邏輯卷管理器LVM全接觸

1、LVM有關(guān)概念LVM（Logical Volume Manager）即邏輯卷管理器，它最先是在Linux 2.4內(nèi)核中被集成到內(nèi)核中去的，它的出現(xiàn)改變了傳統(tǒng)的磁盤空間管理理念。以往在安裝操作系統(tǒng)時需要規(guī)劃好分區(qū)大小，即使利用了RAID技術(shù)也要規(guī)劃好每個分區(qū)的大小，因為一旦分好區(qū)后要改變其大小是非常困難的事情。在Windows下有大家熟悉的Partition Magic工具可以用來調(diào)整分區(qū)大小，但它有一個缺點是要么在調(diào)整前要關(guān)閉系統(tǒng)或調(diào)整后重啟系統(tǒng)。這在普通PC機上使用還行，要在提供不間斷服務(wù)的服務(wù)器上使用就會造成服務(wù)中斷，不過這個問題在Linux下隨著LV技術(shù)的出現(xiàn)一切都得到解決，LV可以在不

2、用重啟系統(tǒng)的情況動態(tài)增加可用空間大小，不過前提得是使用熱插拔硬盤，或事先將硬盤裝入而不使用。本文我將使用名詞LV（可不是LV包）而不是LVM，因為LV才是主角。首先我們要弄清楚LV領(lǐng)取的幾個關(guān)鍵名詞概念：物理介質(zhì)：就是我們通常說的硬盤，簡稱pm物理卷：就是我們通常說的硬盤分區(qū)，簡稱pv物理分區(qū)：它是由LVM命令在物理卷上創(chuàng)建的最小LVM尋址單元，在創(chuàng)建物理卷時可以指定物理分區(qū)的大小，默認(rèn)值是4M，簡稱pe卷組：由一個多多個物理卷組成的邏輯單元，簡稱vg邏輯分區(qū)：它與物理分區(qū)一一對應(yīng)，大小相等，簡稱le邏輯卷：從卷組中分配一定大小的空間創(chuàng)建的邏輯單元，也可以使用一個完整的卷組空間大小來創(chuàng)建一個邏

3、輯卷，簡稱lv上面這幾個關(guān)鍵名詞的關(guān)系可以用下圖來解釋：圖中沒有給出le（邏輯分區(qū)），因為它對于描述整個概念來說不太重要。如何理解這個圖呢？首先pv1和pv2是物理卷，pv1對應(yīng)的可能是一整塊硬盤，也可能是硬盤中的一個分區(qū)，如/dev/hda1，pv2也應(yīng)這樣理解；pv1中包含的pe1，pe2，pe3都是經(jīng)過pvcreate命令在pv1上做的標(biāo)記，可以理解為將pv1分解成3個小塊，響應(yīng)的pv2下的pe1，pe2，pe3也做此理解；vg1是卷組，它是由pv1下的pe1和pe2組成的，即從pv1的空間中分一部分（pe1和pe2）來組成卷組vg1，并且我給該卷組命名為oracle，注意物理卷沒有名字

4、，直接用/dev/hda1或/dev/sda的形式來稱呼它，vg2是跨了兩個物理卷組成的，它是由pv1中的pe3和pv2中的pe1，pe2組成，可以看出卷組可以跨我們通常所說的硬盤分區(qū)，也可以跨多個硬盤；lv1是在卷組vg1上創(chuàng)建的邏輯卷，它使用了整個vg1的空間，而lv2和lv3都是從vg2空間創(chuàng)建的邏輯卷，可以看出一個卷組可以包括一個或多個邏輯卷，注意邏輯卷不能跨卷組，也就是說如果要想在兩塊硬盤上創(chuàng)建一個邏輯卷，必須經(jīng)過卷組的轉(zhuǎn)換才能實現(xiàn)，因為卷組是可以跨多塊硬盤的；在邏輯卷的基礎(chǔ)上我們可以創(chuàng)建文件系統(tǒng)，如ext3，jfs等，和在普通分區(qū)上創(chuàng)建文件系統(tǒng)沒有什么區(qū)別，最后可以將邏輯卷掛載在某

5、個掛載點上，如/oracle。從這個圖中我們可以看出，如果要增大邏輯卷lv1（oracle）的大小，首先需要增大vg1的大小，因為lv1在創(chuàng)建時就完全使用了vg1的空間，要增大vg1的大小，就得從pv1或pv2中獲取pe；如果在創(chuàng)建lv1時沒有完全使用掉vg1的空間，那么可以直接動態(tài)從vg1中再分配給lv1空間，增加其大小，從這個角度出發(fā)，就好理解如果增加一塊熱插拔硬盤到系統(tǒng)上，就是增加了pv，也間接增加了pe數(shù)量，那么卷組就可以使用增加的pe來擴大自己的范圍，進(jìn)而提供給邏輯卷lv使用，也就實現(xiàn)了傳說中的動態(tài)調(diào)整空間大小。創(chuàng)建LV我這里打算以Red Hat Enterprise Linux 5

6、為系統(tǒng)環(huán)境，介紹一下在命令行的操作，不過其他發(fā)行版應(yīng)該都適用，至于在圖形界面下的操作我嘗試了一下反而不習(xí)慣，所以本文就省略掉在圖形界面的操作。要創(chuàng)建一個lv，從上面的圖中可以看出，首先得準(zhǔn)備好一塊硬盤或一個分區(qū)，注意分區(qū)還得是Linux LVM類型，下面我一步一步說明：假設(shè)已經(jīng)在系統(tǒng)中增加了3塊硬盤，分別是/dev/hda，/dev/hdb，/dev/hdd，因為/dev/hdc被光驅(qū)占用了，每塊硬盤大小假設(shè)是100M，以/dev/hda為例，其他類推#fdisk /dev/hda回車，輸入n（創(chuàng)建一個新分區(qū)），回車，輸入p（創(chuàng)建一個主分區(qū)），回車，輸入1（主分區(qū)號），回車，回車（輸入分區(qū)起始

7、地址，默認(rèn)1），回車（輸入分區(qū)結(jié)束地址，默認(rèn)是整塊硬盤的最后一數(shù)據(jù)塊），輸入t（修改分區(qū)類型，默認(rèn)是83），回車，輸入8e（Linux LVM分區(qū)類型），輸入w（保存并退出），這樣會創(chuàng)建/dev/hda1分區(qū)，完全占用了硬盤/dev/hda的空間。同樣對/dev/hdb和/dev/hdd做對應(yīng)的操作。前面的操作完成后，就可以開始創(chuàng)建pv了#pvcreate /dev/hda1#pvcreate /dev/hdb1#pvcreate /dev/hdd1物理卷pv創(chuàng)建成功會有類似【Physical volume "/dev/hdd1" successfully created】

8、的提示?？梢允褂胮vdisplay命令查看物理卷的詳細(xì)信息。執(zhí)行pvcreate命令后會向硬盤中寫如pv信息，同時也會在/etc/lvm/backup目錄下產(chǎn)生同樣的pv信息文件。接下來就可以創(chuàng)建卷組vg了#vgcreate oracle /dev/hda1#vgcreate src /dev/hdb1#vgcreate ftp /dev/hdd1注意：創(chuàng)建卷組時如果使用默認(rèn)的參數(shù)，最后在此基礎(chǔ)上創(chuàng)建邏輯卷時會有大小限制，默認(rèn)最大不能超過256G，如果在生產(chǎn)系統(tǒng)中規(guī)劃邏輯卷大小會超過256G時，那么在創(chuàng)建卷組時就要使用參數(shù)-s并指定一個分為大小，如32M，這樣創(chuàng)建的卷組就可以容納2T的邏輯卷了

9、。如：#vgcreate -s 32M /dev/hda1創(chuàng)建卷組時要為卷組指定一個名字，如該卷組會用來存儲oracle數(shù)據(jù)，就可以命名為oracle，如果是用來存儲源代碼，就可以命名為src，當(dāng)然隨你喜歡了，執(zhí)行vgcreate命令后會向硬盤中寫入卷組信息，也會在/etc/lvm/backup目錄下的對應(yīng)文件中寫入卷組信息。有興趣的讀者可以打開看看，都是文本格式的文件。卷組創(chuàng)建好后可以使用命令vgdisplay命令查看其詳細(xì)信息。卷組創(chuàng)建好后，就可以開始創(chuàng)建主角邏輯卷了#lvcreate -L10M -noracle oracle這里的-L參數(shù)后跟的是該邏輯卷的大小，它們之間沒有空格，-n參

10、數(shù)后跟的是該邏輯卷的名字，最后是卷組的名字。創(chuàng)建好后可以使用命令lvdisplay命令查看其詳細(xì)信息，執(zhí)行l(wèi)vcreate命令會向硬盤中寫入邏輯卷信息，對應(yīng)的/etc/lvm/backup下的文件也會得到更新。接下來可以在邏輯卷上創(chuàng)建文件系統(tǒng)了#mkfs.ext3 -j /dev/oracle/oracle# mkfs.ext3 -j /dev/src/src# mkfs.ext3 -j /dev/ftp/ftp創(chuàng)建掛載點#cd /#mkdir oracle src ftp掛載邏輯卷#mount /dev/oracle/oracle /oracle#mount /dev/src/src /sr

11、c#mount /dev/ftp/ftp /ftp這里掛載時是不需要指定文件系統(tǒng)類型的。#ls /oracle返回lost+found文件夾，說明掛載成功。至此，我們已經(jīng)可以正常使用邏輯卷了，如在掛載點下創(chuàng)建目錄，創(chuàng)建文件，設(shè)置權(quán)限等。不過邏輯卷的使用遠(yuǎn)不止這么簡單，下面就列舉一些在實際工作中會遇到的問題及處理辦法。增加LV大小在創(chuàng)建LV時指定的大小現(xiàn)在可能已經(jīng)不夠使用了，這與普通分區(qū)空間快要用完的情景非常類似，但使用LV時可以動態(tài)增加其大小，而要增加分區(qū)大小，事情就麻煩多了。但不是說想使LV增大就能增大的，它還受限于卷組大小和物理卷大小，如果卷組空間已經(jīng)完全分配，那么要增大LV就必須先增加可

12、用物理卷。這里以邏輯卷lv1（oracle）為例進(jìn)行說明，增加邏輯卷大小要使用的命令是lvextent#lvextent -L+10M /dev/oracle/oracle#lvdisplay這時看到邏輯卷大小已經(jīng)變大了，但這并不意味著文件系統(tǒng)就隨著一起變大了，此時mount上后，用df命令查看還是增大前的大小，這時需要用到另一個工具ext2resize，因國內(nèi)被封，從下面的地址下載，ext2resize是一款可以增大/減小ext2/ext3文件系統(tǒng)的工具，其實lvextent帶有一個-r參數(shù)也是重設(shè)文件系統(tǒng)大小的，但我在系統(tǒng)中沒有發(fā)現(xiàn)fsadm這個命令，它應(yīng)該是包括在lvm的軟件包中，但不知

13、何故我這里沒有。安裝ext2resize需要創(chuàng)建一個sct用戶，安裝后有2個命令ext2resize和ext2online，ext2resize命令必須要在卸載文件系統(tǒng)的情況下才能使用，ext2online可以實現(xiàn)在線重設(shè)文件系統(tǒng)大小。#ext2online /dev/oracle/oracle 24M這里的24M即邏輯卷oracle新的大小，在創(chuàng)建邏輯卷時指定大小是10M，但時間創(chuàng)建后是12M，擴展了10M實際上也用掉了12M，所以這里應(yīng)該就是24M。如果指定大于24的值會報錯，而且ext2online命令只能在線增大，不能在線減小。#df -lh這時就能看到文件系統(tǒng)變?yōu)?4M了，與邏輯卷大

14、小一致了。使用ext2online的一個好處是，如果你在該邏輯卷上有正在運行的程序，不能終止服務(wù)，但空間快用光了，這時可以透明地增加其大小，不影響服務(wù)。減少LV大小有時也需要減小LV大小，如減小其中一個LV大小，然后增加另一個LV大小。減小LV大小使用命令lvreduce，減少LV大小前先用ext2resize減少文件系統(tǒng)大小，這與增大的過程是相反的，然后再用lvreduce減少邏輯卷大小。#umount /oracle#ext2resize /dev/oracle/oracle 10M#lvreduce -L-14M /dev/oracle/oracle#mount /dev/oracle/

15、oracle /oracle#df -h這時看到/oracle文件系統(tǒng)大小只有9.5M了。注意ext2resize后的10M是目標(biāo)大小，即減小為多大，lvreduce命令-L參數(shù)后的-14是指減少多少，為了pe和le一一對應(yīng)，這里就設(shè)為14M，其實真正減少不了14M，只能減小12M，這一點可以用lvdisplay命令查看。注意：減小LV可能會造成數(shù)據(jù)丟失，所以先要做一次全備份，然后卸載掉文件系統(tǒng)，再進(jìn)行操作。利用LV快照備份數(shù)據(jù)LVM提供了為邏輯卷作一個快照的功能，目的是想對邏輯卷進(jìn)行一致性備份，由于它采用了寫時復(fù)制技術(shù)，使得不用停止服務(wù)或?qū)⑦壿嬀碓O(shè)為只讀進(jìn)行備份，因為備份時文件可能正在被寫入

16、數(shù)據(jù)，如數(shù)據(jù)庫文件，LVM提供的快照功能只是記錄了文件系統(tǒng)的改變，它并不是對整個文件系統(tǒng)進(jìn)行備份。因此備份時要用的空間大小與備份邏輯卷大小不一定要相等，快照使用空間的大小取決于有多少數(shù)據(jù)正在寫入邏輯卷，以及想要保存快照多長時間，快照指定的空間用光時，快照就失效了，需要人工刪除。實際上創(chuàng)建快照也是創(chuàng)建了一個邏輯卷，只不過該卷的屬性與普通邏輯卷的屬性有些不一樣。下面以為/dev/oracle/oracle創(chuàng)建一個大小為20M的快照為例，創(chuàng)建快照使用的命令還是lvcreate：#lvcreate -L20M -s -n oracle_snap /dev/oracle/oracle該命令執(zhí)行結(jié)束后，會

17、在/dev/oracle目錄下創(chuàng)建一個新的文件oracle_snap，可以使用lvdisplay命令來查看該快照邏輯卷的信息：它與其他邏輯卷的信息不同，多了一項Allocated to snapshot，這是屬性指出了快照空間的使用百分比，目前使用了0.12%，同時注意邏輯卷/dev/oracle/oracle也多了一個屬性LV snapshot status，它指出了快照的路徑和狀態(tài)，圖中是/dev/oracle/oracle_snap active，意思是它的快照oracle_snap目前是活動狀態(tài)。如果我們向/dev/oracle/oracle中填充1M大小的數(shù)據(jù)，那么快照空間的百分比就

18、會變化（增大）。創(chuàng)建快照后，可以象使用邏輯卷一樣進(jìn)行掛載，然后進(jìn)行備份。最后不用快照了，使用lvremove /dev/oracle/oracle移除快照。硬盤替換以往如果硬盤壞掉，意味著數(shù)據(jù)丟失，于是人們發(fā)明了RAID技術(shù)，LVM本身不具備數(shù)據(jù)冗余功能，但它可以建立的RADI技術(shù)之上，即先用幾塊硬盤組成RAID陣列，再在陣列上進(jìn)行分區(qū)，然后在其上建立邏輯卷，如果是這種情況，其中一塊硬盤壞掉，如果是RAID5，那么可以直接拔掉壞硬盤，插一塊好的即可。在使用LV的情況下，可以不用重啟系統(tǒng)將一塊硬盤中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到另一塊上，實際上只需要一個命令pvmove就可以了。這里以移動/dev/oracle/

19、oracle上的數(shù)據(jù)到/dev/src/src為例進(jìn)行說明。首先在/oracle上創(chuàng)建1個文件#echo 1111>/oracle/1.txt將第二塊硬盤加入同一卷組，這里假設(shè)將/dev/hdb加入到卷組oracle中#lvremove src#vgremove src這兩個命令是將卷組src占用的pv騰出來。#vgextent oracle /dev/hdb1將/dev/hdb1分區(qū)加入卷組oracle，這時可以移動分區(qū)了#pvmove /dev/hda1這樣將原來的/dev/hda1是的數(shù)據(jù)全部轉(zhuǎn)移到新的分區(qū)/dev/hdb1上了，現(xiàn)在可以將/dev/hda1從卷組oracle中移除

20、。#vgreduce oracle /dev/hda1重新掛載#mount /dev/oracle/oracle /oracle查看前面創(chuàng)建的文件1.txt是否還在#ls /oracle可以看到文件還在，說明移動成功，這樣也就完成了硬盤替換?？梢钥闯鎏鎿Q硬盤沒有重啟系統(tǒng)，實現(xiàn)了在線替換。整個替換流程如下圖所示：將硬盤移到另一臺計算機上在使用普通分區(qū)的情況下，將硬盤掛接到其他機器上非常簡單，拔下來插上去即可使用，在使用了LVM的情況下，要稍微多一點事情，因為LV的結(jié)構(gòu)是同時保存在硬盤中也保存在/etc/lvm/backup下，在將硬盤移動前，要將這里面的信息刪除，這是通過LVM附帶的一個命令vg

21、export實現(xiàn)的，到了另一臺機器上后，要創(chuàng)建這個信息，是通過vgimport來實現(xiàn)的，下面以/dev/hda為例進(jìn)行說明。首先在機器1上：#vgchange -a n oracle這條命令是將卷組oracle設(shè)為不可用狀態(tài)#vgexport oracle注意這里不要理解為導(dǎo)出，實際上這個命令是從源系統(tǒng)中注銷卷組。在機器2上：#vgimport oracle /dev/hda1在機器2上注冊卷組oracle#vgchange -a y oracle激活卷組oracle，這樣硬盤就從一臺機器移動到另一臺機器了。注意：如果在你的發(fā)行版中運行vgimport命令沒有在/etc/lvm/backup目

22、錄下創(chuàng)建LV信息備份文件，需要手動運行vgcfgbackup命令來備份。整個流程如下圖所示：轉(zhuǎn)移到LV這里轉(zhuǎn)移的意思是從現(xiàn)有的普通分區(qū)模式轉(zhuǎn)移到用LV管理分區(qū)的模式，如我在安裝系統(tǒng)時/home文件系統(tǒng)的大小我設(shè)為1G，現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)空間快被填滿了，打算增加/home大小，按照以前的管理模式，實現(xiàn)起來非常麻煩，而且數(shù)據(jù)丟失風(fēng)險較大，下面我就其轉(zhuǎn)移為以LV管理模式進(jìn)行舉例說明。首先要清楚一點，這個轉(zhuǎn)移不是類似從ext2轉(zhuǎn)換到ext3的過程，它需要幾個步驟：1、增加一個新分區(qū)，假設(shè)是/dev/hda6，大小2G2、將該分區(qū)轉(zhuǎn)為物理卷，通過命令pvcreate實現(xiàn)#pvcreate /dev/hda63、創(chuàng)建卷組home_dir，并將hda6加入該卷組#vgcreate home_dir /dev/hda64、創(chuàng)建邏輯卷home_dir#lvcreate -L2G -nhome_dir home_dir5、創(chuàng)建掛載點