LVM的管理和使用

## 一、什么是LVM
LVM2（Logical Volume Manager, Version:2），逻辑卷管理器，是使用的是Linux系统内核中的dm（Device Mapper）模块（能够将一个或多个底层块设备组织成一个逻辑设备的模块）驱动的。

## 二、LVM的组成

1. PV（Physical Volume）
物理卷，我们通常理解的物理磁盘，这里的磁盘不会划分最小单位的数据单元。
2. VG（Volume Group）
卷组，是若干个PV的集合，将若干个PV，整合在一起，提供一个整体的存储空间。在这里可以设定VG的最小存储单元，也就是PE（Physical Extent），是VG中的最小存储单元。
3. LV（Logical Volume）
逻辑卷组，在VG之上被单独划分的独立存储区域，可以理解为单独划分的独立分区。在这里可以设定LV的最小存储单元，也就是LE（Logical Extent），是LV中的最小存储单元。

## 三、LVM的特点
### 1. LVM的表现形式
/dev/dm-#就是在Linux系统中LVM文件的实际位置。

(1) /dev/mapper/VG_NAME-LV_NAME
例如：/dev/mapper/vol0-root

(2) /dev/VG_NAME/LV_NAME           (注：这个是前一个的软链接)
例如：/dev/vol0/root

### 2. LVM的特点
(1) 边界动态扩展
(2) 边界的扩展和收缩不影响其中存储的数据
(3) 支持快照功能

## 四、管理LVM
### 1. 创建顺序及注意事项
创建LVM文件系统需要遵循如下顺序进行：PV –> VG –> LV
### 2. 各逻辑组成管理汇总

#### (1) PV管理

命令汇总：

命令 | 作用
—— | ——
pvchange | 修改物理卷属性
pvck | 检查物理卷
pvcreate | 创建物理卷
pvdisplay | 显示物理卷
pvmove | 将物理卷上的现有数据（PE），移动到其他物理卷上
pvremove | 删除物理卷
pvresize | 修改被LVM2使用的磁盘或分区的大小
pvs | 简要显示物理卷
pvscan | 扫描物理卷

**a. PV创建**
这里需要注意的是，创建LVM的PV，需要将分区格式调整为”8e Linux LVM”，并使用partx -a 让内核识别新建分区，如果partx不好用，可以考虑使用partprobe，或者重启系统。
创建命令：pvcreate DEVICE
示例：pvcreate /dev/sdb{5,6,7}

**b. PV移动**
pvmove /dev/sdb5

**c. PV移除**
pvremove /dev/sdb5

#### (2) VG管理

命令汇总：

命令 | 作用
—— | ——
vgdisplay | 显示VG信息
vgs | 显示VG简要信息
vgcreate | 创建VG，可使用-s选项指定PE大小
vgrename | 重命名VG
vgremove | 删除VG
vgextend | 扩展VG容量
vgscan | 扫描VG
vgreduce | 缩减VG容量
vgsplit | 切割VG

**a. VG创建**
一定要指定VG的名称
创建命令：vgcreate VG_NAME PV_NAME -s PE_SIZE
示例：vgcreate vg0 /dev/sdb{5,6,7} -s 5M

**b. 缩减VG容量（注意要先做pvmove移动pv上的PE数据块）**
vgreduce VG_NAME PV_NAME
示例：vgreduce vg0 /dev/sdb5

**c. 扩展VG容量**
vgextend VG_NAME PV_NAME
示例：vgextend vg0 /dev/sdb5

#### (3) LV管理

命令汇总：

命令 | 作用
—— | ——
lvdisplay | 显示LV
lvs | 简要显示LV
lvcreate | 创建LV
lvextend | 扩展LV空间
lvreduce | 缩减LV空间，可使用-L设定LV大小，-n设定LV名称，-l设定LV的LE数量
lvremove | 删除LV
lvresize | 修改LV空间
lvscan | 扫描LV
lvconf | 设定LV的配置文件

**a. 创建LV**
创建命令：lvcreate { -L LV_SIZE | -l LV_Number } -n LV_NAME VG_NAME
示例：lvcreate -L 10G -n lv0 vg0，意思是在vg0卷组中，创建名为lv0，大小为10G的LV逻辑卷组。
> 注意：
在创建LV时，所指定的LV大小必须在VG中有足够的空间才可以。

**b. 扩展LV**
lvextend -L [+]#[mMgGtT] /dev/VG_NAME/LV_NAME

**扩展LV时需要的步骤**
– 扩展物理边界（扩展LV的大小）
lvextend -L [+]#[mMgGtT] /dev/VG_NAME/LV_NAME
– 扩展逻辑边界（修改文件系统大小）
这里只限扩展ext系列文件系统，resize2fs /dev/VG_NAME/LV_NAME
其他文件系统使用其他命令。

> 注意：
其中，“+”有特殊意义：
带“+”表示在现有基础上增加多少；
不带“+”表示将空间扩展至多大；
另外，
扩展时LV要写全绝对路径，不能只写LV的名字。

**c. 缩减LV**
lvreduce -L [-]#[mMgGtT] /dev/VG_NAME/LV_NAME

**缩减LV时需要的步骤**
– 取消该LV的挂载
umount /dev/VG_NAME/LV_NAME
– 做文件系统强制性检测和修复
e2fsck -f /dev/VG_NAME/LV_NAME
– 重新调整ext文件系统大小
resize2fs /dev/VG_NAME/LV_NAME #[mMgGtT]
– 缩减LV容量
lvreduce -L [-]#[mMgGtT] /dev/VG_NAME/LV_NAME
– 重新挂载文件系统
mount /dev/VG_NAME/LV_NAME /PATH/TO/MOUNT_POINT
> 注意：
其中，“-”有特殊意义：
带“-”表示在现有基础上缩减多少；
不带“-”表示将空间缩减至多大；
另外，
缩减后的空间一定要能够容纳现有存储的文件才可以，否则文件必然损坏。

示例：
“`
~]# umount /backup

~]# e2fsck -f /dev/mapper/vg0-lv0

~]# resize2fs /dev/mapper/vg0-lv0 5G

~]# lvreduce -L 5G /dev/mapper/vg0-lv0

~]# mount /dev/mapper/vg0-lv0 /backup

“`
**d. 删除LV**
lvremove LV_NAME

**e. 快照卷**
lvcreate -L #[mMgGtT] -p r -s -n SNAPSHOT_LV_NAME Original_Name
其中

选项 | 含义
—— | ——
-L | 指明快照卷大小
-p | 指明快照卷权限，r为只读，rw为读写
-s | 指明创建的是快照卷
-n | 指明快照卷名称

示例：
“`
~]# lvcreate -s -L 2G -n lv0-snap -p r /dev/vg0/lv0
Using default stripesize 64.00 KiB.
Rounding up size to full physical extent 2.00 GiB
Logical volume “lv0-snap” created.

~]# mount /dev/vg0/lv0-snap /mnt
mount: /dev/mapper/vg0-lv0–snap is write-protected, mounting read-only

~]# tail /mnt/functions
“x$1” = xrestart -o \
“x$1” = xreload -o \
“x$1” = xtry-restart -o \
“x$1” = xforce-reload -o \
“x$1” = xcondrestart ] ; then

systemctl_redirect $0 $1
exit $?
fi
fi

~]# vim /backup/functions
在文件末尾添加如下一行：
test insert character.

~]# tail -2 /backup/functions
fi
test insert character.

~]# tail -2 /mnt/functions
fi
fi

~]# cp /etc/issue /backup/

~]# ls /backup/
functions  issue  lost+found

~]# ls /mnt/
functions  lost+found
“`

## 五、练习题
1. 创建一个至少由两个PV组成，大小为20G，名为testvg的VG。要求：PE大小为16MB，而后在卷组中创建大小为5G的逻辑卷testlv。挂载至/users目录。
“`
~]# pvcreate /dev/sdb12
Physical volume “/dev/sdb12” successfully created.
~]# pvcreate /dev/sdb13
Physical volume “/dev/sdb13” successfully created.
~]# pvdisplay /dev/sdb{12,13}
“/dev/sdb12” is a new physical volume of “10.00 GiB”
— NEW Physical volume —
PV Name               /dev/sdb12
VG Name
PV Size               10.00 GiB
Allocatable           NO
PE Size               0
Total PE              0
Free PE               0
Allocated PE          0
PV UUID               6bpfIP-9QEj-oNdQ-ih0e-VFbi-b3fw-YSBxgN

“/dev/sdb13” is a new physical volume of “10.00 GiB”
— NEW Physical volume —
PV Name               /dev/sdb13
VG Name
PV Size               10.00 GiB
Allocatable           NO
PE Size               0
Total PE              0
Free PE               0
Allocated PE          0
PV UUID               NiEAMK-46oD-bdO7-lUEs-zQgM-jYau-kVlVcD

~]# vgcreate testvg -s 16M /dev/sdb{12,13}
Volume group “testvg” successfully created

~]# vgdisplay testvg
— Volume group —
VG Name               testvg
System ID
Format                lvm2
Metadata Areas        2
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                2
Act PV                2
VG Size               19.97 GiB
PE Size               16.00 MiB
Total PE              1278
Alloc PE / Size       0 / 0
Free  PE / Size       1278 / 19.97 GiB
VG UUID               uBalL0-Zc2o-YOGd-MyTA-K2Aw-PDf3-ZR6YDk

~]# lvcreate -L 5G -n testlv testvg
Logical volume “testlv” created.

~]# lvdisplay
— Logical volume —
LV Path                /dev/testvg/testlv
LV Name                testlv
VG Name                testvg
LV UUID                mjmG6u-TRQB-1XDR-M06U-PMJ1-H0ik-r93Z3E
LV Write Access        read/write
LV Creation host, time sapbcs.mageedu.com, 2017-10-10 16:47:01 +0800
LV Status              available
# open                 0
LV Size                5.00 GiB
Current LE             320
Segments               1
Allocation             inherit
Read ahead sectors     auto
– currently set to     8192
Block device           253:0

~]# mke2fs -t ext4 /dev/testvg/testlv
mke2fs 1.42.9 (28-Dec-2013)
Filesystem label=
OS type: Linux
Block size=4096 (log=2)
Fragment size=4096 (log=2)
Stride=0 blocks, Stripe width=0 blocks
327680 inodes, 1310720 blocks
65536 blocks (5.00%) reserved for the super user
First data block=0
Maximum filesystem blocks=1342177280
40 block groups
32768 blocks per group, 32768 fragments per group
8192 inodes per group
Superblock backups stored on blocks:
32768, 98304, 163840, 229376, 294912, 819200, 884736

Allocating group tables: done
Writing inode tables: done
Creating journal (32768 blocks): done
Writing superblocks and filesystem accounting information: done

~]# mkdir /users

~]# mount /dev/testvg/testlv /users
“`
2. 新建用户archlinux，要求其家目录为/users/archlinux，而后切换至archlinux用户，复制/etc/pam.d/内的所有文件至自己的家目录。
“`
~]# useradd archlinux -d /users/archlinux

~]# su – archlinux

~]$ cp -r /etc/pam.d/* ./

~]$ ls
atd               fingerprint-auth-ac     ksu               pluto         runuser-l          su              vlock
chfn              gdm-autologin           liveinst          polkit-1      setup              sudo            vmtoolsd
chsh              gdm-fingerprint         login             postlogin     smartcard-auth     sudo-i          xserver
config-util       gdm-launch-environment  other             postlogin-ac  smartcard-auth-ac  su-l
crond             gdm-password            passwd            ppp           smtp               system-auth
cups              gdm-pin                 password-auth     remote        smtp.postfix       system-auth-ac
fingerprint-auth  gdm-smartcard           password-auth-ac  runuser       sshd               systemd-user
“`
3. 扩展testlv至7G，要求archlinux用户的文件不能丢失
“`

~]# df -lh /users
Filesystem                 Size  Used Avail Use% Mounted on
/dev/mapper/testvg-testlv  4.8G   21M  4.6G   1% /users

~]# lvs
LV     VG     Attr       LSize Pool Origin Data%  Meta%  Move Log Cpy%Sync Convert
testlv testvg -wi-ao—- 7.00g

~]# vgs
VG     #PV #LV #SN Attr   VSize  VFree
testvg   2   1   0 wz–n- 19.97g 12.97g

~]# lvextend -L 7G /dev/testvg/testlv
Size of logical volume testvg/testlv changed from 5.00 GiB (320 extents) to 7.00 GiB (448 extents).
Logical volume testvg/testlv successfully resized.

~]# df -lh /users
Filesystem                 Size  Used Avail Use% Mounted on
/dev/mapper/testvg-testlv  6.8G   23M  6.4G   1% /users

~]# ls /users/archlinux/
atd               fingerprint-auth-ac     ksu               pluto         runuser-l          su              vlock
chfn              gdm-autologin           liveinst          polkit-1      setup              sudo            vmtoolsd
chsh              gdm-fingerprint         login             postlogin     smartcard-auth     sudo-i          xserver
config-util       gdm-launch-environment  other             postlogin-ac  smartcard-auth-ac  su-l
crond             gdm-password            passwd            ppp           smtp               system-auth
cups              gdm-pin                 password-auth     remote        smtp.postfix       system-auth-ac
fingerprint-auth  gdm-smartcard           password-auth-ac  runuser       sshd               systemd-user
“`

4. 缩减testlv至3G，要求archlinux用户的文件不能丢失
“`
~]# umount /dev/testvg/testlv
~]# e2fsck -f /dev/testvg/testlv
e2fsck 1.42.9 (28-Dec-2013)
Pass 1: Checking inodes, blocks, and sizes
Pass 2: Checking directory structure
Pass 3: Checking directory connectivity
Pass 4: Checking reference counts
Pass 5: Checking group summary information
/dev/testvg/testlv: 69/458752 files (0.0% non-contiguous), 67379/1835008 blocks
~]# resize2fs /dev/testvg/testlv 3G
resize2fs 1.42.9 (28-Dec-2013)
Resizing the filesystem on /dev/testvg/testlv to 786432 (4k) blocks.
The filesystem on /dev/testvg/testlv is now 786432 blocks long.
~]# lvreduce -L 3G /dev/testvg/testlv
WARNING: Reducing active logical volume to 3.00 GiB.
THIS MAY DESTROY YOUR DATA (filesystem etc.)
Do you really want to reduce testvg/testlv? [y/n]: y
Size of logical volume testvg/testlv changed from 7.00 GiB (448 extents) to 3.00 GiB (192 extents).
Logical volume testvg/testlv successfully resized.
~]# mount /dev/testvg/testlv /users
~]# ls /users/archlinux/
atd               fingerprint-auth-ac     ksu               pluto         runuser-l          su              vlock
chfn              gdm-autologin           liveinst          polkit-1      setup              sudo            vmtoolsd
chsh              gdm-fingerprint         login             postlogin     smartcard-auth     sudo-i          xserver
config-util       gdm-launch-environment  other             postlogin-ac  smartcard-auth-ac  su-l
crond             gdm-password            passwd            ppp           smtp               system-auth
cups              gdm-pin                 password-auth     remote        smtp.postfix       system-auth-ac
fingerprint-auth  gdm-smartcard           password-auth-ac  runuser       sshd               systemd-user
~]# df -lh /users
Filesystem                 Size  Used Avail Use% Mounted on
/dev/mapper/testvg-testlv  2.9G   16M  2.7G   1% /users
“`

5. 对testlv创建快照并尝试基于快照备份数据，验证快照的功能
“`
~]# lvcreate -L 1G -p r -s -n testlv-snap /dev/testvg/testlv
Using default stripesize 64.00 KiB.
Logical volume “testlv-snap” created.
~]# mount /dev/testvg/testlv-snap /mnt
mount: /dev/mapper/testvg-testlv–snap is write-protected, mounting read-only
~]# ls /mnt
archlinux  lost+found
[root@sapbcs ~]# ls /mnt/archlinux/
atd               fingerprint-auth-ac     ksu               pluto         runuser-l          su              vlock
chfn              gdm-autologin           liveinst          polkit-1      setup              sudo            vmtoolsd
chsh              gdm-fingerprint         login             postlogin     smartcard-auth     sudo-i          xserver
config-util       gdm-launch-environment  other             postlogin-ac  smartcard-auth-ac  su-l
crond             gdm-password            passwd            ppp           smtp               system-auth
cups              gdm-pin                 password-auth     remote        smtp.postfix       system-auth-ac
fingerprint-auth  gdm-smartcard           password-auth-ac  runuser       sshd               systemd-user

“`