Linux LVM逻辑卷管理介绍

Linux LVM 逻辑卷管理
本文介绍了 LVM 的概念、作用以及使用方法。 一、什么是 LVM 1.1 LVM 概念 LVM 是逻辑盘卷管理(Logical Volume Manager)的简称， 它是对磁盘分区进行 管理的一种机制， 建立在硬盘和分区之上的一个逻辑层，用来提高磁盘管理的灵 活性。 通过 LVM 可将若干个磁盘分区连接为一个整块的卷组(Volume Group)， 形成一个存储池。可以在卷组上随意创建逻辑卷(Logical Volumes)，并进一步 在逻辑卷上创建文件系统， 与直接使用物理存储在管理上相比，提供了更好灵活 性。 LVM 本质上是一个虚拟设备驱动，处于物理设备和文件系统层之间，维护着逻 辑盘区和物理盘区之间的映射。 它将几块磁盘或者分区组合起来形成一个存储池 或者卷组， LVM 从卷组中划分出不同大小的逻辑卷创建新的逻辑设备。 图 1 是 LVM 结构模拟图示。
图 1 LVM 构成结构示意图 1.2 LVM 优点

LVM 将存储虚拟化，使用逻辑卷，你不会受限于物理磁盘的大小，另外，与硬 件相关的存储设置被其隐藏， 你可以不用停止应用或卸载文件系统来调整卷大小 或数据迁移。这样可以减少操作成本。 LVM 与直接使用物理存储相比，有以下优点: 1.灵活的容量 当使用逻辑卷时， 文件系统可以扩展到多个磁盘上，你可以聚合多个磁盘或磁盘 分区成单一的逻辑卷。 2.可伸缩的存储池 你可以使用简单的命令来扩大或缩小逻辑卷大小， 不用重新格式化或分区磁盘设 备。 3.在线的数据再分配 你可以在线移动数据，数据可以在磁盘在线的情况下重新分配。比如，你可以在 线更换可热插拔的磁盘。 4.方便的设备命名 逻辑卷可以按你觉得方便的方式来起任何名称。 5.磁盘条块化 你可以生成一个逻辑盘， 它的数据可以被条块化存储在 2 个或更多的磁盘上。 这 样可以明显提升数据吞吐量。 6.镜像卷 LVM 逻辑卷提供方便的方法来镜像你的数据。 7.卷快照

使用逻辑卷， 你可以获得设备快照用来一致性备份或者测试数据更新效果而不影 响真实数据。 二、LVM 的作用 通过 LVM 可以方便的在线调整存储卷的大小，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”。当系统添加了新的磁 盘，通过 LVM 可以直接扩展文件系统跨越该磁盘，而不必将文件移动到新的磁 盘上。 此外， LVM 快照功能以及 LVM 镜像功能， 也被普遍应用于数据的备份与恢复系 统中。 三、LVM 相关基本概念

图 2 PV、VG、LV 的关系 3.1 物理存储介质(The physical media) 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。 3.2 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。 3.3 卷组(Volume Group) 卷组由物理卷组成，类似于非 LVM 系统中的物理硬盘，可以在卷组上创建一个 或多个"LVM 分区"(逻辑卷)。 3.4 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)。 线性逻辑卷 (Linear Volumes) 一个线性逻辑卷聚合多个物理卷成为一个逻辑卷.比如,如果你有两个 60GB 硬盘, 你可以生成 120GB 的逻辑卷. 3.5 条块化的逻辑卷(Striped Logical Volumes) 当你写数据到此逻辑卷中时,文件系统可以将数据放置到多个物理卷中.对于大量 连接读写操作,它能改善数据 I/O 效率. 3.6 镜像的逻辑卷(Mirrored Logical Volumes) 镜像在不同的设备上保存一致的数据.数据同时被写入原设备及镜像设备.它提供 设备之间的容错。 3.7 快照卷(Snapshot Volumes) 快照卷提供在特定瞬间的一个设备虚拟映像，当快照开始时，它复制一份对当前 数据区域的改变，由于它优先执行这些改变，所以它可以重构当前设备的状态。 3.8 PE(Physical Extent) 每一个物理卷被划分为称为 PE(Physical Extents)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。 3.9 LE(Logical Extent) 逻辑卷也被划分为被称为 LE(Logical Extents) 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。 3.10 VGDA(卷组描述符区域)

和非 LVM 系统将包含分区信息的元数据保存在位于分区的起始位置的分区表中 一样，逻辑卷以及卷组相关的元数据也是保存在位于物理卷起始处的 VGDA(卷 组描述符区域)中。 VGDA 包括以下内容： PV 描述符、 VG 描述符、 LV 描述符、 和一些 PE 描述符。 系统启动 LVM 时激活 VG，并将 VGDA 加载至内存，来识别 LV 的实际物理存 储位置。当系统进行 I/O 操作 时，就会根据 VGDA 建立的映射机制来访问实际 的物理位置。 四、安装 LVM 首先请确定内核支持 LVM，Turbolinux 发行版内核均已支持 LVM。如果您的 内核不支持 LVM，您可以手工编译内核，在配置内核时，进入 Multi-device Support (RAID and LVM)子菜单，选中以下选项： [*] Multiple devices driver support (RAID and LVM) 然后重新编译内核，即可将 LVM 的支持添加到新内核中。 确定系统中是否安装了 lvm 工具： # rpm -qa | grep lvm lvm2-2.02.16-3 如果命令结果类似于上例，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。 为了使用 LVM，要确保在系统启动时激活 LVM，Turbolinux 发行版在启动时 已经具有对激活 LVM 的 支持，在/etc/rc.d/rc.sysinit 中有以下内容： if [ -x /sbin/lvm.static ]; then

action $"Setting up Logical Volume Management:" /sbin/lvm.static vgchange -a y –ignorelockingfailure fi
五、创建和管理 LVM 要创建一个 LVM 系统，一般需要经过以下步骤，参考图 3 所示： 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。

图 3 LVM 创建流程图 具体步骤操作命令见如下详细介绍。 5.1、 创建分区 使用分区工具(如：fdisk 等)创建 LVM 分区，方法和创建其他一般分区的方式是 一样的，区别仅仅是 LVM 的分区类型为 8e。当然，在 lvm2 版本中已经没有分 区类型的限制。 fdisk -l /dev/sdb /dev/sdc 如果要将使用整块盘，可以通过下面的命令来覆盖磁盘上的原有分区信息： #dd if=/dev/zero of=/dev/sdc bs=512 count=1 5.2、 创建物理卷 创建物理卷的命令为 pvcreate，利用该命令将希望添加到卷组的所有分区或者 磁盘创建为物理卷。将整个磁盘创建为物理卷的命令为：

# pvcreate /dev/sdb Physical volume "/dev/sdb" successfully created 将单个分区创建为物理卷的命令为： # pvcreate /dev/sdc1 Physical volume "/dev/sdc1" successfully created 也可以同时生成多个卷： #pvcreate /dev/sdb /dev/sdc1 5.3、扫描块设备 通过 lvmdiskscan 可以看到那些设备成为了物理卷. #lvmdiskscan 5.4、显示物理卷 可以使用 pvs,pvscan,pvdisplay 来显示当前系统中的物理卷. #pvs #pvscan #pvdisplay 5.5、移除物理卷 #pvremove /dev/sdc Labels on physical volume "/dev/sdc" successfully wiped 5.6、 创建卷组 创建卷组的命令为 vgcreate， 将使用 pvcreate 建立的物理卷创建为一个完整的 卷组： # vgcreate lvm_test /dev/sdc1 /dev/sdb

Volume group "lvm_test" successfully created vgcreate 命令第一个参数是指定该卷组的逻辑名：lvm_test。后面参数是指定 希望添加到该卷组的所有分区和磁盘。vgcreate 在创建卷组 lvm_test 以外， 还设置使用大小为 4 MB 的 PE（默认为 4MB），这表示卷组上创建的所有逻辑 卷都以 4 MB 为增量单位来进行扩充或缩减。PE 最小为 1KB ，并且必须总是 1KB 的 2^n 的倍数（使用-s 指定，具体请参考 man vgcreate）。 5.7、 激活卷组 卷组在创建时默认激活，也可以使用 vgchange 来激活卷组： # vgchange -a y lvm_test 5.8、 添加新的物理卷到卷组中 当系统安装了新的磁盘或新建分区并创建了新的物理卷， 而要将其添加到已有卷 组时，就需要使用 vgextend 命令： #fdisk -l /dev/sdc #pvcreate /dev/sdc2 # vgextend lvm_test /dev/sdc2 这里/dev/sdc2 是新的物理卷。 5.9、显示卷组 显示卷组可以使用 vgs 和 vgdisplay. # vgs # vgdisplay 5.10、扫描磁盘生成缓存文件 #vgscan

5.11、 从卷组中删除一个物理卷 要从一个卷组中删除一个物理卷， 首先要确认要删除的物理卷没有被任何逻辑卷 正在使用，就要使用 pvdisplay 命令察看一个该物理卷信息： #pvdisplay /dev/sdc2 — Physical volume — PV Name VG Name PV Size Allocatable PE Size (KByte) Total PE Free PE Allocated PE PV UUID /dev/sdc2 lvm_test 1.53 GB / not usable 868.00 KB yes 4096 392 392 0 (表示未被使用) jAiils-1vRz-Td9k-1AiD-kIJs-191z-YMz09H
如果某个物理卷正在被逻辑卷所使用， 就需要将该物理卷的数据备份到其他地方， 然后再删除。删除物理卷的命令为 vgreduce： # vgreduce lvm_test /dev/sdc2 Removed "/dev/sdc2" from volume group "lvm_test" 5.12、 创建逻辑卷 创建逻辑卷的命令为 lvcreate： # lvcreate -L 1500 –n test lvm_test Logical volume "test" created

该命令就在卷组 lvm_test 上创建名字为 test，大小为 1500M 的逻辑卷，并且 设备入口为/dev/lvm_test/test （lvm_test 为卷组名，test 为逻辑卷名）。如 果希望创建一个使用全部卷组的逻辑卷，则需要首先察看该卷组的 PE 数，然后 在创建逻辑卷时指定： # vgdisplay lvm_test| grep "Total PE" Total PE 4731 # lvcreate -l 4731 lvm_test -n test Logical volume "test" created 5.13、创建条块化的逻辑卷 # lvcreate -L 500M -i2 -n test lvm_test Using default stripesize 64.00 KB Rounding size (125 extents) up to stripe boundary size (126 extents) Logical volume "test" created -i2 指此逻辑卷在两个物理卷中条块化存放数据，默认一块大小为 64KB. 5.14、创建镜像的逻辑卷。 #lvcreate -L 52M -m1 -n test lvm_test /dev/sdb1 /dev/sdc1 /dev/sdb2 Logical volume "test" created -m1 表示只生成一个单一镜像，镜像分别放在/dev/sdb1 和/dev/sdc1 上，镜 像日志放在/dev/sdb2 上. 5.15、创建快照卷。 #lvcreate –size 10 –snapshot –name snaptest /dev/lvm_test/test 5.16、 创建文件系统

如使用 ext3 文件系统: #mkfs.ext3 /dev/lvm_test/test 创建了文件系统以后，就可以加载并使用它： # mkdir /mnt/test # mount /dev/lvm_test/test /mnt/test 如果希望系统启动时自动加载文件系统，则还需要在/etc/fstab 中添加内容： /dev/lvm_test/test /mnt/test ext3 defaults 1 2 5.17、 删除一个逻辑卷 删除逻辑卷以前首先需要将其卸载，然后删除： # umount /dev/lvm_test/test # lvremove /dev/lvm_test/test Do you really want to remove active logical volume "test"? [y/n]: y Logical volume "test" successfully removed 5.18、 扩展逻辑卷大小 LVM 提供了方便调整逻辑卷大小的能力，扩展逻辑卷大小的命令是 lvextend： # lvextend -L12G /dev/lvm_test/test Extending logical volume test to 12.00 GB Logical volume test successfully resized 上面的命令就实现将逻辑卷 test 的大小扩大为 12G。 # lvextend -L+1G /dev/lvm_test/test Extending logical volume test to 13.00 GB Logical volume test successfully resized

上面的命令就实现将逻辑卷 test 的大小增加 1G。 增加了逻辑卷的容量以后， 就需要修改文件系统大小以实现利用扩充的空间。对 于希望调整被加载的文件系统大小,使用 ext2online(ext2resize) 或 resize2fs. #df -h # ext2online /dev/lvm_test/test ext2online /dev/lvm_test/test ext2online v1.1.18 – 2001/03/18 for EXT2FS 0.5b #df -h Filesystem 容量 已用 可用 已用% 挂载点 16G 11G 3.6G 76% /
/dev/mapper/VolGroup00-LogVol01 /dev/sda1 none 494M 506M 18M 451M 0 506M 13G
4% /boot 0% /dev/shm 63M 13G 1% /mnt/test
/dev/mapper/lvm_test-test
一般建议最好将文件系统卸载，调整大小，然后再加载： # umount /dev/lvm_test/test #resize2fs /dev/lvm_test/test # mount /dev/lvm_test/test /mnt/test 5.19、 减少逻辑卷大小 使用 lvreduce 即可实现对逻辑卷的容量，同样需要首先将文件系统卸载： # umount /mnt/test #e2fsck -f /dev/lvm_test/test # resize2fs /dev/lvm_test/test 11G

# lvreduce -L -1.992G /dev/lvm_test/test （少 2 个 PE 的大小） # resize2fs /dev/lvm_test/test (通过此命令确认是否文件系统大小与收缩后 的逻辑卷大小匹配） # mount /dev/lvm_test/test /mnt/test 5.20、显示逻辑卷 通过 lvscan,lvs 及 lvdisplay 可以察看当前系统中存在的逻辑卷。 # lvdisplay #lvscan #lvs -o +devices 5.21、使用过滤控制 LVM 的设备扫描 通过编辑/etc/lvm/lvm.conf 中的 filter 段，来定义过滤那些设备要扫描。 filter =[ "a|/dev/sd.*|", "a|/dev/hd.*|", "r|.*|" ] 上面对 scsi 及 ide 设备扫描，对其它设备均不扫描。 5.22、在线数据迁移 通过 pvmove 可以将一个 PV 上的数据迁移到新的 PV 上，也可以将 PV 上的某 个 LV 迁移到另一个 PV 上。 #lvs -o +devices LV VG Attr LSize Origin Snap% Move Log Copy% Devices /dev/sda2(0) /dev/sda2(92) /dev/sdb1(0)
LogVol00 VolGroup00 -wi-ao 2.88G LogVol01 VolGroup00 -wi-ao 1.00G test lvm_test -wi-ao 52.00M
#pvmove -n test /dev/sdb1 /dev/sdc1

#lvs -o +devices LV VG Attr LSize Origin Snap% Move Log Copy% Devices /dev/sda2(0) /dev/sda2(92) /dev/sdc1(0)
LogVol00 VolGroup00 -wi-ao 2.88G LogVol01 VolGroup00 -wi-ao 1.00G test lvm_test -wi-ao 52.00M
5.23、删除卷组 按照顺序卸载文件系统，删除逻辑卷，然后删除卷组。 #umount /mnt/test # lvremove /dev/lvm_test/test Do you really want to remove active logical volume "test"? [y/n]: y Logical volume "test" successfully removed #vgremove lvm_test Volume group "lvm_test" successfully removed 5.24、故障排查 通过在命令后加 -v,-vv,-vvv 或-vvvv 来获得更详细的命令输出。 通过在 lvs,vgs 后加-P 可以更好的查看失败设备. #vgs -a -o +devices -P Partial mode. Incomplete volume groups will be activated read-only. VG #PV #LV #SN Attr 1 1 2 2 VSize VFree Devices 0 /dev/sda2(0) 0 /dev/sda2(92)
VolGroup00 VolGroup00
0 wz–n0 wz–n-
3.88G 3.88G

lvm_test lvm_test 2
2 2
2
0 wz–n- 1016.00M 896.00M pvmove0(0) 0 wz–n- 1016.00M 896.00M /dev/sdb(0),/dev/sdc(0)
#lvs -a -o +devices -P Partial mode. Incomplete volume groups will be activated read-only. Failure parsing mirror status fraction: 1 core Failure parsing mirror status fraction: 1 core LV VG Attr LSize Origin Snap% Move Log Copy% Devices /dev/sda2(0) /dev/sda2(92)
LogVol00 VolGroup00 -wi-ao 2.88G LogVol01 VolGroup00 -wi-ao 1.00G
[pvmove0] lvm_test p-C-ao 60.00M /dev/sdb /dev/sdb(0),/dev/sdc(0) test lvm_test -wI-a- 60.00M pvmove0(0)
六、LVM 操作的相关命令 6.1、物理卷命令 pvcreate 创建 LVM 物理卷
pvdisplay 显示已创建的物理卷信息 pvchange 设置 PV 的性能，允许或拒绝从这个磁盘上分配置另外的 PE。 pvmove 在一个卷组中从源到目的移动已经分配的 PE
pvremove:删除一个物理卷(也就是从物理卷中删除一个 LVM 标签) 6.2、卷组命令 vgcreate 创建卷组
vgdisplay 显示卷组的信息 vgchange 激活或者撤消卷组，允许卷组使用或不使用 quorum 来挂载

vgchange -a y :激活所有卷组 (开机执行,redhat 可在/etc/rc.d/rc.sysinit 系统 启动初始化脚本里可以找到) vgchange -a n :关闭所有卷组(提示:必须在 umount 所有的文件系统后,才能成 功执行 vgextend 通过添加磁盘扩充卷组
vgreduce 删除物理卷缩减卷组，vgscan 扫描所有磁盘寻找卷组 vgsync remove 同步镜像 删除卷组
vgexport 从系统中删除一个卷组，但不修改在基于物理卷的信息 vgimport 通过扫描使用 vgexport 命令输出的物理卷在系统中增加一个 Vgcfgbackup 保存卷组的配置信息，记住一个卷组有一个或多个物理卷组成 vgcfgrestore 恢复卷的配置信息 vgscan:读取系统中创建的所有卷组 6.3、逻辑卷命令 lvcreate 生成逻辑卷 lvdisplay 显示逻辑卷的信息 lvchange 改变逻辑卷的特性，包括可用性、调度策略、权限、块重定 位、分配策略、镜像缓存的可用性 lvextend 增加逻辑卷的空间 extendfs 扩展文件系统的大小 lvreduce 减少逻辑卷的空间 lvremove 删除逻辑卷 lvsplit 分割镱像的逻辑卷

lvmerge 合并 lvsplit 过的逻辑卷 lvsync 同步逻辑卷
lvmmigrate 在一个分区中为逻辑卷迁移准备一个 ROOT 文件 lvlnboot 用来建立 root,primary swap ,or dump 逻辑卷 lvlnboot 删除 lvlnboot 建立的逻辑卷 6.4、其他命令 fdisk -l :查看系统中都认到了那些物理硬盘 mkfs:基于逻辑卷创建一个相应类型的文件系统 mkdir -p $mount_piont:创建一个挂载目录 创建好的文件系统位于: /dev/$create_vg_name/$lv_name mount /dev/$create_vg_name/$lv_name $mount_piont:挂载文件系统