Linux - How to use LVM in Linux

Logical Volume Manager概述

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在如今，每台服务器空间都会因为我们的需求增长而不断扩展。逻辑卷可以用于RAID，SAN。单个物理卷将会被加入组以创建卷组，在卷组中，我们需要切割空间以创建逻辑卷。在使用逻辑卷时，我们可以使用某些命令来跨磁盘、跨逻辑卷扩展，或者减少逻辑卷大小，而不用重新格式化和重新对当前磁盘分区。卷可以跨磁盘抽取数据，这会增加I/O数据量。

逻辑卷管理LVM是一个多才多艺的硬盘系统工具。无论在Linux或者其他类似的系统，都是非常的好用。传统分区使用固定大小分区，重新调整大小十分麻烦。但是，LVM可以创建和管理“逻辑”卷，而不是直接使用物理硬盘。可以让管理员弹性的管理逻辑卷的扩大缩小，操作简单，而不损坏已存储的数据。可以随意将新的硬盘添加到LVM，以直接扩展已经存在的逻辑卷。LVM并不需要重启就可以让内核知道分区的存在。

LVM使用分层结构，如下图所示。

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图中顶部，首先是实际的物理磁盘及其划分的分区和其上的物理卷（PV）。一个或多个物理卷可以用来创建卷组（VG）。然后基于卷组可以创建逻辑卷（LV）。只要在卷组中有可用空间，就可以随心所欲的创建逻辑卷。文件系统就是在逻辑卷上创建的，然后可以在操作系统挂载和访问。

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LVM特性

• 可以在任何时候灵活地扩展空间。
• 可以安装和处理任何文件系统。
• 可以通过迁移来恢复错误磁盘。
• 可以使用快照功能恢复文件系统到先前的阶段。等等……

操作系统

操作系统 —— 安装有LVM的CentOS 6.5

创建LVM磁盘分区

在此，我们可以使用下列命令查看到物理卷（PV），卷组（VG），逻辑卷（LV）。

# pvs 
# vgs
# lvs

在使用新磁盘前，我们需要使用fdisk来对磁盘分区。通过使用fdisk，创建磁盘分区。我们需要创建3个1G分区，注意，并不要求分区的大小一致。同样，分区需要使用‘8e’类型来使他们可用于LVM。

# fdisk -cu /dev/sda

• c – 关闭DOS兼容模式，推荐使用该选项。
• u – 当列出分区表时，会以扇区而不是柱面显示。

Command (m for help): n ## 新建
Command action
   e   extended
   p   primary partition (1-4)
p ## 主分区

Partition number (1-4): 1 ## 分区号
First cylinder (1-1044, default 1):  ## 回车用默认的1
Last cylinder, +cylinders or +size{K,M,G} (1-1044, default 1044): +1G ## 大小

Command (m for help): t ## 改变类型
Selected partition 1
Hex code (type L to list codes): 8e ## LVM 的分区代码
Changed system type of partition 1 to 8e (Linux LVM)

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接下来，请遵循以下步骤来创建新分区。

• 选择n来创建新分区。
• 选择p来创建主分区。
• 选择我们需要创建的分区号。
• 按Enter两次来使用整个磁盘空间。
• 我们需要修改新创建的分区类型，输入t。
• 选择需要修改的分区号，选择我们创建的分区号1。
• 这里，我们需要修改类型。我们需要创建LVM，因此我们使用LVM的类型代码8e。如果不知道类型代码，按L来列出所有类型代码。
• 打印我们创建的分区以确认。 这里我们可以看到Linux LVM的ID 8e。
• 写入修改并退出fdisk。

重复以上步骤，为另外2个磁盘sdb和sdc创建新分区。然后重启机器，使用fdisk命令来验证分区表。

# fdisk -l

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创建物理卷（PV）

现在，该使用3个磁盘来创建物理卷了。这里，我已经使用pvs命令将物理磁盘列了出来，现在只有一个默认的pvs被列出来了。

# pvs

然后，使用命令创建新的物理磁盘。

# pvcreate /dev/sda1 /dev/sdb1 /dev/sdc1

或者

# pvcreate /dev/sda1
# pvcreate /dev/sdb1
# pvcreate /dev/sdc1

再次列出磁盘来查看新创建物理磁盘。

# pvs

或者

# pvdisplay 

查看更详细信息 

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使用下列命令可以删除物理卷。

# pvremove /dev/sda1

创建卷组（VG）

使用可用的空闲PV来创建名为tecmintaddvg的卷组，PE大小为32。显示当前卷组，我们可以看到只有带有1个PV的一个卷组在使用。

# vgs

这将使用上面创建的3个物理卷创建名为tecmintaddvg的卷组，PE大小为32MB。

# vgcreate -s 32M tecmint_add_vg /dev/sda1 /dev/sdb1 /dev/sdc1

接下来，再次运行vgs命令来验证卷组。

# vgs

或者 

# vgdisplay 

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从输出中，我们可以看见卷组的使用量/总量。物理卷给卷组提供空间。只要在这个卷组中还有可用空间，我们就可以随意创建逻辑卷。

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理解vgs命令输出：

1. 卷组名。
2. 本卷组中使用的物理卷。
3. 显示本卷组中的可用空闲空间。
4. 卷组总大小。
5. 本卷组中的逻辑卷，这里我们还没创建，所以是0。
6. SN = 卷组包含的快照数量。（后面，我们会创建一个快照。）
7. 卷组状态，如可写，可读，可调整大小，已导出，部分的和集群的。这里是wz——意为w = 可写，z = 可调整大小。
8. 卷组中使用的物理卷（PV）数量。

使用-v命令来显示更多卷组信息

# vgs -v

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获取更多关于新创建的卷组信息

# vgdisplay tecmint_add_vg

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1. 卷组名称
2. 使用的LVM架构。
3. 可读写，备好待用。
4. 该卷组可以调整大小。
5. 使用和激活的物理磁盘数量。
6. 卷组总大小。
7. 这里单个PE大小为32。
8. 该卷组中可用的PE总数。
9. 当前还没有在卷组中创建任何LV，因此它是空闲的。
10. 该卷组的UUID。

删除卷组。

# vgremove tecmint_add_vg 

创建逻辑卷(LV)

现在，创建3个名为tecmint_documents,tecmint_manager和tecmint_public的逻辑卷。这里，我们可以看到如何分别以PE为单位和GB为单位来创建逻辑卷。

首先，使用以下命令来列出当前逻辑卷。

# lvs

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这些逻辑卷处于vg_tecmint卷组中使用pvs命令来列出并查看有多少空闲空间可以创建逻辑卷。

# pvs

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卷组大小为54GB，而且未被使用，所以我们可以在该组内创建LV。让我们将卷组平均划分大小来创建3个逻辑卷，就是说54GB/3 = 18GB，创建出来的单个逻辑卷应该会是18GB。

方法1： 使用PE创建逻辑卷

首先，让我们使用物理扩展（PE）为单位来创建逻辑卷。我们需要知道分配到该卷组的默认PE大小，以及总的可用PE大小来创建新的逻辑卷，运行下面的命令来获取使用中的卷组信息。

# vgdisplay tecmint_add_vg

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1. 默认分配给该卷组的PE为32MB，这里单个的PE大小为32MB。
2. 总可用PE是1725。

只要用bc命令做一点小小的计算来看看就知道了。

# bc
1725PE/3 = 575 PE. 
575 PE x 32MB = 18400 --> 18GB

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按CRTL+D退出bc。现在让我们使用575个PE来创建3个逻辑卷。

# lvcreate -l (Extend size) -n (name_of_logical_volume) (volume_group)
# lvcreate -l 575 -n tecmint_documents tecmint_add_vg
# lvcreate -l 575 -n tecmint_manager tecmint_add_vg
# lvcreate -l 575 -n tecmint_public tecmint_add_vg

• -l – 使用扩展大小创建
• -n – 给逻辑卷命名

使用lvs命令来列出创建的逻辑卷。

# lvs

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方法2： 使用GB大小创建逻辑卷

在使用GB大小创建逻辑卷时，我们不能获得精确的大小。因此，最好的办法是用扩展。

# lvcreate -L 18G -n tecmint_documents tecmint_add_vg
# lvcreate -L 18G -n tecmint_manager tecmint_add_vg
# lvcreate -L 18G -n tecmint_public tecmint_add_vg
# lvcreate -L 17.8G -n tecmint_public tecmint_add_vg

使用lvs命令来列出创建的逻辑卷。

# lvs

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这里，我们可以看到，当创建第三个LV的时候，我们不能收集到18GB空间。这是因为尺寸有小小的改变，但在使用或者尺寸来创建LV时，这个问题会被忽略。

创建文件系统

要使用逻辑卷，我们需要格式化。这里我使用ext4文件系统来创建卷，并打算挂载到/mnt。

# mkfs.ext4 /dev/tecmint_add_vg/tecmint_documents
# mkfs.ext4 /dev/tecmint_add_vg/tecmint_public
# mkfs.ext4 /dev/tecmint_add_vg/tecmint_manager

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让我们在/mnt下创建目录，并将已创建好文件系统的逻辑卷挂载上去。

# mount /dev/tecmint_add_vg/tecmint_documents /mnt/tecmint_documents/
# mount /dev/tecmint_add_vg/tecmint_public /mnt/tecmint_public/
# mount /dev/tecmint_add_vg/tecmint_manager /mnt/tecmint_manager/

使用下面的命令来列出并确认挂载点。

# df -h

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永久挂载

现在，这些逻辑卷是临时挂载上去的，要永久挂载，我们需要添加条目到fstab中。要达到这个目的，让我们使用下面的命令来获取挂载条目

# cat /etc/mtab

在输入来自mtab中的挂载条目内容时，我们需要在fstab中做些小小的改变，修改rw为默认。

# vim /etc/fstab

我们的fstab条目应该和下面的类似，使用wq！保存并退出fstab。

/dev/mapper/tecmint_add_vg-tecmint_documents    /mnt/tecmint_documents  ext4    defaults 0 0
/dev/mapper/tecmint_add_vg-tecmint_public       /mnt/tecmint_public     ext4    defaults 0 0
/dev/mapper/tecmint_add_vg-tecmint_manager      /mnt/tecmint_manager    ext4    defaults 0 0

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获取mtab挂载条目*

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打开fstab文件

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添加自动挂载条目

重启前，执行mount -a命令来检查fstab条目。

# mount -av

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验证fstab条目

总结

这里，我们已经了解了怎样来使用逻辑卷构建灵活的存储，从使用物理磁盘到物理卷，物理卷到卷组，卷组再到逻辑卷。