Linux磁盘管理之LVM磁盘操作命令怎么使用

LVM，Logical Volume Manger，是linux内核提供的一种逻辑卷管理功能，由内核驱动和应用层工具组成，它是在硬盘的分区基础上，创建了一个逻辑层，可以非常灵活且非常方便的管理存储设备。

LVM利用Linux内核的device-mapper功能来实现存储系统的虚拟化（系统分区独立于底层硬件）。 通过LVM，可以实现存储空间的抽象化并在上面建立虚拟分区（virtual partitions），可以更简便地扩大和缩小分区，可以增删分区时无需担心某个硬盘上没有足够的连续空间，避免为正在使用的磁盘重新分区的麻烦、为调整分区而不得不移动其他分区的不便，它相比传统的分区系统可以更灵活地管理磁盘。

一、LVM的基本组成

1、物理卷 (PV，Physical Volume)

一个可供存储LVM的块设备. 如硬盘分区（MBR或GPT分区）、SAN 的硬盘、RAID 或 LUN，一个回环文件, 一个被内核映射的设备 (例如 dm-crypt)，它包含一个特殊的LVM头，它是 LVM 构建的实际硬件或存储系统。

2、卷组 (VG，Volume Group)

卷组是对一个或多个物理卷的集合，并在设备文件系统中显示为 /dev/VG_NAME。

3、逻辑卷 (LV，Logical Volume)

逻辑卷是可供系统使用的最终元设备，它们在卷组中创建和管理，由物理块组成，实际上就是一个虚拟分区，并显示为 /dev/VG_NAME/LV_NAME，通常在其上可以创建文件系统。

4、物理块 (PE，Physical Extends)

如果一个逻辑卷需要分配多个物理块，它们将会成为一个卷组中最小的连续区域（默认为4 MiB）。你可以把它看成物理卷的一部分，这部分可以被分配给一个逻辑卷。

下面我画了一张lvm在linux磁盘管理中的位置图：

依次为：disk -> partition -> PV -> VG -> LV -> fs，也即磁盘->分区->物理卷->卷组->逻辑卷->文件系统。

其创建也是按照这个顺序，下面会详细介绍。

二、LVM的优缺点

1、优点

比起传统的硬盘分区管理方式，LVM更富于灵活性：

• 将多块硬盘看作一块大硬盘

• 使用逻辑卷（LV），可以创建跨越众多硬盘空间的分区。

• 可以创建小的逻辑卷（LV），在空间不足时再动态调整它的大小。

• 在调整逻辑卷（LV）大小时可以不用考虑逻辑卷在硬盘上的位置，不用担心没有可用的连续空间。

• 在线进行逻辑卷和卷组的创建、删除、大小调整等操作是可行的。对于LVM上的文件系统，需要重新调整大小，但有些文件系统（例如ext4）支持在线操作。

• 无需重新启动服务，就可以将服务中用到的逻辑卷（LV）在线（online）/动态（live）迁移至别的硬盘上。

• 允许创建快照，可以保存文件系统的备份，同时使服务的下线时间（downtime）降低到最小。

• 支持各种设备映射目标（device-mapper targets），包括透明文件系统加密和缓存常用数据（caching of frequently used data）。这将允许你创建一个包含一个或多个磁盘、并用LUKS加密的系统，使用LVM on top 可轻松地管理和调整这些独立的加密卷 （例如. /, /home, /backup等) 并免去开机时多次输入密钥的麻烦。

2、缺点

• 在系统设置时需要更复杂的额外步骤。

• Windows系统并不支持LVM，若使用双系统，你将无法在Windows上访问LVM分区。

三、LVM的使用

1、创建分区（partition）

在配置lvm之前，必须对存储设备进行分区，可以使用fdisk或者parted工具进行，创建分区时注意分区类型的设置（类型为linux lvm）：

• 如果使用的是MBR，设置分区类型要为8e。

• 如果使用的是GPT，设置分区类型要为E6D6D379-F507-44C2-A23C-238F2A3DF928。

我虚拟机新加了个磁盘/dev/sdb,下面我们创建一个8G的分区：

以同样的方式，再创建一个10G的linux lvm类型的分区：

2、物理卷(PV)相关操作

①、通过lvmdiskscan命令列出可被用作pv的设备

注：如果系统引导程序不支持LVM，则/boot不能置于LVM中。此刻必须创建一个独立的/boot分区并直接格式化后挂载到/boot。已知支持LVM的引导程序只有GRUB。

从上图可以看到//dev/sda2已经是PV了，所以只有dev/sda1、/dev/sdb1、/dev/sdb2可以用于创建PV，又因为/dev/sda1是boot引导区，所以下面我们可以对/dev/sdb1、/dev/sdb2创建PV

②、使用pvcreate命令创建pv

root# pvcreate device1 device2 ...

③、查看当前所有PV信息

可以通过pvs、pvscan、pvdisplay这三个命令查看pv信息

注意： 如果你用的是未格式化过且擦除块（erase block）大小小于1M的SSD，请采用以下命令pvcreate --dataalignment 1m /dev/sda来设置对齐（alignment）。

3、卷组（VG）相关操作

①、创建卷组

使用命令vgcreate创建卷组

root# vgcreate vg_name pv1 pv2 ...

创建卷组vg_fedora_yg，并把pv /dev/sdb1加入该卷组。

②、查看卷组信息

此时，也可以通过pvs查看各个物理卷所在的卷组：

4、逻辑卷（LV）相关操作

①、创建LV

使用lvcreate命令

root# lvcreate -L <lv_size>  <vg_name> -n <lv_name>
 
# 将卷组vg_name下所有剩余空间给创建的lv_name逻辑卷
root# lvcreate -l +100%FREE  <vg_name> -n <lv_name>

root# lvcreate -L <lv_size> <vg_name> -n <lv_name>

该逻辑卷创建完后，你就可以通过/dev/mapper/vg_fedora_yg-lv_yg01或/dev/vg_fedora_yg/lv_yg01来访问它:

②、查看lv

命令lvs、lvscan、lvdisplay查看

③、扩容逻辑卷

通过命令lvextend:

root# lvextend -L <extend_size> <lv_path>

注意：如果扩容的逻辑卷已经挂载到具体文件系统，则需要执行resize2fs或者xfs_growfs（针对xfs文件系统）命令使修改生效，可以通过df -Th或者blkid查看lv所挂载的文件系统类型。

5、格式化并挂载LV（逻辑卷）

上面逻辑卷LV创建之后，通常是已经可以在/dev/mapper/或者/dev/vg_name/下面找到该逻辑卷了，如果找不到的话，可以执行如下命令：

# modprobe dm-mod
# vgscan
# vgchange -ay

最后，可以看到如下：

①、格式化逻辑卷

现在可以在该逻辑卷上创建文件系统：

# mkfs.<filesystem_type> /dev/mapper/<vg_name>-<lv_name>
 
# 
# mkfs.xfs /dev/mapper/vg_fedora_yg-lv_yg01

②、挂载

# mount /dev/mapper/<vg_name>-<lv_name> <mount_point>

注：挂载点请选择你所新建的逻辑卷（例如：/dev/mapper/vg_fedora_yg-lv_yg01），不要使用逻辑卷所在的实际分区设备（即不要使用：/dev/sdb1）

最后，我画了一张图，来展示linux lvm：

你可以对照上面内容，理解下linux lvm的磁盘管理机制。

说明：

①、图中/dev/sda1是boot引导区，不能用lvm管理，所以直接格式化后挂载到目录/boot下，另外/dev/sdb2也是没有经过lvm直接格式化后挂载到目录的。

②、卷组vg_fedora1容量为139G，从其中分配出去了40+5+45=90G，还有49G空闲，这些空闲容量可以lvextend到下面的lv中；也可以再创建个lv，分配出去。

③、磁盘设置/dev/sdc还有50G空闲空间未分区，可以分区后使用。

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