  Segments               1
  Allocation             inherit
  Read ahead sectors     auto
  - currently set to     8192
  Block device           253:3

在LV設備卷所掛載的目錄中創建一個100M的二進制文件，再來查看邏輯卷狀態：

[root@CentOS7 ~]#dd if=/dev/zero of=/lvmstorage/files count=1 bs=100M
1+0 records in
1+0 records out
104857600 bytes (105 MB) copied, 3.13618 s, 33.4 MB/s
[root@CentOS7 ~]#lvdisplay 
  --- Logical volume ---
  LV Path                /dev/storage/SNAP
  LV Name                SNAP
  VG Name                storage
  LV UUID                3Ftw8X-dqir-EEfA-ZAD9-KQjD-lQAS-np4Yn9
  LV Write Access        read/write
  LV Creation host, time CentOS7.laishaohua, 2017-08-20 15:23:10 +0800
  LV snapshot status     active destination for lv
  LV Status              available
  # open                 0
  LV Size                300.00 MiB
  Current LE             75
  COW-table size         152.00 MiB
  COW-table LE           38
  Allocated to snapshot  48.64%    ##邏輯卷上升
  Snapshot chunk size    4.00 KiB
  Segments               1
  Allocation             inherit
  Read ahead sectors     auto
  - currently set to     8192
  Block device           253:3

檢驗SNAP快照效果，對邏輯卷進行快照合并還原，（先卸載邏輯設備目錄的掛載）

[root@CentOS7 ~]#lvconvert --merge /dev/storage/SNAP 
  Merging of volume storage/SNAP started.
  lv: Merged: 39.23%
  lv: Merged: 100.00%
[root@CentOS7 ~]#mount -a
[root@CentOS7 ~]#ls /lvmstorage/    ##邏輯卷設備被快照后創建的100M文件也被還原了
readme

10、刪除邏輯卷

當不再需要使用LVM邏輯卷管理器時，我們可以依次安裝順序刪除邏輯卷
取消邏輯卷與目錄的掛載關聯，并刪除 /etc/fstab配置文件中的設備刪除：

[root@CentOS7 ~]#umount /lvmstorage/
[root@CentOS7 ~]#sed -i '$d' /etc/fstab  ##因為設備文件在最后一行，我們直接用sed -i執行刪除

將LV邏輯卷設備刪除，需要屬y確認操作：

[root@CentOS7 ~]#lvremove /dev/storage/lv 
Do you really want to remove active logical volume storage/lv? [y/n]: y
  Logical volume "lv" successfully removed

將VG卷組刪除：

[root@CentOS7 ~]#vgremove storage 
  Volume group "storage" successfully removed

最后將PV物理卷設備移除：

[root@CentOS7 ~]#pvremove /dev/sdb /dev/sdc
  Labels on physical volume "/dev/sdb" successfully wiped.
  Labels on physical volume "/dev/sdc" successfully wiped.

確認上述操作執行成功，無提示信息則為操作正確完成邏輯卷設備移除：
[root@CentOS7 ~]#lvdisplay ;vgdisplay ;pvdisplay

總結：

在對邏輯卷大小調整時，針對xfs和ext4不同的文件系統中，所使用的命令都不相同
resize2fs命令針對的是ext2、ext3、ext4文件系統
xfs_growfs命令針對的是xfs文件系統
xfs文件系統只支持增大分區空間的情況，不支持縮小，要減小的話，只能在減小后將邏輯分區重新通過mkfs.xfs命令重新格式化才能掛載，這樣就會將原來存在的數據清除，所以在對xfs文件系統格式操作時需切記。
在對邏輯卷快照操作能僅有一次有效，一旦被還原后則會被自動刪除
移除邏輯卷要依次刪除LV邏輯卷、VG卷組后在移除PV物理卷設備，順序不可顛倒。
當然對硬盤的一切修改操作都需要建立在擁有備份的前提下才可進行。總之謹記住硬盤有價，數據無價，請謹慎操作!

最后編輯于：2017.12.10 02:42:02

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正文獨居荒郊野嶺守林人離奇死亡，尸身上長有42處帶血的膿包…… 初始之章·張勛以下內容為張勛視角年9月15日...
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?白月光啟示錄
正文我和宋清朗相戀三年，在試婚紗的時候發現自己被綠了。大學時的朋友給我發了我未婚夫和他白月光在一起吃飯的照片。...
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活死人
序言：一個原本活蹦亂跳的男人離奇死亡，死狀恐怖，靈堂內的尸體忽然破棺而出，到底是詐尸還是另有隱情，我是刑警寧澤，帶...
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?日本核電站爆炸內幕
正文年R本政府宣布，位于F島的核電站，受9級特大地震影響，放射性物質發生泄漏。R本人自食惡果不足惜，卻給世界環境...
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男人毒藥：我在死后第九天來索命
文/蒙蒙一、第九天我趴在偏房一處隱蔽的房頂上張望。院中可真熱鬧，春花似錦、人聲如沸。這莊子的主人今日做“春日...
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一樁弒父案，背后竟有這般陰謀
文/蒼蘭香墨我抬頭看了看天上的太陽。三九已至，卻和暖如春，著一層夾襖步出監牢的瞬間，已是汗流浹背。一陣腳步聲響...
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情欲美人皮
我被黑心中介騙來泰國打工，沒想到剛下飛機就差點兒被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留，地道東北人。一個月前我還...
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代替公主和親
正文我出身青樓，卻偏偏與公主長得像，于是被迫代替她去往敵國和親。傳聞我的和親對象是個殘疾皇子，可洞房花燭夜當晚...
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