[Linux命令]10逻辑卷(LVM)管理实例详解

#引言
这篇文章使用CentOS7实例演示LVM的创建更改和删除，LVM（Logical Volume Manager）是Linux环境下对硬盘分区进行管理的一种机制，可以实现多块硬盘空间的动态划分和调整，跨硬盘储存文件等功能。常用于装备大量硬盘并随时需要增加或删除硬盘的环境，也同样适于仅有一、两块硬盘的环境。
#文章目录

• 0×1.LVM基本术语与实验环境介绍
• 0×2.如何创建LVM

• a.如何创建PV


• b.如何创建VG


• c.如何创建LV


• d.文件系统格式化


• e.挂载和使用


• 0×3.如何扩充和缩小LVM

• a.如何扩充LV


• b.如何扩充VG


• c.如何缩小LV


• d.如何缩小VG


• 0×4.如何创建LVM备份(快照)
• 0×5.如何删除LVM

• a.如何删除LV


• b.如何删除VG


• c.如何删除PV


##0×1.LVM基本术语与实验环境介绍
下面是LVM需要了解的基本术语：

物理卷（PV physical volume）: 它可以是物理硬盘上的分区，也可以是整块物理硬盘；
卷组（VG volume group）: 建立在物理卷之上，一个卷组至少包括一个物理卷，可以动态增删物理卷；
逻辑卷（LV logical volume）:建立在卷组之上，卷组中未分配的空间可以用来建立逻辑卷，并且可以动态调整大小直到用完卷组空间，系统中的多个逻辑卷可以属于同一个卷组，也可以属于不同卷组（卷组是物理卷容器，它又被不同逻辑卷动态占用着，就好像一块物理硬盘被分割成不同的区域一样）；
物理区域（PE physical extend）: PE是PV中可以用于分配的最小储存单元，一旦确定大小不能更改，同一VG中的所有PV的PE大小要一致；
逻辑区域（LE logical extend）: LE是LV中可以用来分配的最小存储单元，LE的大小取决于LV所在卷中的PE大小；
卷组描述区域（VGDA volume group descriptor area）：VGDA在建立物理卷时建立，用于描述PV本身，所属VG，VG中的LV，以及LV中的PE大小等等；

试验环境介绍：

操作系统：CentOS7；
硬盘：/dev/sda（系统所在硬盘）、/dev/sdb（20G）、/dev/sdc（20G） ；
使用/dev/sdb、/dev/sdc这两块硬盘完成下面的实验；

##0×2.如何创建LVM
创建LVM步骤：创建物理卷（PV）->将物理卷加入卷组（VG）->使用卷组创建逻辑卷（LV）->格式化逻辑卷->挂载使用

###a.如何创建PV

#LVM的创建必须使用root权限，如果没有给硬盘分区，可以直接使用硬盘号将其创建为PV，将sdb和sdc这两块硬盘创建成PV
qing@qingsword.com:~$ sudo pvcreate /dev/sd[b-c]
#如果硬盘已经被分区，请携带分区号，例如，sdb和sdc都划分了一个分区，如果使用分区的形式添加，最好在fdisk创建分区时，使用t将分区类型改成8e（LVM）
qing@qingsword.com:~$ sudo pvcreate /dev/sdb1 /dev/sdc1
#查看刚创建好的PV
qing@qingsword.com:~$ sudo pvs
PV VG Fmt Attr PSize PFree
/dev/sdb lvm2 --- 20.00g 20.00g
/dev/sdc lvm2 --- 20.00g 20.00g


PV创建好了就可以创建VG了。

Ps：若使用fdisk分区后提示找不到分区，可以执行partprobe命令刷新分区表。

###b.如何创建VG

#将sdb和sdc这两块已经创建成PV的硬盘划分到vg0这个卷组池中，vg0是自定义的名称，代表一个卷组池（同样，如果硬盘已经分区，请携带分区号）
qing@qingsword.com:~$ sudo vgcreate vg0 /dev/sd[b-c]
Volume group "vg0" successfully created
#查看VG池
qing@qingsword.com:~$ sudo vgs
VG #PV #LV #SN Attr VSize VFree
vg0 2 0 0 wz--n- 39.99g 39.99g
#查看PV列表，b和c的VG列都属于vg0这个卷组池了
qing@qingsword.com:~$ sudo pvs
PV VG Fmt Attr PSize PFree
/dev/sdb vg0 --- 20.00g 20.00g
/dev/sdc vg0 --- 20.00g 20.00g


创建好卷组池就能从池中划分容量给逻辑卷（LV）了。

###c.如何创建LV

#从卷组vg0中拿出10G，分配给lv0，其中-n后面是lv自定义名称，-L后面跟需要从vg0中分配给lv0的大小以及从哪个VG分配
qing@qingsword.com:~$ sudo lvcreate -n lv0 -L 10G vg0
#查看lv，可以看到lv0大小10G，并且属于vg0这个卷组池（这就像是从vg0这块硬盘上划分了一个10G的分区，分区号lv0）
qing@qingsword.com:~$ sudo lvs
LV VG Attr LSize
lv0 vg0 -wi-a--- 10.00g


创建好lv后就可以格式化它。

###d.文件系统格式化

#创建好的lv所在目录是"/dev/卷组名称/逻辑卷名称"，所以本例就是/dev/vg0/lv0，将它格式化成ext4文件系统
qing@qingsword.com:~$ sudo mkfs.ext4 /dev/vg0/lv0


格式化完成后就能挂载使用它了。

###e.挂载和使用

#将lv0挂载到/mnt目录下（不一定非要挂载到/mnt才能使用，请根据实际情况挂载到其他目录）
qing@qingsword.com:~$ sudo mount /dev/vg0/lv0 /mnt


##0×3.如何扩充和缩小LVM
只要卷组（VG）中有空余空间，就能将其增加到对应逻辑卷（LV）中；或将对应逻辑卷（LV）中的某些分区删除，让其成为卷组（VG）中的空余空间。

###a.如何扩充LV

#首先确保VG池中有足够的VFree空间可供使用（VSize是这个VG的总大小，VFree是还剩下多少空间可以划分，PV是这个VG包含多少个物理卷，LV是这个VG以及划分了多少个逻辑卷）
qing@qingsword.com:~$ sudo vgs
VG #PV #LV #SN Attr VSize VFree
vg0 2 1 0 wz--n- 39.99g 29.99g
#给lv0增加5G的大小
#lvextend还有一个-l参数，这个参数允许我们输入一个PE值来扩充LV大小，这个PE值可以通过vgdisplay命令来查看到，在vgdisplay命令输出中"Free PE"后面的大小就是这个vg剩余的PE大小，如果想一次性将剩余的空间全部划分给当前vg，可以使用命令"lvextend -l +8900 /dev/vg0/lv0"，其中8900就是在vgdisplay命令输出中"Free PE"后面看到的值
qing@qingsword.com:~$ sudo lvextend -L +5G /dev/vg0/lv0
#更新lv0大小（必须）
qing@qingsword.com:~$ sudo resize2fs /dev/vg0/lv0
#如果是xfs文件系统，上一条命令会报错，必须使用xfs_growfs来刷新磁盘大小，如下
qing@qingsword.com:~$ sudo xfs_growfs /dev/vg0/lv0
#查看，lv0被扩充到了15G
qing@qingsword.com:~$ df -h
文件系统 容量 已用 可用 已用% 挂载点
/dev/mapper/vg0-lv0 15G 25M 14G 1% /mnt


###b.如何扩充VG
如果此时我们的VG池容量不够，可以给计算机添加一块物理硬盘，先将它创建成PV，之后将它放入VG池即可，请看下面的实例：

#新增加一块硬盘sdd（20G）,将它创建成PV后划分到vg0下，此时vg0的容量将增加sdd硬盘的大小
qing@qingsword.com:~$ sudo pvcreate /dev/sdd
qing@qingsword.com:~$ sudo vgextend vg0 /dev/sdd
#vg0的总大小扩充了20G
qing@qingsword.com:~$ sudo vgs
VG #PV #LV #SN Attr VSize VFree
vg0 3 1 0 wz--n- 59.99g 44.99g


###c.如何缩小LV
注意：缩小LV大小有一定风险，可能造成数据丢失，如果不是必要，最好不要缩小它：

#缩小逻辑卷之前，如果此逻辑卷已经挂载，必须先卸载，以lv0为例
qing@qingsword.com:~$ sudo umount /dev/vg0/lv0
#首先对lv0进行检查
qing@qingsword.com:~$ sudo e2fsck -f /dev/vg0/lv0
#然后缩小文件系统，本例将lv0从15G缩小到10G大小
qing@qingsword.com:~$ sudo resize2fs /dev/vg0/lv0 10G
#最后将lv0缩小到10G（一定要和上面resize2fs命令中的大小相同），缩小有风险，请慎用
qing@qingsword.com:~$ sudo lvreduce -L 10G /dev/vg0/lv0
WARNING: Reducing active logical volume to 10.00 GiB
THIS MAY DESTROY YOUR DATA (filesystem etc.)
Do you really want to reduce lv0? [y/n]: y
#重新挂载使用
qing@qingsword.com:~$ sudo mount /dev/vg0/lv0 /mnt


Ps：因为xfs文件系统自带了扩充和缩小的特性，所以xfs文件系统并不需要使用LVM技术，以上缩小的实验仅适用于ext文件系统。

###d.如何缩小VG
缩小VG比缩小LV稍微安全一点，确保这个要被移除的分区或者硬盘没有被使用后，可以用下面的命令将它从VG池中去除：

#将sdc这块硬盘从vg0中移除
qing@qingsword.com:~$ sudo vgreduce vg0 /dev/sdc


##0×4.如何创建LVM备份(快照)
注意：逻辑卷的备份是放在和逻辑卷同一个卷组中的，也需要占用卷组的大小，所以卷组的大小不够备份就不会成功：

#以前面创建的lv0距离，首先lvs查看一下lv0的大小，使用相同大小创建备份
qing@qingsword.com:~$ sudo lvs
LV VG Attr LSize
lv0 vg0 -wi-a----- 10.00g
#-L后面填写的大小和lv0大小一致，-s -n后面跟自定义的备份名称，再跟需要备份的逻辑卷完整路径
qing@qingsword.com:~$ sudo lvcreate -L 10G -s -n lv0bk /dev/vg0/lv0
#快照保存了创建时，对应逻辑卷所有数据，路径"/dev/vg0/lv0back"
qing@qingsword.com:~$ sudo lvs
LV VG Attr LSize Pool Origin
lv0 vg0 owi-a-s--- 10.00g
lv0bk vg0 swi-a-s--- 10.00g lv0
#如果逻辑卷出了问题，可以用快照恢复，快照恢复一次后，会自删除（注意：恢复前一定要将被恢复的分区先umount卸载，否则可能出现无法恢复的错误）
qing@qingsword.com:~$ sudo lvconvert --merge /dev/vg0/lv0bk
qing@qingsword.com:~$ sudo lvs
LV VG Attr LSize Pool Origin
lv0 vg0 owi-a-s--- 10.00g


##0×5.如何删除LVM
删除LVM的步骤：如果逻辑卷已挂载，需要先卸载->删除逻辑卷（LV）->删除卷组（VG）->删除物理卷（PV）。

###a.如何删除LV

#卸载lv0
qing@qingsword.com:~$ sudo umount /dev/vg0/lv0
#删除lv0，如果lv0存在快照，会询问是否删除快照
qing@qingsword.com:~$ sudo lvremove /dev/vg0/lv0
Do you really want to remove active logical volume lv0? [y/n]: y


###b.如何删除VG

#删除vg0
qing@qingsword.com:~$ sudo vgremove vg0


###c.如何删除PV

#删除两块pv硬盘，删除前请确保这个pv没有被添加到vg中，否则应该先使用vgreduce移除vg中的pv
qing@qingsword.com:~$ sudo pvremove /dev/sd[b-c]