怎么在 Ubuntu 中管理和使用逻辑卷管理 LVM

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怎么在 Ubuntu 中管理和使用逻辑卷管理 LVM

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LVM 是介于你的操作系统和物理硬盘驱动器之间的抽象层。这意味着你的物理硬盘驱动器和分区不再依赖于他们所在的硬盘驱动和分区。而是你的操作系统所见的硬盘驱动和分区可以是由任意数目的独立硬盘汇集而成的或是一个软件磁盘阵列。
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首先需要创建主分区,然后要创建拓展分区,在拓展分区下能创建逻辑分区。
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系统内核问题,建议重装系统
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推荐备份系统与资料后进行,系统使用可能会造成数据丢失。建议全新使用DG程序进行重新分区,或替换一个新磁盘重新分区后再克隆过去。
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LVM逻辑卷管理器是对Linux系统中对存储资源进行管理的一种机制,部署LVM逻辑卷管理器需要依次对对物理卷、卷组和逻辑卷的逐个配置,常见的命令分别包括有:
功能/命令 物理卷管理 卷组管理 逻辑卷管理
扫描 pvscan vgscan lvscan
建立 pvcreate vgcreate lvcreate
显示 pvdisplay vgdisplay lvdisplay
删除 pvremove vgremove lvremove
扩展 vgextend lvextend

为避免实验之间互相冲突,请您自行还原虚拟机到最初始状态,并在虚拟机中添加两块新硬盘设备后开机,如图7-7所示:

图7-7 在虚拟机中添加一块新的硬盘设备
在虚拟机中添加两块新硬盘设备的目的是为了更好的向同学们演示LVM逻辑卷管理器对于让用户无需关心底层物理硬盘设备的特性,咱们将会对这两块新的硬盘先进行创建物理卷操作,可以简单理解成让硬盘设备支持了LVM技术,然后将两块硬盘进行卷组合并,卷组的名称可以由您来自定义,接下来是将合并后的卷组根据需求再切割出一个约为150M的逻辑卷设备,最后将这个逻辑卷设备格式化成XFS文件系统后挂载使用。现在知道大致的流程后就可以,刘遄老师还会对下面每一个步骤再做一些简单的描述。
第1步:让新添加的两块硬盘设备支持LVM逻辑卷管理器技术:
[root@linuxprobe ~]# pvcreate /dev/sdb /dev/sdc
Physical volume "/dev/sdb" successfully created
Physical volume "/dev/sdc" successfully created

第2步:将两块硬盘设备都加入到storage卷组中,然后查看下卷组的状态:
[root@linuxprobe ~]# vgcreate storage /dev/sdb /dev/sdc
Volume group "storage" successfully created
[root@linuxprobe ~]# vgdisplay
--- Volume group ---
VG Name storage
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
VG UUID KUeAMF-qMLh-XjQy-ArUo-LCQI-YF0o-pScxm1
………………省略部分输出信息………………

第3步:切割出一个约为150M的逻辑卷设备:
同学们需要注意下切割单位的问题,在LVM逻辑卷管理器对LV逻辑卷的切割上面有两种计量单位,第一种是常见以-L参数来以容量单位为对象,例如使用-L 150M来生成一个大小为150M的逻辑卷,还可以使用-l参数来指定要使用PE基本单元的个数,默认每个PE的大小为4M,因此允许使用-l 37来生成一个大小为37*4M=148M的逻辑卷:
[root@linuxprobe ~]# lvcreate -n vo -l 37 storage
Logical volume "vo" created
[root@linuxprobe ~]# lvdisplay
--- Logical volume ---
LV Path /dev/storage/vo
LV Name vo
VG Name storage
LV UUID D09HYI-BHBl-iXGr-X2n4-HEzo-FAQH-HRcM2I
LV Write Access read/write
LV Creation host, time localhost.localdomain, 2017-02-01 01:22:54 -0500
LV Status available
# open 0
LV Size 148.00 MiB
Current LE 37
Segments 1
Allocation inherit
Read ahead sectors auto
- currently set to 8192
Block device 253:2
………………省略部分输出信息………………

第4步:将生成好的逻辑卷格式化后挂载使用:
Linux系统会把LVM逻辑卷管理器中的逻辑卷设备存放在/dev设备目录中(实际上是做了一个符号链接,但读者们无需关心),同时会以卷组的名称来建立一个目录,其中保存有逻辑卷的设备映射文件。
[root@linuxprobe ~]# mkfs.ext4 /dev/storage/vo
mke2fs 1.42.9 (28-Dec-2013)
Filesystem label=
OS type: Linux
Block size=1024 (log=0)
Fragment size=1024 (log=0)
Stride=0 blocks, Stripe width=0 blocks
38000 inodes, 151552 blocks
7577 blocks (5.00%) reserved for the super user
First data block=1
Maximum filesystem blocks=33816576
19 block groups
8192 blocks per group, 8192 fragments per group
2000 inodes per group
Superblock backups stored on blocks:
8193, 24577, 40961, 57345, 73729
Allocating group tables: done
Writing inode tables: done
Creating journal (4096 blocks): done
Writing superblocks and filesystem accounting information: done
[root@linuxprobe ~]# mkdir /linuxprobe
[root@linuxprobe ~]# mount /dev/storage/vo /linuxprobe

第5步:查看挂载状态,并写入到配置文件永久生效:
[root@linuxprobe ~]# df -h
Filesystem Size Used Avail Use% Mounted on
/dev/mapper/rhel-root 18G 3.0G 15G 17% /
devtmpfs 905M 0 905M 0% /dev
tmpfs 914M 140K 914M 1% /dev/shm
tmpfs 914M 8.8M 905M 1% /run
tmpfs 914M 0 914M 0% /sys/fs/cgroup
/dev/sr0 3.5G 3.5G 0 100% /media/cdrom
/dev/sda1 497M 119M 379M 24% /boot
/dev/mapper/storage-vo 145M 7.6M 138M 6% /linuxprobe
[root@linuxprobe ~]# echo "/dev/storage/vo /linuxprobe ext4 defaults 0 0" >> /etc/fstab

7.2.2 扩容逻辑卷
虽然咱们的卷组是由两块硬盘设备共同组成的,但用户使用存储资源时感知不到底层硬盘的结构,也不用关心底层是由多少块硬盘组成的,只要卷组中的资源足够就可以一直为逻辑卷扩容,扩展前请一定要记得卸载设备和挂载点的关联。
[root@linuxprobe ~]# umount /linuxprobe

第1步:将上个实验中的逻辑卷vo扩展至290M:
[root@linuxprobe ~]# lvextend -L 290M /dev/storage/vo
Rounding size to boundary between physical extents: 292.00 MiB
Extending logical volume vo to 292.00 MiB
Logical volume vo successfully resized

第2步:检查磁盘完整性,重置硬盘容量:
[root@linuxprobe ~]# e2fsck -f /dev/storage/vo
e2fsck 1.42.9 (28-Dec-2013)
Pass 1: Checking inodes, blocks, and sizes
Pass 2: Checking directory structure
Pass 3: Checking directory connectivity
Pass 4: Checking reference counts
Pass 5: Checking group summary information
/dev/storage/vo: 11/38000 files (0.0% non-contiguous), 10453/151552 blocks
[root@linuxprobe ~]# resize2fs /dev/storage/vo
resize2fs 1.42.9 (28-Dec-2013)
Resizing the filesystem on /dev/storage/vo to 299008 (1k) blocks.
The filesystem on /dev/storage/vo is now 299008 blocks long.

第3步:重新挂载硬盘设备并查看挂载状态:
[root@linuxprobe ~]# mount -a
[root@linuxprobe ~]# df -h
Filesystem Size Used Avail Use% Mounted on
/dev/mapper/rhel-root 18G 3.0G 15G 17% /
devtmpfs 985M 0 985M 0% /dev
tmpfs 994M 80K 994M 1% /dev/shm
tmpfs 994M 8.8M 986M 1% /run
tmpfs 994M 0 994M 0% /sys/fs/cgroup
/dev/sr0 3.5G 3.5G 0 100% /media/cdrom
/dev/sda1 497M 119M 379M 24% /boot
/dev/mapper/storage-vo 279M 2.1M 259M 1% /linuxprobe

7.2.3 缩小逻辑卷
相比于扩容逻辑卷来讲,对逻辑卷的缩小操作存在着更高丢失数据的风险,所以在生产环境中同学们一定要留心记得提前备份好数据,另外Linux系统规定对LVM逻辑卷的缩小操作需要先检查文件系统的完整性,当然这也是在保证咱们的数据安全,操作前记得先把文件系统卸载掉:
[root@linuxprobe ~]# umount /linuxprobe

第1步:检查文件系统的完整性:
[root@linuxprobe ~]# e2fsck -f /dev/storage/vo
e2fsck 1.42.9 (28-Dec-2013)
Pass 1: Checking inodes, blocks, and sizes
Pass 2: Checking directory structure
Pass 3: Checking directory connectivity
Pass 4: Checking reference counts
Pass 5: Checking group summary information
/dev/storage/vo: 11/74000 files (0.0% non-contiguous), 15507/299008 blocks

第2步:将LV逻辑卷的容量减小到120M:
[root@linuxprobe ~]# resize2fs /dev/storage/vo 120M
resize2fs 1.42.9 (28-Dec-2013)
Resizing the filesystem on /dev/storage/vo to 122880 (1k) blocks.
The filesystem on /dev/storage/vo is now 122880 blocks long.
[root@linuxprobe ~]# lvreduce -L 120M /dev/storage/vo
WARNING: Reducing active logical volume to 120.00 MiB
THIS MAY DESTROY YOUR DATA (filesystem etc.)
Do you really want to reduce vo? [y/n]: y
Reducing logical volume vo to 120.00 MiB
Logical volume vo successfully resized

第3步:将文件系统重新挂载并查看系统状态:
[root@linuxprobe ~]# mount -a
[root@linuxprobe ~]# df -h
Filesystem Size Used Avail Use% Mounted on
/dev/mapper/rhel-root 18G 3.0G 15G 17% /
devtmpfs 985M 0 985M 0% /dev
tmpfs 994M 80K 994M 1% /dev/shm
tmpfs 994M 8.8M 986M 1% /run
tmpfs 994M 0 994M 0% /sys/fs/cgroup
/dev/sr0 3.5G 3.5G 0 100% /media/cdrom
/dev/sda1 497M 119M 379M 24% /boot
/dev/mapper/storage-vo 113M 1.6M 103M 2% /linuxprobe

7.2.4 逻辑卷快照
除此之外LVM逻辑卷管理器还具备有“快照卷”的功能,这项功能很类似于我们其他软件的还原时间点功能。例如我们可以对某一个LV逻辑卷设备做一次快照,如果今后发现数据被改错了,咱们可以将之前做好的快照卷进行覆盖还原,LVM逻辑卷管理器的快照功能有两项特点,第一是快照卷的大小应该尽量等同于LV逻辑卷的容量,第二是快照功能仅一次有效,一旦被还原后则会被自动立即删除。我们首先应当查看下卷组的信息:
[root@linuxprobe ~]# vgdisplay
--- Volume group ---
VG Name storage
System ID
Format lvm2
Metadata Areas 2
Metadata Sequence No 4
VG Access read/write
VG Status resizable
MAX LV 0
Cur LV 1
Open LV 1
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 30 / 120.00 MiB Free PE / Size 10208 / 39.88 GiB
VG UUID CTaHAK-0TQv-Abdb-R83O-RU6V-YYkx-8o2R0e
………………省略部分输出信息………………

通过卷组的输出信息可以很清晰的看到卷组中已用120M,空闲资源有39.88G,接下来咱们在逻辑卷设备所挂载的目录中用重定向写入一个文件吧:
[root@linuxprobe ~]# echo "Welcome to Linuxprobe.com" > /linuxprobe/readme.txt
[root@linuxprobe ~]# ls /linuxprobe
total 14
drwx------. 2 root root 12288 Feb 1 07:18 lost+found
-rw-r--r--. 1 root root 26 Feb 1 07:38 readme.txt

第1步:使用-s参数来生成一个快照卷,使用-L参数来指定切割的大小,另外要记得在后面写上这个快照是针对那个逻辑卷做的。
[root@linuxprobe ~]# lvcreate -L 120M -s -n SNAP /dev/storage/vo
Logical volume "SNAP" created
[root@linuxprobe ~]# lvdisplay
--- Logical volume ---
LV Path /dev/storage/SNAP
LV Name SNAP
VG Name storage
LV UUID BC7WKg-fHoK-Pc7J-yhSd-vD7d-lUnl-TihKlt
LV Write Access read/write
LV Creation host, time localhost.localdomain, 2017-02-01 07:42:31 -0500
LV snapshot status active destination for vo
LV Status available
# open 0
LV Size 120.00 MiB
Current LE 30
COW-table size 120.00 MiB
COW-table LE 30
Allocated to snapshot 0.01%
Snapshot chunk size 4.00 KiB
Segments 1
Allocation inherit
Read ahead sectors auto
- currently set to 8192
Block device 253:3
………………省略部分输出信息………………

第2步:咱们在LV设备卷所挂载的目录中创建一个100M的垃圾文件,这样再来看快照卷的状态就会发现使用率上升了:
[root@linuxprobe ~]# dd if=/dev/zero of=/linuxprobe/files count=1 bs=100M
1+0 records in
1+0 records out
104857600 bytes (105 MB) copied, 3.35432 s, 31.3 MB/s
[root@linuxprobe ~]# lvdisplay
--- Logical volume ---
LV Path /dev/storage/SNAP
LV Name SNAP
VG Name storage
LV UUID BC7WKg-fHoK-Pc7J-yhSd-vD7d-lUnl-TihKlt
LV Write Access read/write
LV Creation host, time localhost.localdomain, 2017-02-01 07:42:31 -0500
LV snapshot status active destination for vo
LV Status available
# open 0
LV Size 120.00 MiB
Current LE 30
COW-table size 120.00 MiB
COW-table LE 30
Allocated to snapshot 83.71%
Snapshot chunk size 4.00 KiB
Segments 1
Allocation inherit
Read ahead sectors auto
- currently set to 8192
Block device 253:3

第3步:为了校验SNAP快照卷的效果,咱们需要对逻辑卷进行快照合并还原操作,在这之前记得先卸载掉逻辑卷设备与目录的挂载~
[root@linuxprobe ~]# umount /linuxprobe
[root@linuxprobe ~]# lvconvert --merge /dev/storage/SNAP
Merging of volume SNAP started.
vo: Merged: 21.4%
vo: Merged: 100.0%
Merge of snapshot into logical volume vo has finished.
Logical volume "SNAP" successfully removed

第4步:快照卷会被自动删除掉,并且刚刚在逻辑卷设备被快照后再创建出来的100M垃圾文件也被清除了:
[root@linuxprobe ~]# mount -a
[root@linuxprobe ~]# ls /linuxprobe/
lost+found readme.txt

看下《Linux就该这么学》第7章节吧,第7章 使用RAID与LVM磁盘阵列技术
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