动态调整磁盘容量(LVM)

一、LVM简介

LVM是 Logical VolumeManager(逻辑卷管理)的简写，它由Heinz Mauelshagen在Linux 2.4内核上实现。LVM将一个或多个硬盘的分区在逻辑上集合，相当于一个大硬盘来使用，当硬盘的空间不够使用的时候，可以继续将其它的硬盘的分区加入其中，这样可以实现磁盘空间的动态管理，相对于普通的磁盘分区有很大的灵活性。

与传统的磁盘与分区相比，LVM为计算机提供了更高层次的磁盘存储。它使系统管理员可以更方便的为应用与用户分配存储空间。在LVM管理下的存储卷可以按需要随时改变大小与移除(可能需对文件系统工具进行升级)。LVM也允许按用户组对存储卷进行管理，允许管理员用更直观的名称(如"sales'、 'development')代替物理磁盘名(如'sda'、'sdb')来标识存储卷。

如图所示LVM模型：

由四个磁盘分区可以组成一个很大的空间，然后在这些空间上划分一些逻辑分区，当一个逻辑分区的空间不够用的时候，可以从剩余空间上划分一些空间给空间不够用的分区使用。

二、 LVM基本术语

前面谈到，LVM是在磁盘分区和文件系统之间添加的一个逻辑层，来为文件系统屏蔽下层磁盘分区布局，提供一个抽象的盘卷，在盘卷上建立文件系统。首先我们讨论以下几个LVM术语：

物理存储介质（The physicalmedia）：这里指系统的存储设备：硬盘，如：/dev/hda1、/dev/sda等等，是存储系统最低层的存储单元。

物理卷（physical volume）：物理卷就是指硬盘分区或从逻辑上与磁盘分区具有同样功能的设备(如RAID)，是LVM的基本存储逻辑块，但和基本的物理存储介质（如分区、磁盘等）比较，却包含有与LVM相关的管理参数。

卷组（Volume Group）：LVM卷组类似于非LVM系统中的物理硬盘，其由物理卷组成。可以在卷组上创建一个或多个“LVM分区”（逻辑卷），LVM卷组由一个或多个物理卷组成。

逻辑卷（logical volume）：LVM的逻辑卷类似于非LVM系统中的硬盘分区，在逻辑卷之上可以建立文件系统(比如/home或者/usr等)。

PE（physical extent）：每一个物理卷被划分为称为PE(PhysicalExtents)的基本单元，具有唯一编号的PE是可以被LVM寻址的最小单元。PE的大小是可配置的，默认为4MB。

LE（logical extent）：逻辑卷也被划分为被称为LE(LogicalExtents)的可被寻址的基本单位。在同一个卷组中，LE的大小和PE是相同的，并且一一对应。

简单来说就是：

PV:是物理的磁盘分区

VG:LVM中的物理的磁盘分区，也就是PV，必须加入VG，可以将VG理解为一个仓库或者是几个大的硬盘。

LV：也就是从VG中划分的逻辑分区

如下图所示PV、VG、LV三者关系：

三、 安装LVM
首先确定系统中是否安装了lvm工具：
    [root@www root]# rpm –qa|grep lvm
    lvm-1.0.3-4
如果命令结果输入类似于上例，那么说明系统已经安装了LVM管理工具；如果命令没有输出则说明没有安装LVM管理工具，则需要从网络下载或者从光盘装LVM rpm工具包。

LVM：logical volume manager(逻辑卷管理)；LVM屏蔽了底层磁盘布局，方便于动态调整磁盘容量。

一、创建逻辑卷的步骤：
1）通过fdisk 工具将磁盘转换为linux分区
2）通过pvcreate命令将linux分区转换成物理卷（PV)；
3）通过vgcreate命令将创建好的物理卷处理成卷组（VG)；
4）通过lvcreate命令将卷组分成若干个逻辑卷（LV)；
5）对逻辑卷进行格式化，挂载，动态调整逻辑卷的大小，并且该操作不会影响逻辑卷（Lv)上的数据。

二、物理卷(PV)创建及管理具体操作步骤：
1）先查看linux分区，将未使用空间转换为物理卷(先使用fdisk建立普通分区)

  [root@RHEL5 ~]# fdisk -l /dev/sdb   #查看linux分区情况

Disk /dev/sdb: 21.4 GB, 21474836480 bytes
255 heads, 63 sectors/track, 2610 cylinders
Units = cylinders of 16065 * 512 = 8225280 bytes

   Device Boot      Start         End      Blocks   Id  System
/dev/sdb1               1         500     4016218+  83  Linux
/dev/sdb2             501        1000     4016250   83  Linux
/dev/sdb3            1001        1500     4016250   83  Linux
/dev/sdb4            1501        2610     8916075    5  Extended
/dev/sdb5            1501        2610     8916043+  83  Linux

备注：/dev/sdb是一块新增加的磁盘，上面没有任何数据，也未挂载

2）将linux物理分区转变为物理卷 
  [root@RHEL5 ~]# pvcreate /dev/sdb{1,2}  #将物理分区/dev/sdb{1,2}转变为物理卷
  Physical volume "/dev/sdb1" successfully created
  Physical volume "/dev/sdb2" successfully created

3）#使用Pvscan查看物理卷信息
  [root@RHEL5 ~]# pvscan                   #查看物理卷信息，会显示所有物理卷信息
  PV /dev/sda2   VG VolGroup00   lvm2 [39.88 GB / 0    free]
  PV /dev/sdb1                   lvm2 [3.83 GB]
  PV /dev/sdb2                   lvm2 [3.83 GB]
  Total: 3 [47.54 GB] / in use: 1 [39.88 GB] / in no VG: 2 [7.66 GB]

4）使用pvdisplay查看各物理卷详细参数 
  [root@RHEL5 ~]# pvdisplay      #查看各物理卷详细参数
  --- Physical volume ---
  PV Name               /dev/sda2
  VG Name               VolGroup00
  PV Size               39.90 GB / not usable 20.79 MB
  Allocatable           yes (but full)
  PE Size (KByte)       32768
  Total PE              1276
  Free PE               0
  Allocated PE          1276
  PV UUID               aJlaad-NHPT-Cgg3-7yu4-a2RJ-kJJ1-qxSFgD
   
  --- NEW Physical volume ---
  PV Name               /dev/sdb1
  VG Name               
  PV Size               3.83 GB
  Allocatable           NO
  PE Size (KByte)       0
  Total PE              0
  Free PE               0
  Allocated PE          0
  PV UUID               v2VajD-yS53-SiQA-yTzu-KOiD-RyT3-p0wTvt
   
  --- NEW Physical volume ---
  PV Name               /dev/sdb2
  VG Name               
  PV Size               3.83 GB
  Allocatable           NO
  PE Size (KByte)       0
  Total PE              0
  Free PE               0
  Allocated PE          0
  PV UUID               iOoK3V-yuww-ZlLF-cRLq-v7hC-CL7c-0bQU1x
----------------------------------------------------------------------
   当物理卷没有被使用时可删除物理卷 
   [root@RHEL5 /]# pvremove /dev/sdb2   #删除物理卷，
   Labels on physical volume "/dev/sdb2" successfully wiped
----------------------------------------------------------------------
  三、卷组(VG)创建及管理具体操作步骤：

  1）使用vgcreate将物理卷转化为卷组

   [root@RHEL5 /]# vgcreate vg01 /dev/sdb{1,2}  #将已经是物理卷的/dev/sdb{1,2}转化为卷组名为vg01的卷组
  Volume group "vg01" successfully created
  备注：以上未加参数，扩展块(PE)大小默认4M,若通过 vgcreate -s 8M vg01 /dev/sdb｛1，2｝，则指定了扩展块大小为8M

 2）使用vgdisplay 查看所有卷组详细信息
   [root@RHEL5 /]# vgdisplay   #看所有卷组详细信息
  --- Volume group ---
  VG Name               vg01
  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               7.66 GB
  PE Size               4.00 MB
  Total PE              1960
  Alloc PE / Size       0 / 0   
  Free  PE / Size       1960 / 7.66 GB
  VG UUID               1g8QL0-0cGM-TJji-Q98P-LJ3f-PhDN-2ouSM3
   
  --- Volume group ---
  VG Name               VolGroup00
  System ID             
  Format                lvm2
  Metadata Areas        1
  Metadata Sequence No  3
  VG Access             read/write
  VG Status             resizable
  MAX LV                0
  Cur LV                2
  Open LV               2
  Max PV                0
  Cur PV                1
  Act PV                1
  VG Size               39.88 GB
  PE Size               32.00 MB
  Total PE              1276
  Alloc PE / Size       1276 / 39.88 GB
  Free  PE / Size       0 / 0   
  VG UUID               AhhisY-vDrc-s4jx-XIsn-QmCp-wMiT-2v01YZ
备注：也可以通过 [root@RHEL5 /]# vgdisplay -v /dev/vg01 查看具体某一卷组详细信息

3）查看卷组信息
  [root@RHEL5 /]# vgscan    #查看卷组信息
  Reading all physical volumes.  This may take a while...
  Found volume group "vg01" using metadata type lvm2
  Found volume group "VolGroup00" using metadata type lvm2

4）扩展卷组vgextend,将某个物理卷添加到已存在的卷组中
  [root@RHEL5 /]# pvcreate /dev/sdb3   #创建一个新的物理卷
  Physical volume "/dev/sdb3" successfully created
  [root@RHEL5 /]# vgextend vg01 /dev/sdb3 #将新增的物理卷添加到vg01卷组中
  Volume group "vg01" successfully extended
-----------------------------------------------------------------------
 使用vgremove删除卷组
 [root@RHEL5 /]# vgremove /dev/vg01
 Volume group "vg01" successfully removed
-----------------------------------------------------------------------

四、逻辑卷(LV)创建及管理具体操作步骤：

1）创建逻辑卷大小为6G卷名为data，从vg01生成 
  [root@RHEL5 /]# lvcreate -L 6G -n data vg01  #从卷组vg01上划分6G的空间为逻辑卷data
  Logical volume "data" created

2）对划分的逻辑卷进行格式化 
 [root@RHEL5 /]# mkfs -t ext3 /dev/vg01/data  #以ext3的文件格式化逻辑卷 
mke2fs 1.39 (29-May-2006)
Filesystem label=
OS type: Linux
Block size=4096 (log=2)
Fragment size=4096 (log=2)
786432 inodes, 1572864 blocks
78643 blocks (5.00%) reserved for the super user
First data block=0
Maximum filesystem blocks=1610612736
48 block groups
32768 blocks per group, 32768 fragments per group
16384 inodes per group
Superblock backups stored on blocks: 
        32768, 98304, 163840, 229376, 294912, 819200, 884736

Writing inode tables: done                            
Creating journal (32768 blocks): done
Writing superblocks and filesystem accounting information: done

This filesystem will be automatically checked every 35 mounts or
180 days, whichever comes first.  Use tune2fs -c or -i to override.

备注：也可通过 [root@RHEL5 /]# mkfs.ext3 /dev/vg01/data 格式化

3）使用lvsacn查看逻辑卷的信息
  [root@RHEL5 /]# lvscan    #查看逻辑卷的信息
  ACTIVE            '/dev/vg01/data' [6.00 GB] inherit
  ACTIVE            '/dev/VolGroup00/LogVol00' [38.88 GB] inherit
  ACTIVE            '/dev/VolGroup00/LogVol01' [1.00 GB] inherit

4）使用lvdisplay查看逻辑卷的具体参数：
  [root@RHEL5 /]# lvdisplay   #查看逻辑卷的具体参数
  --- Logical volume ---
  LV Name                /dev/vg01/data
  VG Name                vg01
  LV UUID                QUmuTB-ofgI-9BbG-1DvN-gWzo-7Vqb-Twmf45
  LV Write Access        read/write
  LV Status              available
  # open                 0
  LV Size                6.00 GB
  Current LE             1536
  Segments               2
  Allocation             inherit
  Read ahead sectors     0
  Block device           253:2
   
  --- Logical volume ---
  LV Name                /dev/VolGroup00/LogVol00
  VG Name                VolGroup00
  LV UUID                SrNP2L-bOWm-4clq-22Lh-Fg10-ydeg-7dNpdH
  LV Write Access        read/write
  LV Status              available
  # open                 1
  LV Size                38.88 GB
  Current LE             1244
  Segments               1
  Allocation             inherit
  Read ahead sectors     0
  Block device           253:0
   
  --- Logical volume ---
  LV Name                /dev/VolGroup00/LogVol01
  VG Name                VolGroup00
  LV UUID                e7u6Wx-MXhq-Nc2o-lrF9-yea1-Hia5-Cv7d7e
  LV Write Access        read/write
  LV Status              available
  # open                 1
  LV Size                1.00 GB
  Current LE             32
  Segments               1
  Allocation             inherit
  Read ahead sectors     0
  Block device           253:1
备注：也可使用 [root@RHEL5 /]# lvdisplay -v /dev/vg01/data 查看某一逻辑卷详细参数

5）使用lvextend增大逻辑卷大小，在线扩容
  [root@RHEL5 /]# lvextend -L +1G /dev/vg01/data   #从卷组vg01上对逻辑卷/dev/vg01/data进行扩容，逻辑卷大小变为7GB
  Extending logical volume data to 7.00 GB
  Logical volume data successfully resized

6）使用resize2fs命令更新系统识别的文件系统大小，立即生效
[root@RHEL5 /]# resize2fs /dev/vg01/data   #使增加的逻辑卷大小立即生效
resize2fs 1.39 (29-May-2006)
Resizing the filesystem on /dev/vg01/data to 1835008 (4k) blocks.
The filesystem on /dev/vg01/data is now 1835008 blocks long.

7）使用lvreduce减小逻辑卷大小，必须是离线方式(即先卸载文件系统)
  [root@RHEL5 /]# lvreduce -L -1G /dev/vg01/data   #将逻辑卷/dev/vg01/data容量减小1GB
  /dev/cdrom: open failed: Read-only file system 
  WARNING: Reducing active logical volume to 6.00 GB
  THIS MAY DESTROY YOUR DATA (filesystem etc.)
Do you really want to reduce data? [y/n]: y
  Reducing logical volume data to 6.00 GB
  Logical volume data successfully resized
 [root@RHEL5 /]# resize2fs /dev/vg01/data    #使减少的逻辑卷大小立即生效
resize2fs 1.39 (29-May-2006)
Resizing the filesystem on /dev/vg01/data to 1572864 (4k) blocks.
resize2fs: Can't read an block bitmap while trying to resize /dev/vg01/data
备注：缩小逻辑卷通常要先卸载文件系统，并且缩小后空间容量必须大于等于文件当前占用的容量，若操作不当，会导致数据丢失，须谨慎。

 [root@RHEL5 /]# lvscan   #查看逻辑卷大小变为6GB
  ACTIVE            '/dev/vg01/data' [6.00 GB] inherit
  ACTIVE            '/dev/VolGroup00/LogVol00' [38.88 GB] inherit
  ACTIVE            '/dev/VolGroup00/LogVol01' [1.00 GB] inherit
  备注：
--------------------------------------------------------------------
  删除逻辑卷
  [root@RHEL5 /]#lvremove /dev/vg01/data
--------------------------------------------------------------------
五、挂载逻辑卷
1）将逻辑卷挂载到/quota目录
[root@RHEL5 /]# mount -t ext3 /dev/vg01/data /quota/   #将逻辑卷挂载到/quota      
[root@RHEL5 /]# df -hT
Filesystem    Type    Size  Used Avail Use% Mounted on
/dev/mapper/VolGroup00-LogVol00
              ext3     38G   11G   26G  29% /
/dev/sda1     ext3     99M   12M   82M  13% /boot
tmpfs        tmpfs    233M     0  233M   0% /dev/shm
/dev/hdc   iso9660    224M  224M     0 100% /media/cdrom
/dev/mapper/vg01-data
              ext3    6.9G  142M  6.5G   3% /quota

2）设置开机自动挂载
[root@RHEL5 /]#vi /etc/fstab   #设置开机自动挂载
 /dev/VolGroup00/LogVol00 /                       ext3    defaults      1 1
LABEL=/boot             /boot                   ext3    defaults        1 2
devpts                  /dev/pts                devpts  gid=5,mode=620  0 0
tmpfs                   /dev/shm                tmpfs   defaults        0 0
proc                    /proc                   proc    defaults        0 0
sysfs                   /sys                    sysfs   defaults        0 0
/dev/VolGroup00/LogVol01 swap                    swap    defaults       0 0
/dev/vg01/data          /quota                   ext3    defaults       0 0

六、逻辑卷快照管理功能，可以把卷中的数据冻结起来，类似于为这些数据拍一张照片，可以永久保存建立快照当时的状态。
1）创建卷快照
  [root@RHEL5 ~]# lvcreate -L 1G -s -n snaplv1 /dev/vg01/data   # lvcreate -L 原始逻辑卷大小的15%-20% -s -n 快照名 源逻辑卷名                       
  Logical volume "snaplv1" created
  备注：和创建逻辑卷差不多，只是加了参数 -s
  [root@RHEL5 ~]# lvscan   #查看状态为 snapshot
  ACTIVE   Original '/dev/vg01/data' [6.00 GB] inherit
  ACTIVE   Snapshot '/dev/vg01/snaplv1' [1.00 GB] inherit
  ACTIVE            '/dev/VolGroup00/LogVol00' [38.88 GB] inherit
  ACTIVE            '/dev/VolGroup00/LogVol01' [1.00 GB] inherit

2）创建好快照后也需要挂载点
  [root@RHEL5 ~]# mkdir /snap    #创建快照挂载点
  [root@RHEL5 ~]# mount /dev/vg01/snaplv1 /snap   #挂载快照到/snap 
  备注：snap中的文件与/quota下一样，即使在/quota下新增或删除文件，/snap仍然保持不变，此时可对/snap进行备份。

3）由于每产生一个卷快照就会占用一部分卷组空间，因此产生的卷快照越多，卷组可用的空间就会越来越少。所以在完成备份后就可删除快照了。
  [root@RHEL5 quota]# umount /snap/       #卸载快照
  [root@RHEL5 quota]# lvremove /dev/vg01/snaplv1   #删除快照
  /dev/cdrom: open failed: Read-only file system
  Do you really want to remove active logical volume "snaplv1"? [y/n]: y
  Logical volume "snaplv1" successfully removed

七、当有一天实体磁盘的分区出现了故障，必须要更换硬盘时，该如何处理？LVM提供了pvmove工具，可以将一个物理卷上的数据转移到另外一个物理卷上。
 1）将新的物理卷加入到卷组中
    [root@RHEL5 /]# pvcreate /dev/sdc1           #将linux分区转换为物理卷
    Physical volume "/dev/sdc1" successfully created
    [root@RHEL5 /]# vgextend vg01 /dev/sdc1      #将新增的物理卷添加到vg01卷组中
    Volume group "vg01" successfully extended

 2）移动物理卷上的数据到新加入的物理卷上
    [root@RHEL5 ~]# pvmove /dev/sdb1 /dev/sdc1    #将/dev/sdb1的数据移动到/dev/sdc1上
    /dev/sdb1: Moved: 41.7%
    /dev/sdb1: Moved: 84.2%
    /dev/sdb1: Moved: 100.0%
    备注：此时可使用pvscan查看变化

 3）将旧的物理卷从卷组中卸载
  [root@RHEL5 ~]# vgreduce vg01 /dev/sdb1  #使用vgreduce将/dev/sdb1从卷组vg01中分离
  Removed "/dev/sdb1" from volume group "vg01"
  [root@RHEL5 ~]# pvremove /dev/sdb1       #最后要能够取下物理磁盘维修，则需要删除此物理卷；若物理磁盘划分成了多个物理卷，则需要将所有物理卷都删除才可以。
  Labels on physical volume "/dev/sdb1" successfully wiped

八、当有一天需要将整个LVM的磁盘迁移到另外一台计算机中，则需要按以下步骤：
1）在原先的计算机上导出卷组
   [root@RHEL5 ~]#umount /dev/vg01/data  #导出卷组前要先卸载该卷组中所有逻辑卷
   [root@RHEL5 ~]#vgchange -a n vg01     #使用vgchange将卷组修改为非有效(inactive)配置
   [root@RHEL5 ~]#vgexport vg01          #使用vgexport导出卷组
2）将LVM磁盘安装到目的计算机上

3）在目的计算机上导入卷组
   [root@RHEL5 ~]#pvscan          #使用pvscan扫描所有物理卷，以便让linux可以驱动这些物理卷
   [root@RHEL5 ~]#vgimport vg01   #导入卷组
   [root@RHEL5 ~]#vgchange -a y vg01  #将卷组修改为有效(active)配置

4)挂载逻辑卷
  [root@RHEL5 ~]#mount /devv/vg01/data /quota  #将逻辑卷挂载到文件系统

九、 以上是对新增磁盘进行LVM划分。而通常在安装系统时就采用了LVM划分磁盘，按需调整磁盘空间。当有一天，你发现某个文件系统空间不够时，此时需要扩容。
     比如说：现在有需求要将weblogic92安装在 /weblogic下。而 / 空间不够。这样就需要将新增的逻辑卷挂载到/weblogic就OK了。

1）使用df查看各文件系统大小 
  [root@tydic4f20 /]# df -hT   #查看各文件系统大小
  Filesystem    Type    Size  Used Avail Use% Mounted on
  /dev/mapper/vg00-LogVol00
              ext3    3.0G  2.0G  820M  71% /
  /dev/mapper/vg00-lvopt
              ext3    3.0G   69M  2.7G   3% /opt
  /dev/mapper/vg00-lvusr
              ext3    6.8G  4.3G  2.2G  67% /usr
  /dev/mapper/vg00-lvhome
              ext3    3.0G   75M  2.7G   3% /home
  /dev/mapper/vg00-lvpublic
              ext3     20G  1.8G   17G  10% /public
  /dev/mapper/vg00-lvtmp
              ext3    3.0G   70M  2.7G   3% /tmp
  /dev/mapper/vg00-lvvar
              ext3    3.0G  177M  2.6G   7% /var
  /dev/sda1     ext3     99M   20M   75M  21% /boot
  tmpfs        tmpfs    7.9G     0  7.9G   0% /dev/shm
2）使用lvscan查看可知道卷组名字为vg00
  [root@tydic4f20 /]# lvscan   #使用lvscan查看
  ACTIVE            '/dev/vg00/LogVol00' [3.00 GB] inherit
  ACTIVE            '/dev/vg00/lvopt' [3.00 GB] inherit
  ACTIVE            '/dev/vg00/lvusr' [7.00 GB] inherit
  ACTIVE            '/dev/vg00/lvhome' [3.00 GB] inherit
  ACTIVE            '/dev/vg00/lvpublic' [20.00 GB] inherit
  ACTIVE            '/dev/vg00/lvtmp' [3.00 GB] inherit
  ACTIVE            '/dev/vg00/lvvar' [3.00 GB] inherit
  ACTIVE            '/dev/vg00/LogVol01' [17.62 GB] inherit

3） [root@tydic4f20 /]#lvcreate -L 20G -n lvweblogic  vg00  #从卷组vg00上划分20G的空间为逻辑卷lvweblogic
       Logical volume "lvweblogic" created

4）对划分的逻辑卷进行格式化 
   [root@tydic4f20 /]# mkfs -t ext3 /dev/vg00/lvweblogic      #以ext3的文件格式化逻辑卷

   备注：注意，接下来是挂载，为了使开机自动挂载，需要修改/etc/fstab，可参照上面逻辑卷创建方法。

十、逻辑卷创建及删除推荐步骤

 创建逻辑卷(LV)的顺序：Linux分区---物理卷(PV)---卷组(VG)---逻辑卷(LV)---挂载到文件系统
 删除逻辑卷(LV)的顺序：卸载文件系统----逻辑卷(LV)---卷组(VG)----物理卷(PV)---Linux分区