Linux磁盘设备LVM介绍和常用场景说明

Linux常见的物理设备数据备份和负载均衡模式

1. LVM技术说明
2. 相关概念
3. 常用命令
- 3.1 安装lvm命令
- 3.2 创建分区
- 3.3 格式化成LVM
- 3.4 其他格式化
4. 常用场景
- 4.1 创建LVM并挂载
- 4.2 LVM扩容
- - 4.2.1 xfs扩容
  - 4.2.2 ext4扩容
- 4.2 缩减逻辑卷lv
- 4.3 缩减vg：（迁移到闲置设备）
- 4.4 LVM快照创建
- 4.5 删除设备
5. 参考文档

LVM是逻辑盘卷管理（LogicalVolumeManager）的简称，它是Linux环境下对磁盘分区进行管理的一种机制，LVM是建立在硬盘和分区之上的一个逻辑层，来提高磁盘分区管理的灵活性。通过LVM系统管理员可以轻松管理磁盘分区，如：将若干个磁盘分区连接为一个整块的卷组（volumegroup），形成一个存储池。管理员可以在卷组上随意创建逻辑卷组（logicalvolumes），并进一步在逻辑卷组上创建文件系统。管理员通过LVM可以方便的调整存储卷组的大小，并且可以对磁盘存储按照组的方式进行命名、管理和分配，例如按照使用用途进行定义：“development”和“sales”，而不是使用物理磁盘名“sda”和“sdb”。而且当系统添加了新的磁盘，通过LVM管理员就不必将磁盘的文件移动到新的磁盘上以充分利用新的存储空间，而是直接扩展文件系统跨越磁盘即可。

1. LVM技术说明

Linux的LVM（Logical Volume Manager）是一种磁盘管理工具，可以用来对Linux系统中的磁盘进行灵活的管理和分区。

LVM可以将多个物理硬盘或分区组合在一起形成一个逻辑卷组（Volume Group），然后再从逻辑卷组中创建逻辑卷（Logical Volumes）。逻辑卷可以被格式化为文件系统，并且可以像普通分区一样挂载到文件系统树中的任意位置。

LVM的主要优点有：

可以动态地扩展和缩小逻辑卷的大小，而无需重新分区或格式化磁盘。
可以将不同的物理硬盘或分区组合在一起，形成一个大的逻辑卷组，从而充分利用磁盘空间。
可以对逻辑卷进行快照备份，以便在数据损坏或删除时进行恢复。
可以通过移动数据块的方式进行数据迁移，从而实现数据的高可用性和负载均衡。

2. 相关概念

PV（Physical Volume）：物理空间的意思，其实就是指一个分区（如/dev/sdb1 ）或者是一个盘（如/dev/sdb）
VG（Volume Group）：相当于一个Pool，由多个PV组成的pool
LV（Logical Volume）：用来建立一个文件系统的空间，这个空间来源于VG，大小随意，可以扩展。(比如/dev/mapper/rhel-root这个目录其实是一个文件系统挂载点，这个点就是承载在一个LV上，这个文件系统的大小就是这个LV的大小。 )

在这里插入图片描述

3. 常用命令

3.1 安装lvm命令

yum install lvm2  -y

常用的命令如下

PV：Physical(物理卷)     pvcreate、pvs 、pvdisplay 、pvremove、pvmove、pvscanVG：Volume Group(卷组)     vgcreate、vgs、vgdisplay、vgremove、vgrename、vgreduce、vgextent LV：logical Volume(逻辑卷)      lvs、lvdisplay、lvremove、lvextend、lvresize、lvscan、lvrename

3.2 创建分区

[root@node1 ~]# fdisk  /dev/sdb
WARNING: DOS-compatible mode is deprecated. It's strongly recommended to
switch off the mode (command 'c') and change display units to
sectors (command 'u').
Command (m for help): p          Disk /dev/sdb: 10.7 GB, 10737418240 bytes
255 heads, 63 sectors/track, 1305 cylinders
Units = cylinders of 16065 * 512 = 8225280 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disk identifier: 0x39094458   Device Boot      Start         End      Blocks   Id  SystemCommand (m for help): n       Command action   e   extended   p   primary partition (1-4)
p
Partition number (1-4): 1
First cylinder (1-1305, default 1): 
Using default value 1
Last cylinder, +cylinders or +size{K,M,G} (1-1305, default 1305): +3G Command (m for help): n
Command action e   extended p   primary partition (1-4)
p
Partition number (1-4): 2
First cylinder (394-1305, default 394): 
Using default value 394Last cylinder, +cylinders or +size{K,M,G} (394-1305, default 1305): +5G
Command (m for help): pDisk /dev/sdb: 10.7 GB, 10737418240 bytes
255 heads, 63 sectors/track, 1305 cylinders
Units = cylinders of 16065 * 512 = 8225280 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disk identifier: 0x39094458Device Boot      Start         End      Blocks   Id  System
/dev/sdb1               1         393     3156741   83  Linux
/dev/sdb2             394        1047     5253255   83  LinuxCommand (m for help): w
The partition table has been altered!
Calling ioctl() to re-read partition table.
Syncing disks.

3.3 格式化成LVM

[root@node1 ~]# fdisk  /dev/sdb
WARNING: DOS-compatible mode is deprecated. It's strongly recommended to
switch off the mode (command 'c') and change display units to
sectors (command 'u').Command (m for help): p   
Disk /dev/sdb: 10.7 GB, 10737418240 bytes
255 heads, 63 sectors/track, 1305 cylinders
Units = cylinders of 16065 * 512 = 8225280 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disk identifier: 0x39094458
Device Boot      Start         End      Blocks   Id  System
/dev/sdb1               1         393     3156741   83  Linux
/dev/sdb2             394        1047     5253255   83  Linux
Command (m for help): t
Partition number (1-4): 1
Hex code (type L to list codes): 8e
Changed system type of partition 1 to 8e (Linux LVM)
Command (m for help): tPartition number (1-4): 2
Hex code (type L to list codes): 8e
Changed system type of partition 2 to 8e (Linux LVM)
Command (m for help): p
Disk /dev/sdb: 10.7 GB, 10737418240 bytes
255 heads, 63 sectors/track, 1305 cylinders
Units = cylinders of 16065 * 512 = 8225280 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disk identifier: 0x39094458
Device Boot      Start         End      Blocks   Id  System
/dev/sdb1               1         393     3156741   8e  Linux LVM
/dev/sdb2             394        1047     5253255   8e  Linux LVM
Command (m for help): wThe partition table has been altered!
Calling ioctl() to re-read partition table.
Syncing disks.

在这里插入图片描述

3.4 其他格式化

# 格式化成xfsmkfs.xfs -n ftype=1 /dev/vdb -f
# 格式化成ext4
mkfs.ext4 /dev/vdb

4. 常用场景

4.1 创建LVM并挂载

[root@localhost ~]# pvcreate /dev/vdb1            ##创建物理卷
[root@localhost ~]# vgcreate -s 8M vg0 /dev/vdb1  ##创建物理卷组vg0,PE为8M
[root@localhost ~]# lvcreate -L 300M -n lv0 vg0   ##在卷组vg0上创建名为lv0，大小为300M的逻辑卷[root@localhost ~]# mkfs.xfs -n ftype=1 /dev/vg0/lv0 -f         ##格式化逻辑卷并改系统格式为xfs
[root@localhost ~]# mkfs.ext4 /dev/vg0/lv0         ##格式化逻辑卷并改系统格式为ext4
[root@localhost ~]# mount /dev/vg0/lv0 /mnt       ##挂载【linux下的文件系统需要被挂载后才能使用】
[root@localhost ~]# df -h

4.2 LVM扩容

4.2.1 xfs扩容

分为2种情况

情况1: vg足够扩展

[root@localhost ~]# lvextend -L 500M /dev/vg0/lv0      ##扩展逻辑卷空间到500M
[root@localhost ~]# xfs_growfs /dev/vg0/lv0            ##扩展文件系统

情况2：vg不够拉伸，得先扩大设备再扩大系统

先申请设备并扩容，确保vg足够

[root@localhost ~]# pvcreate /dev/vdb2        ##创建物理卷/dev/vdb2 
[root@localhost ~]# vgextend vg0 /dev/vdb2    ##将新的物理卷vdb2添加到现有的卷组vg0

扩展逻辑卷

[root@localhost ~]# lvextend -L 1500M /dev/vg0/lv0     ##增加逻辑卷空间到1500M 
[root@localhost ~]# xfs_growfs /dev/vg0/lv0			   ## 扩容xfs文件系统

4.2.2 ext4扩容

分为2种情况

情况1: vg足够扩展

[root@localhost ~]# lvextend -L 500M /dev/vg0/lv0      ##扩展逻辑卷空间到500M
[root@localhost ~]# xfs_growfs /dev/vg0/lv0            ##扩展文件系统

情况2：vg不够拉伸，得先扩大设备再扩大系统

先申请设备并扩容，确保vg足够

[root@localhost ~]# pvcreate /dev/vdb2        ##创建物理卷/dev/vdb2 
[root@localhost ~]# vgextend vg0 /dev/vdb2    ##将新的物理卷vdb2添加到现有的卷组vg0

扩展逻辑卷

[root@localhost ~]# lvextend -L 1500M /dev/vg0/lv0     ##增加逻辑卷空间到1500M 
[root@localhost ~]# resize2fs /dev/vg0/lv0     	## 扩容ext4文件系统

4.2 缩减逻辑卷lv

[root@localhost ~]# umount /mnt                     ##先卸载
[root@localhost ~]# e2fsck -f /dev/vg0/lv0          ##扫描逻辑卷上的空余空间
[root@localhost ~]# resize2fs /dev/vg0/lv0 1000M    ##设备文件减少到1000M
[root@localhost ~]# lvreduce -L 1000M /dev/vg0/lv0  ##将逻辑卷减少到1000M
[root@localhost ~]# mount /dev/vg0/lv0 /mnt         ##挂载

4.3 缩减vg：（迁移到闲置设备）

[root@localhost ~]# pvmove /dev/vdb1 /dev/vdb2  ##将vdb1的空间数据转移到vdb2/dev/vdb1: Moved: 88.0%/dev/vdb1: Moved: 100.0%                      ##转移数据成功
[root@localhost ~]# vgreduce vg0 /dev/vdb1      ##将/dev/vdb1分区从vg0卷组中移除Removed "/dev/vdb1" from volume group "vg0"
[root@localhost ~]# pvremove /dev/vdb1          ##把/dev/vdb1分区从系统中删除Labels on physical volume "/dev/vdb1" successfully wiped

注意：将vdb1的空间数据转移到vdb2时，要确保vdb2的足够的空间能将vdb1的数据转移，否则需要先将vdb1缩减。

4.4 LVM快照创建

[root@localhost ~]# touch /mnt/file{1..5}
[root@localhost ~]# lvcreate -L 50M -n lv0backup -s /dev/vg0/lv0  ##建立一个50M的快照
[root@localhost ~]# mount /dev/vg0/lv0backup /mnt                 ##挂载快照
[root@localhost ~]# cd /mnt
[root@localhost mnt]# ls
[root@localhost mnt]# rm -fr *                                   ##删除所有文件
[root@localhost mnt]# cd
[root@localhost ~]# umount /mnt
[root@localhost ~]# lvremove /dev/vg0/lv0backup                   ##删除快照
[root@localhost ~]# lvcreate -L 50M -n lv0backup -s /dev/vg0/lv0  ##重建快照
[root@localhost ~]# mount /dev/vg0/lv0backup /mnt                 ##挂载快照
[root@localhost ~]# ls /mnt                                ##又可以看到之前建立的文件

结论： LVM的快照可以将某一时刻的信息记录到快照区中，因此，可以利用这一特点对数据做完全备份。

4.5 删除设备

[root@localhost ~]# umount /mnt  ##卸载
[root@localhost ~]# df
[root@localhost ~]# lvremove /dev/vg0/lv0backup    ##删除快照
[root@localhost ~]# lvremove /dev/vg0/lv0         ##删除逻辑卷
[root@localhost ~]# vgremove vg0                  ##删除物理卷组
[root@localhost ~]# pvremove /dev/vdb{1..2}       ##删除物理卷