7.2LVM逻辑卷管理器
LVM是Linux系统用于对硬盘分区进行管理的一种机制，理论性较强，其创建初衷是为了解决硬盘设备在创建分区后不易修改分区大小的缺陷。尽管对传统的硬盘分区进行强制扩容或缩容从理论上来讲是可行的，但是却可能造成数据的丢失。而LVM技术是在硬盘分区和文件系统之间添加了一个逻辑层，它提供了一个抽象的卷组，可以把多块硬盘进行卷组合并。这样一来，用户不必关心物理硬盘设备的底层架构和布局，就可以实现对硬盘分区的动态调整。
物理卷处于LVM中的最底层，可以将其理解为物理硬盘、硬盘分区或者RAID磁盘阵列。卷组建立在物理卷之上，一个卷组能够包含多个物理卷，而且在卷组创建之后也可以继续向其中添加新的物理卷。逻辑卷是用卷组中空闲的资源建立的，并且逻辑卷在建立后可以动态地扩展或缩小空间。这就是LVM的核心理念。
7.2.1部署逻辑卷
一般而言，在生产环境中无法在最初时就精确地评估每个硬盘分区在日后的使用情况，因此会导致原先分配的硬盘分区不够用。比如，伴随着业务量的增加，用于存放交易记录的数据库目录的体积也随之增加；因为分析并记录用户的行为从而导致日志目录的体积不断变大，这些都会导致原有的硬盘分区在使用上捉襟见肘。而且，还存在对较大的硬盘分区进行精简缩容的情况。
在虚拟机中添加两块新硬盘设备的目的，是为了更好地演示LVM理念中用户无须关心底层物理硬盘设备的特性。我们先对这两块新硬盘进行创建物理卷的操作，可以将该操作简单理解成让硬盘设备支持LVM技术，或者理解成是把硬盘设备加入到LVM技术可用的硬件资源池中，然后对这两块硬盘进行卷组合并，卷组的名称允许由用户自定义。接下来，根据需求把合并后的卷组切割出一个约为150MB的逻辑卷设备，最后把这个逻辑卷设备格式化成Ext4文件系统后挂载使用。
第1步：让新添加的两块硬盘设备支持LVM技术。
[root@linuxprobe ~]# pvcreate /dev/sdb /dev/sdc
Physical volume "/dev/sdb" successfully created.
Physical volume "/dev/sdc" successfully created.
第2步：把两块硬盘设备加入到storage卷组中，然后查看卷组的状态。
[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 HPwsm4-lOvI-8O0Q-TG54-BkyI-ONYE-owlGLd
………………省略部分输出信息………………
第3步：再切割出一个约为150MB的逻辑卷设备。
这里需要注意切割单位的问题。在对逻辑卷进行切割时有两种计量单位。第一种是以容量为单位，所使用的参数为-L。例如，使用-L 150M生成一个大小为150MB的逻辑卷。另外一种是以基本单元的个数为单位，所使用的参数为-l。每个基本单元的大小默认为4MB。例如，使用-l 37可以生成一个大小为37×4MB=148MB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 AsDGJj-G6Uo-HG4q-auD6-lmyn-aLY0-o36HEj
LV Write Access read/write
LV Creation host, time localhost.localdomain, 2021-01-15 00:47:35 +0800
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：把生成好的逻辑卷进行格式化，然后挂载使用。
Linux系统会把LVM中的逻辑卷设备存放在/dev设备目录中（实际上就是个快捷方式），同时会以卷组的名称来建立一个目录，其中保存了逻辑卷的设备映射文件（即/dev/卷组名称/逻辑卷名称）。
[root@linuxprobe ~]# mkfs.ext4 /dev/storage/vo
mke2fs 1.44.3 (10-July-2018)
Creating filesystem with 151552 1k blocks and 38000 inodes
Filesystem UUID: 429cbc28-4463-4a1b-b601-02a7cf81a1b2
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
对了，如果使用了逻辑卷管理器，则不建议用XFS文件系统，因为XFS文件系统自身就可以使用xfs_growfs命令进行磁盘扩容。这虽然不比LVM灵活，但起码也够用。在实测阶段我们发现，在有一些服务器上，XFS与LVM的兼容性并不好。
第5步：查看挂载状态，并写入配置文件，使其永久生效。
[root@linuxprobe ~]# df -h
Filesystem Size Used Avail Use% Mounted on
devtmpfs 969M 0 969M 0% /dev
tmpfs 984M 0 984M 0% /dev/shm
tmpfs 984M 9.6M 974M 1% /run
tmpfs 984M 0 984M 0% /sys/fs/cgroup
/dev/mapper/rhel-root 17G 3.9G 14G 23% /
/dev/sr0 6.7G 6.7G 0 100% /media/cdrom
/dev/sda1 1014M 152M 863M 15% /boot
tmpfs 197M 16K 197M 1% /run/user/42
tmpfs 197M 3.4M 194M 2% /run/user/0
/dev/mapper/storage-vo 140M 1.6M 128M 2% /linuxprobe
[root@linuxprobe ~]# echo "/dev/storage/vo /linuxprobe ext4 defaults 0 0" >> /etc/fstab
[root@linuxprobe ~]# cat /etc/fstab
#
# /etc/fstab
# Created by anaconda on Tue Jul 21 05:03:40 2020
#
# Accessible filesystems, by reference, are maintained under '/dev/disk/'.
# See man pages fstab(5), findfs(8), mount(8) and/or blkid(8) for more info.
#
# After editing this file, run 'systemctl daemon-reload' to update systemd
# units generated from this file.
#
/dev/mapper/rhel-root / xfs defaults 0 0
UUID=2db66eb4-d9c1-4522-8fab-ac074cd3ea0b /boot xfs defaults 0 0
/dev/mapper/rhel-swap swap swap defaults 0 0
/dev/cdrom /media/cdrom iso9660 defaults 0 0
/dev/storage/vo /linuxprobe ext4 defaults 0 0
7.2.3缩小逻辑卷
相较于扩容逻辑卷，在对逻辑卷进行缩容操作时，数据丢失的风险更大。所以在生产环境中执行相应操作时，一定要提前备份好数据。另外，Linux系统规定，在对LVM逻辑卷进行缩容操作之前，要先检查文件系统的完整性（当然这也是为了保证数据的安全）。在执行缩容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 1.44.3 (10-July-2018)
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：通知系统内核将逻辑卷vo的容量减小到120MB。
[root@linuxprobe ~]# resize2fs /dev/storage/vo 120M
resize2fs 1.44.3 (10-July-2018)
Resizing the filesystem on /dev/storage/vo to 122880 (1k) blocks.
The filesystem on /dev/storage/vo is now 122880 (1k) blocks long.
第3步：将LV逻辑卷的容量修改为120M。
[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 storage/vo? [y/n]: y
Size of logical volume storage/vo changed from 292 MiB (73 extents) to 120 MiB (30 extents).
Logical volume storage/vo successfully resized.
缩容操作也是同样的道理，先通知系统内核自己想缩小逻辑卷，如果在执行resize2fs命令后系统没有报错，再正式操作。
第4步：重新挂载文件系统并查看系统状态。
[root@linuxprobe ~]# mount -a
[root@linuxprobe ~]# df -h
Filesystem Size Used Avail Use% Mounted on
devtmpfs 969M 0 969M 0% /dev
tmpfs 984M 0 984M 0% /dev/shm
tmpfs 984M 9.6M 974M 1% /run
tmpfs 984M 0 984M 0% /sys/fs/cgroup
/dev/mapper/rhel-root 17G 3.9G 14G 23% /
/dev/sr0 6.7G 6.7G 0 100% /media/cdrom
/dev/sda1 1014M 152M 863M 15% /boot
tmpfs 197M 16K 197M 1% /run/user/42
tmpfs 197M 3.4M 194M 2% /run/user/0
/dev/mapper/storage-vo 113M 1.6M 103M 2% /linuxprobe
7.2.4逻辑卷快照
VM还具备有“快照卷”功能，该功能类似于虚拟机软件的还原时间点功能。例如，对某一个逻辑卷设备做一次快照，如果日后发现数据被改错了，就可以利用之前做好的快照卷进行覆盖还原。LVM的快照卷功能有两个特点：
快照卷的容量必须等同于逻辑卷的容量；
快照卷仅一次有效，一旦执行还原操作后则会被立即自动删除
第1步：使用-s参数生成一个快照卷，使用-L参数指定切割的大小，需要与要做快照的设备容量保持一致。另外，还需要在命令后面写上是针对哪个逻辑卷执行的快照操作，稍后数据也会还原到这个相应的设备上。
[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 qd7l6w-3Iv1-6E3X-RGkC-t5xl-170r-rDZSEf
LV Write Access read/write
LV Creation host, time localhost.localdomain, 2021-01-15 07:02:44 +0800
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 253:5
………………省略部分输出信息………………
第2步：在逻辑卷所挂载的目录中创建一个100MB的垃圾文件，然后再查看快照卷的状态。可以发现存储空间的占用量上升了。
[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, 100 MiB) copied, 0.312057 s, 336 MB/s
[root@linuxprobe ~]# lvdisplay
--- Logical volume ---
LV Path /dev/storage/SNAP
LV Name SNAP
VG Name storage
LV UUID qd7l6w-3Iv1-6E3X-RGkC-t5xl-170r-rDZSEf
LV Write Access read/write
LV Creation host, time localhost.localdomain, 2021-01-15 07:02:44 +0800
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 253:5
………………省略部分输出信息………………
第3步：为了校验快照卷的效果，需要对逻辑卷进行快照还原操作。在此之前记得先卸载掉逻辑卷设备与目录的挂载。
lvconvert命令用于管理逻辑卷的快照，语法格式为“lvconvert [参数]快照卷名称”。
使用lvconvert命令能自动恢复逻辑卷的快照，在早期的RHEL/CentOS 5版本中要写全格式：“--mergesnapshot”，而从RHEL 6到RHEL 8，已经允许用户只输入--merge参数进行操作了，系统会自动分辨设备的类型。
[root@linuxprobe ~]# umount /linuxprobe
[root@linuxprobe ~]# lvconvert --merge /dev/storage/SNAP
Merging of volume storage/SNAP started.
storage/vo: Merged: 36.41%
storage/vo: Merged: 100.00%
第4步：快照卷会被自动删除掉，并且刚刚在逻辑卷设备被执行快照操作后再创建出来的100MB的垃圾文件也被清除了。
[root@linuxprobe ~]# mount -a
[root@linuxprobe ~]# cd /linuxprobe/
[root@linuxprobe linuxprobe]# ls
lost+found readme.txt
[root@linuxprobe linuxprobe]# cat readme.txt
Welcome to Linuxprobe.com
7.2.5删除逻辑卷
当生产环境中想要重新部署LVM或者不再需要使用LVM时，则需要执行LVM的删除操作。为此，需要提前备份好重要的数据信息，然后依次删除逻辑卷、卷组、物理卷设备，这个顺序不可颠倒。
第1步：取消逻辑卷与目录的挂载关联，删除配置文件中永久生效的设备参数。
[root@linuxprobe ~]# umount /linuxprobe
[root@linuxprobe ~]# vim /etc/fstab
#
# /etc/fstab
# Created by anaconda on Tue Jul 21 05:03:40 2020
#
# Accessible filesystems, by reference, are maintained under '/dev/disk/'.
# See man pages fstab(5), findfs(8), mount(8) and/or blkid(8) for more info.
#
# After editing this file, run 'systemctl daemon-reload' to update systemd
# units generated from this file.
#
/dev/mapper/rhel-root / xfs defaults 0 0
UUID=2db66eb4-d9c1-4522-8fab-ac074cd3ea0b /boot xfs defaults 0 0
/dev/mapper/rhel-swap swap swap defaults 0 0
/dev/cdrom /media/cdrom iso9660 defaults 0 0
/dev/storage/vo /linuxprobe ext4 defaults 0 0
第2步：删除逻辑卷设备，需要输入y来确认操作。
[root@linuxprobe ~]# lvremove /dev/storage/vo
Do you really want to remove active logical volume storage/vo? [y/n]: y
Logical volume "vo" successfully removed
第3步：删除卷组，此处只写卷组名称即可，不需要设备的绝对路径。
[root@linuxprobe ~]# vgremove storage
Volume group "storage" successfully removed
第4步：删除物理卷设备。
[root@linuxprobe ~]# pvremove /dev/sdb /dev/sdc
Labels on physical volume "/dev/sdb" successfully wiped.
Labels on physical volume "/dev/sdc" successfully wiped.
在上述操作执行完毕之后，再执行lvdisplay、vgdisplay、pvdisplay命令来查看LVM的信息时就不会再看到相关信息了（前提是上述步骤的操作是正确的）。
