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Linux文件系统-LVM逻辑卷

LVM（Logical Volume Manager）卷组管理器，通过对底层物理磁盘的封装，可以将多块物理磁盘组合成逻辑资源池，提供给上层应用使用（如文件系统）. LVM的好处是，可以跨物理硬盘为文件系统提供容量，并且可以动态进行分区容量的调整，而不会损坏原有的文件系统.

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物理磁盘 ：物理存储介质，可以是整块物理存储或一个分区.

物理卷PV（physical volume） ：LVM要使用物理磁盘，在物理磁盘的头部写入lvm标签头，就创建了一个PV，PV是组成VG的基本单元.

卷组VG（Volume Group） ：VG相当于非LVM系统中的物理硬盘，一个卷组VG由一个或多个PV组成，形成一个存储资源池.

逻辑卷LV（logical volume） ：LV相当于非LVM系统中的硬盘分区，LV建立在卷组VG之上，文件系统建立在LV之上.

物理块PE（physical Extent） ：创建LV时可以分配的最小存储单元，大小可以指定，默认为4MB

如上是从物理磁盘到lvm逻辑卷的创建过程及映射关系，lv01、lv02被创建后，通过device-mapper映射为逻辑块设备（块设备路径/dev/vg01/lv01、/dev/vg01/lv02），供文件系统使用，通过mkfs.ext4 /dev/vg01/lv02可创建ext4文件系统.

元数据主要是两部分，PV header + metadata，位置一般是在PV的0~2048 sector中，从2048 sector开始是数据区域.

通过pvcreate创建pv时，会将pv header写入物理磁盘，位置一般是在磁盘的第二个sector（512B/sector），lvm扫描磁盘时，通过pv header来识别PV.

pv header主要信息包括，pv uuid、元数据位置和metadata位置.

pv header实例:

metadata记录的是vg和lv的配置信息，以ASCII码的方式写入metadata区域；vg和lv的每次配置变更，都会以追加的方式写入metadata区域，并打上时间戳，该区域写满后，新的变更记录会覆盖最早的一次记录. 进行vgscan时，猜测应该是通过读取最新一次的配置记录，进行激活.

vg配置信息，主要是包含的pv信息.

lv配置信息，主要是lv的起始位置和PE大小.

实例：

pvcreate /dev/vdb1

pvcreate /dev/vdb2

pvcreate /dev/vdb3

vgcreate /dev/vdb1 /dev/vdb2 /dev/vdb3

vgcreate wan /dev/vdb1 /dev/vdb2 /dev/vdb3

lvcreate -L 300M -n lv01 wan

将PV的前2048个sector通过dd拷贝出来，用cat查看如下.

假设我们有一块磁盘 /dev/sdb1 作为应用数据盘使用，以此为例创建lvm分区

先创建物理卷PV，命令： pvcreate /dev/sdb1

创建卷组VG,卷组命名为kylin，命令：vgcreate kylin /dev/sdb1

在VG中创建逻辑分区LV，命令：lvcreate -L 30G -n test kylin

创建逻辑分区后，进行格式化，然后便可以挂载使用.

mkfs.ext4 /dev/kylin/test

mount /dev/kylin/test /data

假设我们在上述基础上，又获得一块磁盘/dev/sdc1进行扩容，将磁盘容量增加到LV分区/dev/kylin/test中，具体操作如下.

先创建物理卷PV，命令： pvcreate /dev/sdc1

将/dev/sdc1添加进VG kylin，命令：vgextend kylin /dev/sdc1

增加LV分区容量，命令：lvextend -L +30G /dev/kylin/test

lvm卷组配置备份

lvm的配置信息默认在/etc/lvm/backup、/etc/lvm/archive/两个目录存在备份，当lvm元数据损坏，lvm卷组读取异常时，可通过备份文件进行恢复.

/etc/lvm/backup: 保留了当前配置的备份

/etc/lvm/archive/：保留了每次配置更新前的备份

实例演示

逻辑卷/dev/wan/lv01

在/dev/wan/lv01上创建文件系统

挂载并创建文件

覆盖/dev/vdb1、/dev/vdb2的lvm元数据，并重启系统，vg已不能识别

通过pvcreate命令修复pv header 和metadata数据.

激活逻辑卷

挂载/dev/wan/lv01成功，说明成功修复

简单轻松：Linux下从零开始创建lvm虚拟磁盘阵列+脚本化解决方案

逻辑卷管理器（英语：Logical Volume Manager，缩写为LVM），又译为逻辑卷宗管理器、逻辑扇区管理器、逻辑磁盘管理器，是Linux核心所提供的逻辑卷管理（Logical volume management）功能。它在硬盘的硬盘分区之上，又创建一个逻辑层，以方便系统管理硬盘分割系统。

最先由IBM开发，在AIX系统上实现，OS/2 操作系统与 HP-UX也支持这个功能。在1998年，Heinz Mauelshagen 根据在 HP-UX 上的逻辑卷管理器，写作出第一个 Linux 版本的逻辑卷管理器。

LVM基本术语：

我们可以通过LVM灵活便捷的管理系统中的磁盘，并且根据需求快速、无感得扩容目标磁盘，并且几乎不会影响性能。

创建lvm分区的方法其实非常的简单，主要分为以下几个步骤：

目前做LVM分区比较推荐的工具还是fdisk，不是说parted不能做，而是fdisk可能更加方便一点。流程如下：

在分区完成之后需要做的就是创建物理卷，直接将刚才创建的分区进行pvcreate：

在创建玩物理卷之后，需要对该磁盘进行虚拟卷的创建。需要注意的是一个虚拟卷可以由多个物理卷构成。例如：

该命令的意义就在于创建一个叫做nvme的虚拟卷，由 /dev/nvme0n1p1 、 /dev/nvme1n1p1 、 /dev/nvme2n1p1 三个做了pv的分区构成

到了这一步，基本上LVM的创建已经到了尾声了，最后一步就是从虚拟卷中创建一个逻辑卷。如下：

这条命令的意思为从虚拟卷nvme中创建一个2.91T的逻辑卷作为lvm分区并命名为data，如果想一次性全部用完所有的容量，也可以这样：

此时在linux的 /dev/ 文件夹下面我们可以看到有 /nvme/data 的文件结构。

在创建完lvm分区后，我们需要将分区挂在到系统中的路径中。假设需要挂载的路径是 /data 。

之后通过 blkid 命令获取这个新的lvm分区的UUID，然后更新到 /etc/fstab 中就可以了

上述的LVM实现过程可以直接通过shell脚本进行实现：

Linux 中的逻辑卷 LVM 管理完整初学者指南

这是 Linux 中 LVM（逻辑卷管理）的完整初学者指南。

在本教程中，您将了解 LVM 的概念、它的组件以及为什么要使用它。

我不会仅限于理论上的解释，我还将展示在 Linux 中创建和管理 LVM 的动手示例。

简而言之，我将为您提供在现实世界中开始使用 LVM 所需的所有必要信息。

LVM 代表逻辑卷管理。这是管理存储系统的另一种方法，而不是传统的基于分区的方法。在 LVM 中，您无需创建分区，而是创建逻辑卷，然后您可以像挂载磁盘分区一样轻松地将这些卷挂载到文件系统中。

LVM 包含三个主要组件：

尽管该列表由三个部分组成，但其中只有两个是分区系统的直接对应部分，下表记录了这一点。

物理卷没有任何直接对应物，但我很快就会谈到这一点。

LVM 的主要优点是调整卷或卷组的大小非常容易。它抽象出了所有丑陋的部分（分区、原始磁盘），并为我们留下了一个中央存储池可供使用。

如果您曾经经历过分区大小调整的恐惧，那么您会想要使用 LVM。

这篇文章不仅仅是理论。在此过程中，我将展示实际的命令示例，学习某些东西的最佳方法是亲身实践。为此，我建议您使用虚拟机。

为了帮助你，我已经准备了一个简单的 Vagrantfile，你可以用它来用 VirtualBox 启动一个非常轻量级的虚拟机。此虚拟机具有三个额外的磁盘，您和我可以将它们用于下面的命令示例。

在文件系统的某处创建一个目录，并将以下内容保存在该文件中，名为Vagrantfile.

或者，如果您愿意，可以使用wget或curl从我的 gist 下载文件。

确保你安装了Vagrant和VirtualBox。

一旦 Vagrantfile 就位，将环境变量设置VAGRANT_EXPERIMENTAL为disks.

最后，使用以下命令启动虚拟机（确保您与 Vagrantfile 位于同一目录中）：

机器运行后，您可以使用vagrant sshSSH 连接到它并运行本文中的示例命令。

完成后请记住vagrant destroy从与 Vagrantfile 相同的目录运行。

在您可以使用任何命令之前，您需要安装该lvm2软件包。这应该预装在大多数现代发行版中，尤其是基于 Ubuntu 的发行版中。但是，在继续之前，我不得不提到这一点。要安装lvm2，请查阅您的发行版的文档。

对于这个动手演练，我构建了一个具有 40G 根存储（不重要）和三个大小为 5G 的外部磁盘的虚拟机。这些磁盘的大小是任意的。

如您所见，我将使用的设备sdc是sdd和sde。

还记得我告诉过你 LVM 包含三个主要组件吗？

是时候一一见他们了。

关于 LVM，您首先需要了解的是物理卷。物理卷是用于实现抽象即逻辑卷的原材料或构建块。简单来说，物理卷是 LVM 系统的逻辑单元。

物理卷可以是任何东西，原始磁盘或磁盘分区。创建和初始化物理卷是一回事。两者都意味着您只是在为进一步的操作准备构建块（即分区、磁盘）。这将在瞬间变得更加清晰。

实用程序：pv所有管理物理卷的实用程序都以P hysical Volume的字母开头。例如pvcreate, pvchange,pvs等pvdisplay。

您可以使用原始未分区磁盘或分区本身来创建物理卷。

正如我之前提到的，我的虚拟机连接了三个外部驱动器，让我们从/dev/sdc.

我们使用pvcreate命令来创建物理卷。只需将设备名称传递给它即可。

你应该看到这样的东西：-

接下来我将/dev/sdd分成相等的部分。使用任何工具cfdisk，，，等parted，fdisk有很多工具可以完成这项工作。

您现在可以在一个步骤中从这两个分区中快速创建另外两个物理卷，同时将这两个设备传递给pvcreate。

看一看：-

您可以使用三个命令来获取可用物理卷的列表pvscan，pvs和pvdisplay。您通常不需要向这些命令传递任何内容。

pvscan:-

pvs:-

pvdisplay:-

正如您所看到的，除了列出物理卷之外，这些命令还为您提供了大量有关这些卷的其他信息。

pvremove您可以使用该命令删除物理卷。就像pvcreate，只需将设备（初始化为物理卷）传递给pvremove命令。

为了演示，我将从/dev/sdd2列表中删除。

输出应与此相同：-

现在列出物理卷sudo pvs

/dev/sdd2不再在这里。

卷组是物理卷的集合。它是 LVM 中的下一个抽象级别。卷组是结合了多个原始存储设备的存储容量的存储池。

实用程序：所有卷组实用程序名称都以 开头vg，代表卷组，例如、等。vgcreatevgsvgrename

卷组是使用该vgcreate命令创建的。的第一个参数vgcreate是您要为该卷组指定的名称，其余的是要支持存储池的物理卷的列表。

例子：-

列出卷组类似于列出物理卷，您可以使用具有不同详细级别的不同命令vgdisplay、vgscan和vgs。

我个人更喜欢vgs命令，sudo vgs

您可以使用以下命令列出连接到特定卷组的所有物理卷：-

例子：-

您还可以获得物理卷的计数。

例子：-

扩展卷组意味着向卷组添加额外的物理卷。为此，vgextend使用该命令。语法很简单：-

让我们将lvm_tutorial音量扩大/dev/sdd2.

专注于输出：-

在物理卷部分，我们最终将其/dev/sdd2作为物理卷删除，但必须将分区或原始磁盘初始化为物理卷，否则 LVM 将无法将其作为卷组的一部分进行管理。所以在将它添加到卷组之前vgextend做好准备。/dev/sdd2

现在列出附加到此卷组的物理卷，以确保安全。

输出：-

/dev/sdd2现在按预期在列表中。

就像扩展一个卷组意味着添加另一个物理卷一样，减少它意味着删除一个或多个物理卷。

我们使用vgreduce命令来执行此操作。一般语法如下：-

让我们删除物理卷/dev/sdc和/dev/sdd1.

例子：-

再次列出物理卷。

输出：-

那两个物理卷不见了。

现在，为了本文的其余部分，将这两个物理卷添加回来。

vgremove您可以使用该命令删除逻辑卷。

现在不要运行此命令，否则您必须重新创建卷组。如果您想对其进行测试，请在本文的最后运行它。

这是您将主要使用的内容。逻辑卷就像一个分区，但它不是位于原始磁盘之上，而是位于卷组之上。你可以，

在本节中，您将学习，

实用程序 ：所有卷组实用程序名称都以 开头lv，代表逻辑卷。例如, ,等等, ,等等lvcreatelvslvreducevgcreatevgsvgrename

lvcreate使用该命令创建逻辑卷。常用的语法如下所示，

在虚拟机上运行以下命令：

示例输出：

正如我之前所说，您可以将文件系统放在逻辑卷上，也可以将其挂载到文件系统的任何位置。

/dev/ / 创建后，您可以在路径中找到逻辑卷。例如，在我们的例子中，音量将在 /dev/lvm_tutorial/lv1 .

现在您可以像使用任何分区一样使用它。用ext4格式化，

将它安装在当前目录结构中的某个位置，例如/mnt，

您可以使用命令扩展逻辑卷lvextend并使用命令减小其大小lvreduce。或者，您可以使用单个命令lvresize来完成这两项任务。

首先让我们看看卷组中是否还有剩余空间。

输出：-

根据输出，我还有一些空间，所以让我们将卷大小增加 2GB。

请记住，逻辑卷仍安装在/mnt.

使用以下命令调整卷大小：

一般语法是这样的：

后面的符号 + 或 --L取决于您是尝试增加音量还是分别减小音量。

卷大小增加后，文件系统也必须调整大小。对于 ext4，要使用的命令是resize2fs.

输出：

减少逻辑卷是一项稍微复杂的任务，我不会在本文中讨论这个问题。我将把这个卷的大小减少 1GB。

lvremove您可以使用该命令删除逻辑卷。命令语法如下：-

在虚拟机上运行此命令：-

输出：-

在逻辑卷、物理卷和卷组上还有许多其他操作可行，但不可能将所有这些都写到一篇文章中。

我/dev/sde在虚拟机中为您多留了一个磁盘，使用它，练习本文中的一些命令，创建一个新的卷组，扩展一个现有的卷组，只是练习。

我希望这篇文章对你有所帮助，如果你想在以后看到更多关于这方面的内容，请在下面的评论部分告诉我。