一、 LVM 架构
LVM基本原理_lvm
1.基本概念介绍:
  • PP,物理分区(Physical Partition),如硬盘的分区,或 RAID 分区。

  • PV,物理卷(Physical Volume),是 PP 的 LVM 抽象,它维护了 PP 的结构信息,是组成 VG 的基本逻辑单元,一般一个 PV 对应一个 PP。

  • PE,物理扩展单元(Physical Extends),每个 PV 都会以 PE 为基本单元划分

  • VG,卷组(Volume Group),即 LVM 卷组,它可由一个或数个 PV 组成,相当于 LVM 的存储池

  • LE,逻辑扩展单元(Logical Extends),组成 LV 的基本单元,一个 LE 对应一个 PE

  • LV,逻辑卷(Logical Volume),它建立在 VG 之上,文件系统之下,由若干个 LE 组成。

2. LVM 原理分析
   LVM 在每个物理卷(PV)头部都维护了一个MetaData,叫做卷组描述域(VGDA,Volume Group Description Area),每个VGDA中都包含了整个VG(Volume Group)的信息,包括每个VG的布局配置、PV 的编号、LV的编号,以及每个PE到LE的映射关系。同一个VG中的每个PV头部的信息是相同的,这样有利于发生故障时进行数据恢复。
   LVM 对上层文件系统提供 LV 层,隐藏了操作细节。对文件系统而言,对 LV 的操作与原先对 Partition 的操作没有差别。当对 LV 进行写入操作时,LVM 定位相应的 LE,通过 PV 头部的映射表,将数据写入到相应的 PE 上。
  LVM 实现的关键在于在PE 和LE间建立映射关系,不同的映射规则决定了不同的LVM存储模型。LVM 支持多个PV的Stripe和Mirror,这点和软RAID的实现十分相似。
   LVM 对上层文件系统提供抽象层,隐藏了操作细节,对文件系统而言,对LV的操作与原先对分区( Partition)的操作没有差别。当对LV进行写入操作时,LVM定位相应的LE,通过PV头部的映射表,将数据写入到相应的PE上。
3. LVM 优缺点分析
(1)LVM优点
  • 文件系统可以跨多个磁盘,因此大小不会受物理磁盘的限制。

  • 可以在系统运行状态下动态地扩展文件系统大小。

  • 可以增加新磁盘到 LVM 的存储池中。

  • 可以以镜像的方式冗余重要数据到多个物理磁盘上。

  • 可以很方便地导出整个卷组,并导入到另外一台机器上。

(2)LVM缺点
  • 在从卷组中移除一个磁盘时必须使用 reducevg,否则会出问题。

  • 当卷组中的一个磁盘损坏时,整个卷组都会受影响。

  • 仅支持有限个文件系统类型的减小操作(ext3不支持减少文件系统大小的操作)。

  • 因为加入了额外的操作,存储性能会受影响(使用 Stripe 的情况另当别论)

4. 使用LVM的基本步骤
(1)在物理分区(PP)上创建物理卷(PV)
  1. pvcreate /dev/sda1   //将传统分区变为LVM中的物理卷

(2)在创建卷组(VG)
  1. vgcreate vg /dev/sda1   //将(1)中创建的物理卷加入卷组vg来完成卷组的创建

(3)从 VG 中分配空间,创建逻辑卷(LV)
  1. lvcreate -L 20G -n data vg //从卷组vg中创建大小为20G,名称为data的逻辑卷分区

(4)格式化新创建的LV为某种文件系统类型

  1. mke2fs -j /dev/vg/data     //将LV格式化为ext2文件系统类型

(5)挂载LV

  1. mount -t reiserfs /dev/vg/data /mnt/

自此,新创建的LV可用。


二 、具体操作

1.准备物理分区(Physical Partions)
  首先,我们需要选择用于 LVM 的物理存储器。这些通常是标准分区,但也可以是已创建的 Linux Software RAID 卷。这里我利用fdisk命令,将sdb、sdc两块磁盘分了两个区sdb1、sdc1, 通过fdisk的t指令指定分区为8e类型(Linux LVM) 。
  2.创建物理卷PV(Physical Volumes) 物理卷(Physical Volumes)简称PV,是在磁盘的物理分区或与磁盘分区具有同样功能的设备(如RAID)上创建而来。它只是在物理分区中划出了一个特殊的区域,用于记载与LVM相关的管理参数。
  创建物理卷的命令是 pvcreate :
  [root@li2 ~]# pvcreate /dev/sdb1
  Physical volume "/dev/sdb1" successfully created
  [root@li2 ~]# pvcreate /dev/sdc1
  Physical volume "/dev/sdc1" successfully created
  以上命令分别将/dev/sdc1、/dev/sdd1初始化成物理卷,使用物理卷显示命令pvdisplay查看物理卷情况如下:
  [root@li2 ~]# pvdisplay
  --- NEW Physical volume ---
  PV Name /dev/sdb1
  VG Name
  PV Size 36.00 GB
  Allocatable NO
  PE Size (KByte) 0
  Total PE 0
  Free PE 0
  Allocated PE 0
  PV UUID QDmnUd-tuvH-U4Hn-n5Ry-zGRT-O1yK-67Dxbb
  --- NEW Physical volume ---
  PV Name /dev/sdc1
  VG Name
  PV Size 36.00 GB
  Allocatable NO
  PE Size (KByte) 0
  Total PE 0
  Free PE 0
  Allocated PE 0
  PV UUID NDBf68-6qrD-9hE6-Rotv-RdxL-Azvv-7NlC0S
  3.创建卷组VG(Volume Groups)
  卷组(Volume Group)简称VG,它是一个或者多个物理卷的组合。卷组将多个物理卷组合在一起,形成一个可管理的单元,它类似于非LVM系统中的物理硬盘。
  创建卷组的命令为vgcreate,下面利用它创建了一个名为“lvmdisk”的卷组,该卷组包含/dev/sdb1、/dev/sdc1两个物理卷。
  [root@li2 ~]# vgcreate lvmdisk /dev/sdb1 /dev/sdc1
  Volume group "lvmdisk" successfully created
  使用卷组查看命令vgdisplay显示卷组情况:
  [root@li2 ~]# vgdisplay
  --- Volume group ---
  VG Name lvmdisk
  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 71.98 GB
  PE Size 4.00 MB
  Total PE 18428
  Alloc PE / Size 0 / 0
  Free PE / Size 18428 / 71.98 GB
  VG UUID SARfuj-wAUI-od81-VWAc-A1nt-aaFN-JWaPVf
  当多个物理卷组合成一个卷组后时,LVM会在所有的物理卷上做类似格式化的工作,将每个物理卷切成一块一块的空间,这一块一块的空间就称为PE(Physical Extent ),它的默认大小是4MB。
  由于受内核限制的原因,一个逻辑卷(Logic Volume)最多只能包含65536个PE(Physical Extent),所以一个PE的大小就决定了逻辑卷的最大容量,4 MB 的PE决定了单个逻辑卷最大容量为 256 GB,若希望使用大于256G的逻辑卷,则创建卷组时需要指定更大的PE。在Red Hat Enterprise Linux AS 4中PE大小范围为8 KB 到 16GB,并且必须总是 2 的倍数。
  例如,如果希望使用 64 MB 的PE创建卷组,这样逻辑卷最大容量就可以为4 TB,命令如下:
  # vgcreate - 64MB lvmdisk /dev/sdb1 /dev/sdc1
  4.创建逻辑卷LV(Logical Volumes)
  逻辑卷(Logical Volumes)简称LV,是在卷组中划分的一个逻辑区域,类似于非LVM系统中的硬盘分区。
  创建逻辑卷的命令为lvcreate,通过下面的命令,我们在卷组lvmdisk上创建了一个名字为pldy1的逻辑卷,大小为15GB,其设备入口为/dev/lvmdisk/pldy1
  [root@li2 dev]# lvcreate -L 15G -n pldy1 lvmdisk
  Logical volume "pldy1" created
  也可以使用-l参数,通过指定PE数来设定逻辑分区大小。
  例如,希望创建一个使用全部空间的逻辑卷,需要先查清卷组中的PE总数,通过上面的vgdisplay命令查得当前卷组PE总数为18428,命令如下:
  # lvcreate -l 18428 -n pldy1 lvmdisk
  当逻辑卷创建成功后,可以使用lvdisplay命令查看逻辑卷情况:
  [root@li2 ~]# lvdisplay
  --- Logical volume ---
  LV Name /dev/lvmdisk/pldy1
  VG Name lvmdisk
  LV UUID FQcnm3-BMyq-NkJz-hykw-9xg1-Qy8d-8UeGCN
  LV Write Access read/write
  LV Status available
  # open 0
  LV Size 15.00 GB
  Current LE 3840
  Segments 1
  Allocation inherit
  Read ahead sectors 0
  Block device 253:0
  同卷组一样,逻辑卷在创建的过程中也被分成了一块一块的空间,这些空间称为LE(Logical Extents),在同一个卷组中,LE的大小和PE是相同的,并且一一对应。
  5.创建文件系统
  在逻辑卷上创建ext3文件系统:
  [root@li2 ~]# mkfs -t ext3 /dev/lvmdisk/pldy1
  创建了文件系统以后,就可以加载并使用了:
  [root@li2 ~]# mkdir /opt/Oracle
  [root@li2 ~]# mount   /dev/lvmdisk/pldy1    /opt/Oracle
  为了在系统启动时自动加载文件系统,则还需要在/etc/fstab中添加内容:
  /dev/lvmdisk/pldy1 /opt/Oracle ext3 defaults 1 2
  管理LVM
  LVM的最大好处就是可以动态地调整分区大小,而无须重新启动机器,下面让我们来体验一下吧!继续上面的实例,现假设逻辑卷/dev/lvmdisk/pldy1空间不足,需要增加其大小,我们分两种情况讨论:
  1.卷组中有剩余的空间
  通过vgdisplay命令可以检查当前卷组空间使用情况:
  [root@li2 ~]# vgdisplay
  --- Volume group ---
  VG Name lvmdisk
  System ID
  Format lvm2
  Metadata Areas 2
  Metadata Sequence No 2
  VG Access read/write
  VG Status resizable
  MAX LV 0
  Cur LV 1
  Open LV 0
  Max PV 0
  Cur PV 2
  Act PV 2
  VG Size 71.98 GB
  PE Size 4.00 MB
  Total PE 18428
  Alloc PE / Size 3840 / 15.00 GB
  Free PE / Size 14588 / 56.98 GB
  VG UUID SARfuj-wAUI-od81-VWAc-A1nt-aaFN-JWaPVf
  确定当前卷组剩余空间56.98GB,剩余PE数量为14588个。在这里将所有的剩余空间全部增加给逻辑卷 /dev/lvmdisk/pldy1。
  [root@li2 Oracle]# lvextend -l+14588 /dev/lvmdisk/pldy1
  Extending logical volume pldy1 to 56.98 GB
  Logical volume pldy1 successfully resized
  上面的命令使用了-l+14588参数,它的意思是给指定的逻辑卷增加14588个PE。如果不是将全部空间都使用,还可使用其他形式的lvextend命令。
  例如将逻辑卷/dev/lvmdisk/pldy1增加5GB的空间,使其空间达到20GB,可写成: “# lvextend   -L+5G /dev/lvmdisk/pldy1”或“# lvextend   -L20G /dev/lvmdisk/pldy1”。增加了逻辑卷容量后,就要通过ext2online命令修改文件系统的大小了。
  [root@li2 ~]# ext2online /opt/Oracle/
  转换好后,让我们查看一下文件系统的当前状态:
  [root@li2 ~]# df -lh
  Filesystem 1k-blocks Used Available Use% Mounted on
  /dev/sda1 7.4G 1.8G 5.3G 25% /
  none 135M 0 135M 0% /dev/shm
  /dev/mapper/lvmdisk-pldy1 71G 81M 68G 1% /opt/Oracle
  2.卷组中空间不足
  当卷组中没有足够的空间用于扩展逻辑卷的大小时,就需要增加卷组的容量,而增加卷组容量的惟一办法就是向卷组中添加新的物理卷。
  首先是增加一块新硬盘(36GB SCSI 硬盘),并对其完成分区、创建物理卷等工作。接下来是利用vgextend命令将新的物理卷(/dev/sdd1)加入到卷组中。
  扩展卷组的命令如下:
  [root@li2 ~]# vgextend lvmdisk /dev/sdd1
  Volume group "lvmdisk" successfully extended
  利用vgdisplay命令查看卷组lvmdisk的情况:
  [root@li2 ~]# vgdisplay
  --- Volume group ---
  VG Name lvmdisk
  System ID
  Format lvm2
  Metadata Areas 3
  Metadata Sequence No 3
  VG Access read/write
  VG Status resizable
  MAX LV 0
  Cur LV 1
  Open LV 0
  Max PV 0
  Cur PV 3
  Act PV 3
  VG Size 107.97 GB
  PE Size 4.00 MB
  Total PE 27640
  Alloc PE / Size 3840 / 15.00 GB
  Free PE / Size 23800 / 92.97 GB