CentOS 条带化逻辑卷性能测试
1.逻辑卷概念
逻辑卷管理器LVM（Logical Volume Manager）在硬盘分区和文件系统之间添加了一个逻辑层，提供了一个抽象的卷组，允许多块硬盘进行卷组合并，不必关注物理硬盘设备的底层架构和布局，实现对硬盘资源的动态调整。
物理卷PV（PV：Physical Volume）：物理卷是底层真正提供容量，存放数据的设备，它可以是整个硬盘、硬盘上的分区等。
卷组VG（VG：Volume Group）：卷组建立在物理卷之上，它由一个或多个物理卷组成。即把物理卷整合起来提供容量分配。一个LVM系统中可以只有一个卷组，也可以包含多个卷组。
逻辑卷LV（LV：Logical Volume）：逻辑卷建立在卷组之上，它是从卷组中“切出”的一块空间。它是最终用户使用的逻辑设备。逻辑卷创建之后，其大小可以伸缩。
基本单元PE（PE：Physical Extents）：具有唯一编号的PE是能被LVM寻址的最小单元。PE的大小可以指定，默认为4MB。PE的大小一旦确定将不能改变，同一个卷组中的所有的物理卷的PE的大小是固定的。
使用顺序：
PV->VG->LV-> 文件系统使用(挂载到某个目录)
LVM的条带化：为了性能考虑，将数据跨越多个磁盘存储，即把LV上连续的数据分成大小相同的块，然后依次存储在各个磁盘PV上，类似于RAID0的数据存放形式，实现数据读写的并发。依据的数据管理需求，定义数据分块大小，分布PV磁盘个数信息，从而实现读写性能最佳化。
一个vg中可能会包括多个pv，同样的，一个lv可能跨越多块pv，为了使硬盘存储速度加快，就会用到条带化的技术，即把连续的数据分成大小相同的数据块，然后依次存储在各个pv上。类似于RAID0，使存储速度加快。
此测试直接使用硬盘做pv，像RAID0一样危险，数据容易丢失。在正式生产环境使用中，不会像此时做测试一样没有任何保障地将多块硬盘做成一个vg，而是普遍连接的后台存储，在划分LUN之前，已经在物理硬盘上做好RAID5或RAID1，在RAID5或RAID1的基础上再划分出多块LUN,即系统上的pv，即使pv所在硬盘损坏，但有底层的硬RAID冗余，并不会丢失数据。
2.创建PV
检查已有的硬盘分区
[root@oracledb vg_bigdata]# fdisk -l|grep /dev/sd
Disk /dev/sda: 4000.8 GB, 4000787030016 bytes, 7814037168 sectors
/dev/sda1 1 4294967295 2147483647+ ee GPT
Disk /dev/sdc: 4000.8 GB, 4000787030016 bytes, 7814037168 sectors
/dev/sdc1 1 4294967295 2147483647+ ee GPT
Disk /dev/sdb: 4000.8 GB, 4000787030016 bytes, 7814037168 sectors
/dev/sdb1 1 4294967295 2147483647+ ee GPT
Disk /dev/sdd: 4000.8 GB, 4000787030016 bytes, 7814037168 sectors
/dev/sdd1 1 4294967295 2147483647+ ee GPT四块硬盘，空间都是在1号分区
pvcreate 创建pv
pvs 显示pv基本信息
pvdisplay 显示pv详细信息
[root@oracledb ~]# pvcreate /dev/sda1
[root@oracledb ~]# pvcreate /dev/sdb1
[root@oracledb ~]# pvcreate /dev/sdc1
[root@oracledb ~]# pvcreate /dev/sdd1
[root@oracledb ~]# pvs
PV VG Fmt Attr PSize PFree
/dev/nvme0n1p2 centos lvm2 a-- 232.39g 64.00m
/dev/sda1 vg_bigdata lvm2 a-- 3.64t 3.22t
/dev/sdb1 vg_bigdata lvm2 a-- 3.64t 3.58t
/dev/sdc1 vg_bigdata lvm2 a-- 3.64t 3.58t
/dev/sdd1 vg_bigdata lvm2 a-- 3.64t 3.58t
[root@oracledb ~]# pvdisplay
--- Physical volume ---
PV Name /dev/nvme0n1p2
VG Name centos
PV Size 232.40 GiB / not usable 2.00 MiB
Allocatable yes
PE Size 4.00 MiB
Total PE 59493
Free PE 16
Allocated PE 59477
PV UUID d5zW7b-cH0L-aXKZ-RKuP-l6pL-D6j5-ioEPIN
--- Physical volume ---
PV Name /dev/sda1
VG Name vg_bigdata
PV Size 3.64 TiB / not usable 3.80 MiB
Allocatable yes
PE Size 4.00 MiB
Total PE 953861
Free PE 844293
Allocated PE 109568
PV UUID 1HT5g5-CYbk-JZId-WlRx-84Iq-8LVH-ueZTqG
--- Physical volume ---
PV Name /dev/sdb1
VG Name vg_bigdata
PV Size 3.64 TiB / not usable 3.80 MiB
Allocatable yes
PE Size 4.00 MiB
Total PE 953861
Free PE 937477
Allocated PE 16384
PV UUID b37bTm-ESIJ-AVZl-9BQx-Jufm-gY4U-rNBQ1S
--- Physical volume ---
PV Name /dev/sdc1
VG Name vg_bigdata
PV Size 3.64 TiB / not usable 3.80 MiB
Allocatable yes
PE Size 4.00 MiB
Total PE 953861
Free PE 937477
Allocated PE 16384
PV UUID wL1k8l-wMG3-nr1g-8nef-Gqdq-BTzv-K9eqZ2
--- Physical volume ---
PV Name /dev/sdd1
VG Name vg_bigdata
PV Size 3.64 TiB / not usable 3.80 MiB
Allocatable yes
PE Size 4.00 MiB
Total PE 953861
Free PE 937477
Allocated PE 16384
PV UUID ySIzTX-kYJk-gnqa-5jG9-woBl-YQjO-E33n5s
[root@oracledb ~]#3.创建VG
把四个分区/dev/sda1 /dev/sdb1 /dev/sdc1 /dev/sdd1，全部加入到一个VG中。
vgcreate 创建VG
vgs 简单显示vg信息
vgdisplay 详细显示vg信息
完成后，整个VG14.55TB，默认PE4MB
PE Size 4.00 MiB
Total PE 3815444
[root@oracledb ~]# vgcreate /dev/vg_bigdata /dev/sda1 /dev/sdb1 /dev/sdc1 /dev/sdd1
[root@oracledb ~]# vgs
VG #PV #LV #SN Attr VSize VFree
centos 1 3 0 wz--n- 232.39g 64.00m
vg_bigdata 4 2 0 wz--n- 14.55t 13.95t
[root@oracledb ~]# vgdisplay vg_bigdata
--- Volume group ---
VG Name vg_bigdata
System ID
Format lvm2
Metadata Areas 4
Metadata Sequence No 19
VG Access read/write
VG Status resizable
MAX LV 0
Cur LV 2
Open LV 2
Max PV 0
Cur PV 4
Act PV 4
VG Size 14.55 TiB
PE Size 4.00 MiB
Total PE 3815444
Alloc PE / Size 158720 / 620.00 GiB
Free PE / Size 3656724 / 13.95 TiB
VG UUID ZMnmut-K9LH-lChN-KOfN-p5Ao-LgkQ-nOXt05
[root@oracledb ~]#4.创建LV
（1）创建逻辑卷
A.创建逻辑卷
lvcreate -L 256G -i4 -n lv_test_strip vg_bigdata
lvcreate -L 256G -n lv_test_linear vg_bigdata
L 逻辑卷大小
i 逻辑卷条带化节点数
n 逻辑卷名称
I 逻辑卷条带化默认块大小，默认是64kb
[root@oracledb mydata]# lvcreate -L 256G -i4 -n lv_test_strip vg_bigdata
Using default stripesize 64.00 KiB.
lvcreate -L 256G -n lv_test_linear vg_bigdataWARNING: xfs signature detected on
Logical volume "lv_test_strip" created.
[root@oracledb mydata]# lvcreate -L 256G -n lv_test_linear vg_bigdata
Logical volume "lv_test_linear" created.B.条带卷信息
lvs 简单显示lv信息
lvdisplay 详细显示lv信息
[root@oracledb ~]# lvs
LV VG Attr LSize Pool Origin Data% Meta% Move Log Cpy%Sync Convert
home centos -wi-ao---- 174.52g
root centos -wi-ao---- 50.00g
swap centos -wi-ao---- 7.81g
lv_test_linear vg_bigdata -wi-ao---- 364.00g
lv_test_strip vg_bigdata -wi-ao---- 256.00glvdisplay -m显示详细信息
lvdisplay -m /dev/vg_bigdata/lv_test_linear
在段信息中，类型是线性
— Segments —
Logical extents 0 to 1999:
Type linear
[root@oracledb ~]# lvdisplay -m /dev/vg_bigdata/lv_test_linear
--- Logical volume ---
LV Path /dev/vg_bigdata/lv_test_linear
LV Name lv_test_linear
VG Name vg_bigdata
LV UUID BEEkFd-aRwH-1eWS-nt3O-yErS-P3vT-JKunm0
LV Write Access read/write
LV Creation host, time oracledb, 2023-02-01 08:16:40 +0800
LV Status available
# open 1
LV Size 364.00 GiB
Current LE 93184
Segments 1
Allocation inherit
Read ahead sectors auto
- currently set to 256
Block device 253:4
--- Segments ---
Logical extents 0 to 93183:
Type linear
Physical volume /dev/sda1
Physical extents 16384 to 109567
[root@oracledb ~]#条带卷的卷信息，类型是条带化，一共4个条带，分布在4个pv上。
— Segments —
Logical extents 0 to 65535:
Type striped
[root@oracledb ~]# lvdisplay -m /dev/vg_bigdata/lv_test_strip
--- Logical volume ---
LV Path /dev/vg_bigdata/lv_test_strip
LV Name lv_test_strip
VG Name vg_bigdata
LV UUID 3cwPC3-DrFV-dhjN-gVZ6-MKVU-m3QC-oh8CmX
LV Write Access read/write
LV Creation host, time oracledb, 2023-02-01 08:14:43 +0800
LV Status available
# open 1
LV Size 256.00 GiB
Current LE 65536
Segments 1
Allocation inherit
Read ahead sectors auto
- currently set to 1024
Block device 253:3
--- Segments ---
Logical extents 0 to 65535:
Type striped
Stripes 4
Stripe size 64.00 KiB
Stripe 0:
Physical volume /dev/sda1
Physical extents 0 to 16383
Stripe 1:
Physical volume /dev/sdb1
Physical extents 0 to 16383
Stripe 2:
Physical volume /dev/sdc1
Physical extents 0 to 16383
Stripe 3:
Physical volume /dev/sdd1
Physical extents 0 to 16383
[root@oracledb ~]#C.逻辑卷位置
在dev目录下，有vg_bigdata目录，目录下是vg上的两个lv的连接，
连接到两个块文件dev目录下的dm-3 dm-4上。
[root@oracledb ~]# cd /dev/vg_bigdata/
[root@oracledb vg_bigdata]# ll
total 0
lrwxrwxrwx 1 root root 7 Feb 1 08:57 lv_test_linear -> ../dm-4
lrwxrwxrwx 1 root root 7 Feb 1 08:17 lv_test_strip -> ../dm-3
[root@oracledb dev]# ll -h m*
crw------- 1 root root 10, 227 Jan 31 13:26 mcelog
crw-r----- 1 root kmem 1, 1 Jan 31 13:26 mem
mapper:
total 0
lrwxrwxrwx 1 root root 7 Jan 31 13:26 centos-home -> ../dm-2
lrwxrwxrwx 1 root root 7 Jan 31 13:26 centos-root -> ../dm-0
lrwxrwxrwx 1 root root 7 Jan 31 13:26 centos-swap -> ../dm-1
crw------- 1 root root 10, 236 Jan 31 13:26 control
lrwxrwxrwx 1 root root 7 Feb 1 08:57 vg_bigdata-lv_test_linear -> ../dm-4
lrwxrwxrwx 1 root root 7 Feb 1 08:17 vg_bigdata-lv_test_strip -> ../dm-3
mqueue:
total 0
[root@oracledb dev]#
[root@oracledb dev]# ll -h dm*
brw-rw---- 1 root disk 253, 0 Jan 31 13:26 dm-0
brw-rw---- 1 root disk 253, 1 Jan 31 13:26 dm-1
brw-rw---- 1 root disk 253, 2 Jan 31 13:26 dm-2
brw-rw---- 1 root disk 253, 3 Feb 1 08:17 dm-3
brw-rw---- 1 root disk 253, 4 Feb 1 08:57 dm-4
[root@oracledb dev]#（2）格式化
mkfs.xfs /dev/vg_bigdata/lv_test_linear
mkfs.xfs /dev/vg_bigdata/lv_test_strip
[root@oracledb mydata]# mkfs.xfs /dev/vg_bigdata/lv_test_linear
meta-data=/dev/vg_bigdata/lv_test_linear isize=256 agcount=4, agsize=16777216 blks
= sectsz=4096 attr=2, projid32bit=1
= crc=0 finobt=0
data = bsize=4096 blocks=67108864, imaxpct=25
= sunit=0 swidth=0 blks
naming =version 2 bsize=4096 ascii-ci=0 ftype=0
log =internal log bsize=4096 blocks=32768, version=2
= sectsz=4096 sunit=1 blks, lazy-count=1
realtime =none extsz=4096 blocks=0, rtextents=0
[root@oracledb mydata]# mkfs.xfs /dev/vg_bigdata/lv_test_strip
meta-data=/dev/vg_bigdata/lv_test_strip isize=256 agcount=16, agsize=4194288 blks
= sectsz=4096 attr=2, projid32bit=1
= crc=0 finobt=0
data = bsize=4096 blocks=67108608, imaxpct=25
= sunit=16 swidth=64 blks
naming =version 2 bsize=4096 ascii-ci=0 ftype=0
log =internal log bsize=4096 blocks=32767, version=2
= sectsz=4096 sunit=1 blks, lazy-count=1
realtime =none extsz=4096 blocks=0, rtextents=0（3）挂载文件系统
mount /dev/vg_bigdata/lv_test_linear /mydata/linear
mount /dev/vg_bigdata/lv_test_strip /mydata/strip
[root@oracledb mydata]# mount /dev/vg_bigdata/lv_test_linear /mydata/linear
[root@oracledb mydata]# mount /dev/vg_bigdata/lv_test_strip /mydata/strip
[root@oracledb mydata]#（4）开机自动挂载
挂载完成后，通过df -h 就能看到相应的文件系统
[root@oracledb ~]# df -h
Filesystem Size Used Avail Use% Mounted on
/dev/mapper/centos-root 50G 16G 35G 31% /
devtmpfs 7.8G 0 7.8G 0% /dev
tmpfs 7.8G 4.1G 3.8G 53% /dev/shm
tmpfs 7.8G 9.3M 7.8G 1% /run
tmpfs 7.8G 0 7.8G 0% /sys/fs/cgroup
/dev/nvme0n1p1 497M 141M 357M 29% /boot
/dev/mapper/centos-home 175G 3.9G 171G 3% /home
tmpfs 1.6G 0 1.6G 0% /run/user/1001
tmpfs 1.6G 16K 1.6G 1% /run/user/42
tmpfs 1.6G 0 1.6G 0% /run/user/0
/dev/mapper/vg_bigdata-lv_test_linear 364G 17G 348G 5% /mydata/linear
/dev/mapper/vg_bigdata-lv_test_strip 256G 17G 240G 7% /mydata/strip将挂载信息写入到/etc/fstab中，使其开机挂载
echo "/dev/vg_bigdata/lv_test_linear /mydata/linear xfs defaults 0 0" >> /etc/fstab
echo "/dev/vg_bigdata/lv_test_strip /mydata/strip xfs defaults 0 0" >> /etc/fstab（5）逻辑卷管理
特别注意：
resize2fs命令 针对的是ext2、ext3、ext4文件系统
xfs_growfs命令 针对的是xfs文件系统
A. 调整逻辑分区大小
增大至300G，xfs文件系统扩展
lvextend -L 300G /dev/vg_bigdata/lv_test_linear
xfs_growfs /dev/vg_bigdata/lv_test_linear
[root@oracledb vg_bigdata]# lvextend -L 300G /dev/vg_bigdata/lv_test_linear
Size of logical volume vg_bigdata/lv_test_linear changed from 256.00 GiB (65536 extents) to 300.00 GiB (76800 extents).
Logical volume lv_test_linear successfully resized.
[root@oracledb vg_bigdata]# xfs_growfs /dev/vg_bigdata/lv_test_linear
meta-data=/dev/mapper/vg_bigdata-lv_test_linear isize=256 agcount=4, agsize=16777216 blks
= sectsz=4096 attr=2, projid32bit=1
= crc=0 finobt=0
data = bsize=4096 blocks=67108864, imaxpct=25
= sunit=0 swidth=0 blks
naming =version 2 bsize=4096 ascii-ci=0 ftype=0
log =internal bsize=4096 blocks=32768, version=2
= sectsz=4096 sunit=1 blks, lazy-count=1
realtime =none extsz=4096 blocks=0, rtextents=0
data blocks changed from 67108864 to 78643200B. 增加逻辑卷空间
逻辑卷增加64G
lvextend -L +64G /dev/vg_bigdata/lv_test_linear
xfs文件系统扩容
xfs_growfs /dev/vg_bigdata/lv_test_linear
[root@oracledb vg_bigdata]# lvextend -L +64G /dev/vg_bigdata/lv_test_linear
Size of logical volume vg_bigdata/lv_test_linear changed from 300.00 GiB (76800 extents) to 364.00 GiB (93184 extents).
Logical volume lv_test_linear successfully resized.
[root@oracledb vg_bigdata]#
[root@oracledb vg_bigdata]# xfs_growfs /dev/vg_bigdata/lv_test_linear
meta-data=/dev/mapper/vg_bigdata-lv_test_linear isize=256 agcount=5, agsize=16777216 blks
= sectsz=4096 attr=2, projid32bit=1
= crc=0 finobt=0
data = bsize=4096 blocks=78643200, imaxpct=25
= sunit=0 swidth=0 blks
naming =version 2 bsize=4096 ascii-ci=0 ftype=0
log =internal bsize=4096 blocks=32768, version=2
= sectsz=4096 sunit=1 blks, lazy-count=1
realtime =none extsz=4096 blocks=0, rtextents=0
data blocks changed from 78643200 to 95420416
[root@oracledb vg_bigdata]#C. 逻辑卷删除
先卸载挂载点，然后删除逻辑卷 lvremove 。
[root@oracledb mydata]# umount /mydata/linear/
[root@oracledb mydata]# umount /mydata/strip/
[root@oracledb mydata]# lvremove /dev/vg_bigdata/lv_test_linear
Do you really want to remove active logical volume lv_test_linear? [y/n]: y
Logical volume "lv_test_linear" successfully removed
[root@oracledb mydata]# lvremove /dev/vg_bigdata/lv_test_strip
Do you really want to remove active logical volume lv_test_strip? [y/n]: y
Logical volume "lv_test_strip" successfully removed特别注意：
任何文件系统类型，在进行缩容前，都需要先卸载挂载，然后再缩容，再重新挂载。
xfs格式不是不支持缩容，而是xfs格式缩容后需要重新格式化才能继续挂载使用，且缩容前需要先卸载挂载，然后在缩容，然后格式化，然后再挂载。这会导致原本的数据丢失，如果实在要缩容，可以提前将数据转移备份好，缩容后再将数据迁移回来。
5.性能测试
（1）普通逻辑卷
创建一个16G的文件，查看写入速度，耗时78.7051 s,速度 218 MB/s
[root@oracledb mydata]# dd if=/dev/zero of=/mydata/linear/1G bs=4M count=4096
4096+0 records in
4096+0 records out
17179869184 bytes (17 GB) copied, 78.7051 s, 218 MB/s在另一个窗口监控io情况，1秒钟刷新，只有一个硬盘有写入数据
iostat 1
avg-cpu: %user %nice %system %iowait %steal %idle
0.00 0.00 0.75 10.54 0.00 88.71
Device: tps kB_read/s kB_wrtn/s kB_read kB_wrtn
nvme0n1 1.00 4.00 0.00 4 0
sda 376.00 0.00 191496.00 0 191496
sdc 0.00 0.00 0.00 0 0
sdb 0.00 0.00 0.00 0 0
sdd 0.00 0.00 0.00 0 0
dm-0 1.00 4.00 0.00 4 0
dm-1 0.00 0.00 0.00 0 0
dm-2 0.00 0.00 0.00 0 0（2）条带卷
同样创建一个16G的文件，查看写入速度，耗时23.0527 s,速度 745 MB/s ，耗时和IO都是普通逻辑卷的3倍多。
[root@oracledb mydata]# dd if=/dev/zero of=/mydata/strip/1G bs=4M count=4096
4096+0 records in
4096+0 records out
17179869184 bytes (17 GB) copied, 23.0527 s, 745 MB/siostat 监控四个硬盘并行写入！！！
avg-cpu: %user %nice %system %iowait %steal %idle
0.00 0.00 7.81 15.74 0.00 76.45
Device: tps kB_read/s kB_wrtn/s kB_read kB_wrtn
nvme0n1 14.00 32.00 51.00 32 51
sda 335.00 0.00 171520.00 0 171520
sdc 335.00 0.00 171520.00 0 171520
sdb 348.00 0.00 178176.00 0 178176
sdd 318.00 0.00 161216.00 0 161216
dm-0 13.00 32.00 51.00 32 51
dm-1 0.00 0.00 0.00 0 0
dm-2 0.00 0.00 0.00 0 0（3）对比普通卷和条带卷
可以看到普通逻辑卷就是在sda1上，条带卷分布在4个硬盘上。
普通逻辑卷在sda1，是顺序应用vg空间，空间满了才扩展到sdb1上。
[root@oracledb strip]# lsblk
NAME MAJ:MIN RM SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
sda 8:0 0 3.7T 0 disk
└─sda1 8:1 0 3.7T 0 part
├─vg_bigdata-lv_test_strip 253:3 0 256G 0 lvm /mydata/strip
└─vg_bigdata-lv_test_linear 253:4 0 256G 0 lvm /mydata/linear
sdb 8:16 0 3.7T 0 disk
└─sdb1 8:17 0 3.7T 0 part
└─vg_bigdata-lv_test_strip 253:3 0 256G 0 lvm /mydata/strip
sdc 8:32 0 3.7T 0 disk
└─sdc1 8:33 0 3.7T 0 part
└─vg_bigdata-lv_test_strip 253:3 0 256G 0 lvm /mydata/strip
sdd 8:48 0 3.7T 0 disk
└─sdd1 8:49 0 3.7T 0 part
└─vg_bigdata-lv_test_strip 253:3 0 256G 0 lvm /mydata/strip
nvme0n1 259:0 0 232.9G 0 disk
├─nvme0n1p1 259:1 0 500M 0 part /boot
└─nvme0n1p2 259:2 0 232.4G 0 part
├─centos-root 253:0 0 50G 0 lvm /
├─centos-swap 253:1 0 7.8G 0 lvm [SWAP]
└─centos-home 253:2 0 174.5G 0 lvm /home
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