逻辑卷

0.目录

1.逻辑卷

1.1 什么是逻辑卷

由逻辑卷管理器（LVM，Logical Volume Manager），把多个底层的块设备组织成一个逻辑设备，即逻辑卷（LV，Logical Volume）。

软RAID使用的是内核中的md（mutil device）模块，而LVM使用的是dm（device mapper）模块。

1.2 逻辑卷组成及说明

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• 物理卷（Physical Volume）
  磁盘分区、RAID等块设备均可作为PV（上图为了方便展示，都搞成磁盘了）。生产环境中应尽量使用有冗余能力的RAID。

• 卷组（Volume Group）
  VG由各PV组成创建，在VG上可创建LV（这也就是创建LV的步骤），VG本身不可直接被使用1。

  VG会把组成它的各PV划分为“块”，称为PE（物理盘区，Physical extent）。PE大小在创建VG时可定义，默认是4M。

  VG分给LV的最小单位就是PE2，分配给LV的PE被称为LE（逻辑盘区，Logical Extent）。

  VG可通过添加、移除PV，实现扩展、缩减大小。注意在移除某PV时，应先把该PV上的数据移动到其他PV上，且要确保剩余的PV有足够空间存储这些数据。

• 逻辑卷
  LV相对于普通磁盘分区的优势，在于其可在VG上扩展或缩减而不影响其上的数据3，只要剩余空间足够。而普通磁盘分区空间需变化时，只能重新分区、格式化。
  所以它可用于无法预知使用空间的场景，比如红帽linux的根文件系统就在逻辑卷上。

1.3 逻辑卷的设备文件

逻辑卷的设备文件为/dev/dm-#，#为数字。

为便于识别、管理，有两符号链接文件指向逻辑卷设备文件：

• /dev/mapper/VG_name-LV_name
  在/dev/mapper目录下，卷组名-其上的逻辑卷名。如卷组myvg1上的逻辑卷mylv1。

  [root@local ~]# ls -l /dev/mapper/myvg1-mylv1lrwxrwxrwx. 1 root root 7 Feb  6 21:00 /dev/mapper/myvg1-mylv1 -> ../dm-0

• /dev/VG_name/LV_name
  /dev下，卷组名作为目录，逻辑卷名作为链接文件。

  [root@local ~]# ls -l /dev/myvg1/mylv1lrwxrwxrwx. 1 root root 7 Feb  6 21:00 /dev/myvg1/mylv1 -> ../dm-0

2.各管理命令

2.1 物理卷管理命令

管理PV的工具，均以pv开头。

• pvcreate
  用于创建物理卷。

  • 选项“-u”，指定创建的设备的UUID。
  • 选项“-v”，显示创建细节。
  • 选项“-f”，强制创建，即便覆盖原有数据。

  比如把/dev/sdb1、/dev/sdb2、/dev/sdb3创建为PV。

      Device Boot      Start         End      Blocks   Id  System/dev/sdb1               1         654     5253223+  8e  Linux LVM/dev/sdb2             655        1308     5253255   8e  Linux LVM/dev/sdb3            1309        1962     5253255   8e  Linux LVM# 创建之前应先把各分区类型改为8e[root@local ~]# pvcreate /dev/sdb{1,2,3}Physical volume "/dev/sdb1" successfully createdPhysical volume "/dev/sdb2" successfully createdPhysical volume "/dev/sdb3" successfully created

• pvdisplay
  用于显示PV详细信息，可指定显示设备，不指定则显示所有PV信息。

  在PV加入VG之前，不可被使用且没有分配PE，所以PE信息均为0、Allocatable为“NO”。

  [root@local ~]# pvdisplay /dev/sdb1  "/dev/sdb1" is a new physical volume of "5.01 GiB"  --- NEW Physical volume ---  PV Name               /dev/sdb1  VG Name                 PV Size               5.01 GiB  Allocatable           NO  PE Size               0     Total PE              0  Free PE               0  Allocated PE          0  PV UUID               Nh5wxi-3xMs-5zFp-7wZy-Lj4B-5De1-unnoLV

• pvs
  用于显示PV简要信息，用法同pvdisplay。

  [root@local ~]# pvs /dev/sdb1  PV         VG   Fmt  Attr PSize PFree  /dev/sdb1       lvm2 ---- 5.01g 5.01g

• pvmove
  用于把某PV上的PE（也就是其上的数据数据），移动至其他PV，以便从该VG移除此PV。

• pvremove
  用于删除PV。

2.2 卷组管理命令

管理VG的工具均已vg开头。

• vgcreate
  用于创建VG。

  • 选项“-s”，指定创建的VG的PE大小，不指定则使用默认。创建后PE大小不会改变除非重新创建VG。

  把/dev/sdb1添加至名为vg1的VG（一个VG可以仅由一个PV组成）。

  [root@local ~]# vgcreate vg1 /dev/sdb1  Volume group "vg1" successfully created

• vgdisplay
  用于显示VG详细信息，不指定VG名则显示所有VG。

  [root@local ~]# vgdisplay vg1  --- Volume group ---  VG Name               vg1  System ID               Format                lvm2  Metadata Areas        1  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                1  Act PV                1  VG Size               5.01 GiB  PE Size               4.00 MiB  Total PE              1282  Alloc PE / Size       0 / 0     Free  PE / Size       1282 / 5.01 GiB  VG UUID               rindE8-Me1J-rRUg-VjQa-TdYA-4JCY-ZlCIDU

• vgs
  用于显示VG简要信息。

  [root@local ~]# vgs vg1  VG   #PV #LV #SN Attr   VSize VFree  vg1    1   0   0 wz--n- 5.01g 5.01g

• vgrename
  用于重命名VG。

  把vg1重命名为myvg1。

  [root@local ~]# vgrename vg1 myvg1  Volume group "vg1" successfully renamed to "myvg1"

• vgremove
  用于删除VG。

• vgextend
  用于扩展VG，也就是把新的PV加入到VG。

  把/dev/sdb2、/dev/sdb3添加进myvg1。

  [root@local ~]# vgextend myvg1 /dev/sdb{2,3}  Volume group "myvg1" successfully extended[root@local ~]# vgs  VG    #PV #LV #SN Attr   VSize  VFree   myvg1   3   0   0 wz--n- 15.02g 15.02g# 可以看到PV数量变为了3，空间大小也扩展了

• vgreduce
  用于缩减VG，就是把某PV移除出VG。

  把/dev/sdb3移除出myvg1。

[root@local ~]# pvmove /dev/sdb3  No data to move for myvg1        # 如前所述，移除PV前应先移动其上的数据，不过此处的/dev/sdb3上没存数据[root@local ~]# vgreduce myvg1 /dev/sdb3  Removed "/dev/sdb3" from volume group "myvg1"[root@local ~]# vgs  VG    #PV #LV #SN Attr   VSize  VFree   myvg1   2   0   0 wz--n- 10.02g 10.02g# PV数变为了2，空间也对应缩减

2.3 逻辑卷管理命令

管理LV的工具均已lv开头。

• lvcreate
  用于在某VG上创建LV。

  • 选项“-L | –size”，用于指定LV大小。
  • 选项“-n | –name”，用于指定LV名。
  • 选项“-l”，不直接指定LV大小，而是指定分配给该LV多少盘区（LE）。

  在卷组myvg1上创建大小为3G，名为mylv1的逻辑卷。

  [root@local ~]# lvcreate -L 3G -n mylv1 myvg1  Logical volume "mylv1" created.[root@local ~]# vgs  VG    #PV #LV #SN Attr   VSize  VFree  myvg1   2   1   0 wz--n- 10.02g 7.02g# VG上的LV数量增加，VG空闲空间对应减少

• lvdisplay、lvs
  用于显示LV的详细、简要信息，参数也可以是VG。

  [root@local ~]# lvdisplay /dev/myvg1/mylv1   --- Logical volume ---  LV Path                /dev/myvg1/mylv1  LV Name                mylv1  VG Name                myvg1  LV UUID                9PBiDC-zOsZ-MyRY-zKMO-GsFf-RBmr-MBmU9b  LV Write Access        read/write  LV Creation host, time local, 2017-02-05 12:41:53 +0800  LV Status              available  # open                 0  LV Size                3.00 GiB  Current LE             768  Segments               1  Allocation             inherit  Read ahead sectors     auto  - currently set to     256  Block device           253:0

  [root@local ~]# lvs /dev/myvg1/mylv1   LV    VG    Attr       LSize Pool Origin Data%  Meta%  Move Log Cpy%Sync Convert  mylv1 myvg1 -wi-a----- 3.00g

• lvrename
  用于重命名LV。

• lvextend
  用于扩展LV。

  • 选项“-L | –size”，指定扩展大小。后跟数字#表示扩展到#大小；后跟“+#”表示在原空间基础上扩展#大小。

  注意：
  1、LV的扩展可以联机进行，即可以在LV挂载的情况下，直接进行，而无需先卸载。
  2、如果VG空间不够，应先扩展VG，再扩展LV。即先扩展下层，才能扩展上层。
  3、LV扩展完成后，其上的文件系统（如果扩展前建立的话）大小并没有改变，可使用命令resize2fs扩展文件系统的大小（该命令仅适用于ext系列文件系统，其他文件系统可使用其他工具），而不用重新对LV格式化。如不指定扩展大小，则表示文件系统扩展到整个LV的大小。

  把逻辑卷mylv1由3G扩展到4G。

  [root@local ~]# lvextend -L 4G /dev/myvg1/mylv1   Size of logical volume myvg1/mylv1 changed from 3.00 GiB (768 extents) to 4.00 GiB (1024 extents).[root@local ~]# lvs /dev/myvg1/mylv1  LV    VG    Attr       LSize Pool Origin Data%  Meta%  Move Log Cpy%Sync Convert

• lvreduce
  用于缩减LV。缩减操作有风险，尽量不使用。

  • 选项“-L | –size”，指定缩减大小。后跟数字#表示缩减到#大小；后跟“-#”表示在原空间基础上扩展#大小。

  注意：
  1、LV缩减不允许联机进行，即如果要缩减，应先卸载LV，缩减完成后再挂载。
  2、因缩减操作易出错，所以缩减前应先强制检测文件系统（命令fsck、e2fsck等）。
  3、与扩展相反，缩减应是从上层先进行。先缩减文件系统（同样可使用resize2fs）；再缩减LV；再缩减VG（如果需要的话）等等。

  把逻辑卷mylv1由4G缩减至3G。mylv1没有格式化和挂载，所以可直接缩减。

  [root@local ~]# lvreduce -L 3G /dev/myvg1/mylv1   WARNING: Reducing active logical volume to 3.00 GiB.  THIS MAY DESTROY YOUR DATA (filesystem etc.)Do you really want to reduce myvg1/mylv1? [y/n]: y  Size of logical volume myvg1/mylv1 changed from 4.00 GiB (1024 extents) to 3.00 GiB (768 extents).  Logical volume mylv1 successfully resized.[root@local ~]# lvs /dev/myvg1/mylv1  LV    VG    Attr       LSize Pool Origin Data%  Meta%  Move Log Cpy%Sync Convert  mylv1 myvg1 -wi-a----- 3.00g

• lvremove
  用于删除LV。
  显然如果LV所在的VG被删除，LV也一并被删除。

3.快照卷

3.1 什么是快照卷

对某一LV做快照卷，就是在同一卷组创建一个逻辑卷，作为此LV的另一访问路径4。一旦原卷上的数据发生变化，变化前的数据会立即先复制到快照卷。未发生变化的数据，快照卷不做记录。

这样由快照卷访问的数据，总是做快照那一刻的数据。所以快照卷主要用于数据的备份。

极端情况下，原LV上的数据如果都发生变化，创建的快照卷需和原LV一样大才能存储这些数据。
不过如果创建的快照卷仅短时间内使用，在这段时间内如果可以预见原LV上的数据变化不会超过某大小，那么快照卷创建为此大小即可。

3.2 使用场景

比如备份较多数据时，复制后一半时，前一半很可能已经发生变化了。这样复制完成后，前后数据就会是处于不同的时刻完成复制的。
如果使用快照卷作为访问路径进行备份，则复制的数据就都是做快照时刻的状态了。

3.3 命令创建及效果验证

同样使用命令lvcreate，其选项“-s”即表示创建的是快照卷。另外因快照卷一般只作为读取访问的入口，所以可使用选项“-p”设定其权限为只读。

效果验证：
在mylv1上创建ext4文件系统，并挂载至目录/tmp/lv_test。

[root@local ~]# mke2fs -t ext4 /dev/myvg1/mylv1 > /dev/nullmke2fs 1.41.12 (17-May-2010)[root@local ~]# mount /dev/myvg1/mylv1 /tmp/lv_test

在目录/tmp/lv_test创建内容为“hello”的文件hello。

[root@local ~]# echo hello > /tmp/lv_test/hello

此时对mylv1创建一个1G大小，名为mylv1-snap快照卷5，并挂载至目录/tmp/lv-snap_test。

[root@local ~]# lvcreate -s -L 1G -p r -n mylv1-snap /dev/myvg1/mylv1   Logical volume "mylv1-snap" created.[root@local ~]# mount -o ro /dev/myvg1/mylv1-snap /tmp/lv-snap_test

分别从mylv1和其快照卷所挂载的目录访问，查看内容，二者内容相同。

[root@local lv_test]# cd /tmp/lv_test/[root@local lv_test]# cat hello hello[root@local lv_test]# cd /tmp/lv-snap_test/[root@local lv-snap_test]# cat hello hello

修改文件hello内容为haha，查看两目录内容，快照卷仍为hello。

[root@local ~]# echo haha > /tmp/lv_test/hello [root@local ~]# cat /tmp/lv_test/hello haha[root@local ~]# cat /tmp/lv-snap_test/hello hello

在原卷所挂载的目录创建新的文件，效果也一样。

[root@local ~]# touch /tmp/lv_test/hello2[root@local ~]# ls /tmp/lv_test/hello  hello2  lost+found[root@local ~]# ls /tmp/lv-snap_test/hello  lost+found

即便卸载原卷，快照卷的挂载点依然可以使用。这再次证明快照卷是原卷的另一访问入口。

[root@local ~]# umount /dev/myvg1/mylv1[root@local ~]# ls /tmp/lv-snap_test/hello  lost+found[root@local ~]# cat /tmp/lv-snap_test/hello hello

（完）

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1. 就像磁盘上的扩展分区不能直接使用，而要在其上建立逻辑分区才可使用一样。 ↩
2. 类似磁盘的磁道与分区的关系，某磁道分配给某分区只能是整个都分配，不能取部分。所以有时磁盘分区的大小会不精确，LV的大小也一样会有这种情况，PE只能整个分配，不能取部分。 ↩
3. 逻辑卷扩展，一般问题不大；缩减则是有风险的，生产环境一般不使用缩减。 ↩
4. 这点类似硬链接，硬链接不能跨分区，快照卷和原卷也是必须在同一VG上。 ↩
5. 注意，要在原卷格式化后再创建快照卷，因为快照卷记录的是创建的时刻原卷上数据的状态，所以原卷如果没有格式化，那么快照卷的记录也是没有文件系统，这样快照卷在挂载时会报错（提示没有文件系统，无法挂载）。
   且可以想见，如果快照卷在原卷未格式化时创建，原卷格式化时，快照卷会视为是原卷上数据的变化，从而记录的就是创建的文件系统，没什么意义。
   这也再次说明，快照卷记录的是创建那一刻的原卷上的状态（即便原卷没有格式化）。 ↩