LVM操作

一、 概念

LVM：逻辑卷管理（Logical Volume Manager）

二、 由来

​ 普通的磁盘分区管理方式在逻辑分区划分好之后就无法改变其大小，当一个逻辑分区存放不下某文件时，这个文件因为受上层文件系统的限制，不能跨越多个分区存放，所以也不能放到多个磁盘上。而当某个分区空间耗尽时，解决的方法通常是使用符号链接，或者是调整分区大小的工具（工具有可能会导致我们的系统崩溃），但这都没有从根本上解决问题。随着LVM的出现，问题迎刃而解，用户在无需停机的情况下可以很方便的调整分区的大小

三、工作原理

​ LVM的工作原理是通过将底层的物理硬盘抽象的封装起来，然后以逻辑卷的方式呈现给上层应用。在传统的磁盘管理机制中，上层应用是直接访问文件系统来对底层的物理硬盘进行读写。而在LVM中，它会将底层的硬盘进行封装，当我们通过软件去对底层的物理磁盘进行操作时，它不在是直接对分区进行操作，而是通过逻辑卷对底层的物理硬盘进行操作。LVM最大的特点就是可以对磁盘进行动态管理，因为逻辑卷的大小是可以动态调整的，而且不会丢失数据。逻辑卷的技术大大提高了磁盘管理的逻辑性。

四、LVM创建逻辑概念

​ 我们以LVM对磁盘进行动态管理后，使硬盘以逻辑卷的形式呈献给上层服务的。所以我们操作的目的就是创建LV，用LV去替代我们之前的分区，我们通过对逻辑卷进行格式化，然后挂在就可以使用了。步骤如下：

（1）将硬盘格式化为PV（physical volume），格式化过程中会将底层的硬盘划分成了一个一个的PE，LVM磁盘管理中每个PE默认大小为4M，可以理解为PE是逻辑卷管理的最基本单位。

（2）在硬盘格式化成PV之后，第二步就是创建一个卷组VG（volume group），我们可以把卷组想象成一个空间池，它是用来装PE的，我们可把一个或者多个PV加到VG中，我们第一步操作就已经将硬盘划分成了多个PE，所以将多个PV加入VG后，VG中就会出现多个来自不同PV的PE。我们上面格式化了两块硬盘，每块硬盘产生了3个PE，然后都放进了VG中，这6个PE就是硬盘的PE之和，可以理解为硬盘的容量

（3）PV和VG创建好后是不能被直接使用的，我们能使用的是在VG基础上划分的LV（logical volume）。创建LV其实就是从VG中拿出指定数量的PE。PE可以来自不同的PV。这时候我们创建第一个LV，指定16M的大小，也就是占4个PE，其中三个来自第一块硬盘，一个来自第二块硬盘。现在只剩两个PE了，所以说创建第二个LV的时候，它最大只能有两个PE的大小了。

注：

​ <1>创建逻辑卷的大小取决于PE的数量
​ <2> LV的大小必须是PE的整数倍

（4）将创建好的LV进行文件系统格式化，然后使用mount进行挂载，这时我们就可以像平常使用分区一样使用逻辑卷了。

（5）对LVM的工作原理进行总结

a. 物理磁盘被格式化为PV，空间被划分成一个个的PE
b. 将不同的PV加入到同一个VG中，不同PV的PE全部放到了VG的PE池中
c. LV基于PE创建，大小为PE的整数倍，组成LV的PE可能来自不同的磁盘
d. LV在格式化文件系统后挂载就可以使用了
e. LV的扩充缩减实际上就是增加或减少PE数量，其过程不会丢失数据

（6）如果我们要对LV进行扩充，首先加入一块磁盘，然后格式化成PV，将该PV加入到VG中，然后我们就可以从VG中拿出空闲的PE对LV进行扩充了

五、创建逻辑卷

​ (a)虚拟三块8G物理硬盘，可以通过fdisk –l命令查看
​ (b) 先将/dev/sdb，/dev/sdc格式为PV
​ (c) 使用pvs查看简单信息，pvdisplay查看详细信息
若是不存在pvdisplay，则是没有安装lvm，只需要执行以下命令进行安装

yum install lvm2

（1）使用pvcreate命令将物理磁盘格式化成PV，使用procreate命令。

[root@onion ~]# pvcreate /dev/sdb /dev/sdc 
 Physical volume "/dev/sdb" successfully created
 Physical volume "/dev/sdc" successfully created
[root@onion ~]# pvs
 PV     VG  Fmt  Attr PSize PFree
 /dev/sdb     lvm2 ---- 8.00g 8.00g
 /dev/sdc     lvm2 ---- 8.00g 8.00g
[root@onion ~]# pvdisplay 
 "/dev/sdb" is a new physical volume of "8.00 GiB"
 --- NEW Physical volume ---
 PV Name        /dev/sdb
 VG Name        
 PV Size        8.00 GiB
 Allocatable      NO
 PE Size        0  
 Total PE        0
 Free PE        0
 Allocated PE      0
 PV UUID        JgXTlg-VPO8-y4qR-vJP2-WSCq-MR8T-IaqAif
 "/dev/sdc" is a new physical volume of "8.00 GiB"

 --- NEW Physical volume ---
 PV Name        /dev/sdc
 VG Name        
 PV Size        8.00 GiB
 Allocatable      NO
 PE Size        0  
 Total PE        0
 Free PE        0
 Allocated PE      0
 PV UUID        F8Gq56-M9ff-i9e9-TEvF-1BOL-qsiJ-PTuApu

（2）创建卷组VG，并将PV加入到VG，通过vgcreate命令

[root@onion ~]# vgcreate pool /dev/sdb /dev/sdc 
 Volume group "pool" successfully created
[root@onion ~]# vgs
 VG  #PV #LV #SN Attr  VSize  VFree 
 pool  2  0  0 wz--n- 15.99g 15.99g
[root@onion ~]# vgdisplay 
 --- Volume group ---
 VG Name        pool
 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        15.99 GiB
 PE Size        4.00 MiB
 Total PE        4094
 Alloc PE / Size    0 / 0  
 Free  PE / Size    4094 / 15.99 GiB
 VG UUID        XXz1Jl-3U2V-wct9-QhYG-KHdL-tUVu-i3p7Ry

（3）基于VG创建LV，通过lvcreate命令

[root@onion ~]# lvcreate -n mylv -L 2G pool
 Logical volume "mylv" created.
[root@onion ~]# lvs
 LV  VG  Attr    LSize Pool Origin Data%  Meta%  Move Log Cpy%Sync Convert
 mylv pool -wi-a----- 2.00g
[root@onion ~]# lvdisplay 
 --- Logical volume ---
 LV Path         /dev/pool/mylv
 LV Name         mylv
 VG Name         pool
 LV UUID         BPw3Gi-Kcr3-WQJX-yCxO-Rwef-hrvB-fZ1UO1
 LV Write Access     read/write
 LV Creation host, time onion, 2018-07-15 09:05:22 +0800
 LV Status        available
 # open         0
 LV Size         2.00 GiB
 Current LE       512
 Segments        1
 Allocation       inherit
 Read ahead sectors   auto
 - currently set to   256
 Block device      253:0

六、 扩容一个逻辑卷

在传统的硬盘管理模式中，如果我们一个分区大小不够用了（硬盘还有剩余空间的时候），需要扩容，那只能将此分区所有的信息转到别处，卸载后重新分区，最后再将新的分区挂载上去。如果在生产环境中，这样的操作是不可想象的，费时费力。而使用LVM就方便很多了，见图：

​ 从上图可以看出，所谓扩容就是往LV中增加PE的数量，增加多少取决你VG中空闲的PE数量。【注意】逻辑卷的扩容可以在线进行，不需要卸载逻辑卷。这样的管理方式对于7*24小时小对外提供服务的公司就非常有必要了。

第一种情况

VG中有足够的剩余空间（能看到空闲13.99G），这时为 LV增加1G的容量。步骤如下：

 [root@onion ~]# vgdisplay 
 --- Volume group ---
 VG Name        pool
 System ID       
 Format         lvm2
 Metadata Areas     2
 Metadata Sequence No  4
 VG Access       read/write
 VG Status       resizable
 MAX LV         0
 Cur LV         1
 Open LV        1
 Max PV         0
 Cur PV         2
 Act PV         2
 VG Size        15.99 GiB
 PE Size        4.00 MiB
 Total PE        4094
 Alloc PE / Size    512 / 2.00 GiB
 Free  PE / Size    3582 / 13.99 GiB
 VG UUID        YUlucV-5pVP-W73A-DAsR-EIlw-jnVf-l5Y9M1

（1）扩容逻辑卷，使用lvextend命令

[root@onion ~]# lvextend -L +1G /dev/pool/mylv 
 Size of logical volume pool/mylv changed from 2.00 GiB (512 extents) to 3.00 GiB (768 extents).
 Logical volume mylv successfully resized.

（2）查看逻辑卷信息（发现LV已经是3G了）

[root@onion ~]# lvdisplay 
 --- Logical volume ---
 LV Path         /dev/pool/mylv
 LV Name         mylv
 VG Name         pool
 LV UUID         Kfv9kw-h0nz-eadv-1cu7-tBen-5Dx5-wBUOI1
 LV Write Access     read/write
 LV Creation host, time onion, 2018-07-15 10:44:48 +0800
 LV Status        available
 # open         1
 LV Size         3.00 GiB
 Current LE       768
 Segments        1
 Allocation       inherit
 Read ahead sectors   auto
 - currently set to   256
 Block device      253:0
[root@onion ~]# df -hT
Filesystem        Type  Size  Used Avail Use% Mounted on
/dev/sda3        ext4   48G  1.5G  44G  4% /
tmpfs          tmpfs  491M   0  491M  0% /dev/shm
/dev/sda1        ext4  190M  35M  146M  19% /boot
/dev/mapper/pool-mylv  ext4  2.0G  3.0M  1.9G  1% /mnt

（3）我们上面可以看到仅仅是LV的大小有改变，而真实文件系统的大小未改变。这是因为我们在创建完LV之后就立马格式化为文件系统了，此后我们对逻辑卷的修改，是不会直接影响到文件系统的。这时候就要用到一个更新的命令resize2fs

[root@onion ~]# resize2fs /dev/mapper/pool-mylv 
resize2fs 1.41.12 (17-May-2010)
Filesystem at /dev/mapper/pool-mylv is mounted on /mnt; on-line resizing required
old desc_blocks = 1, new_desc_blocks = 1
Performing an on-line resize of /dev/mapper/pool-mylv to 786432 (4k) blocks.
The filesystem on /dev/mapper/pool-mylv is now 786432 blocks long.
 
[root@onion ~]# df -hT
Filesystem      Type  Size  Used Avail Use% Mounted on
/dev/sda3       ext4   48G  1.5G  44G  4% /
tmpfs         tmpfs  491M   0  491M  0% /dev/shm
/dev/sda1       ext4  190M  35M  146M  19% /boot
/dev/mapper/pool-mylv
ext4  2.9G  3.0M  2.8G  1% /mnt

第二种情况

VG中没有足够的剩余空间（能看到空闲12.99G），这时为 LV增加16G的容量。步骤如下：

[root@onion ~]# vgdisplay 
 --- Volume group ---
 VG Name        pool
 System ID       
 Format         lvm2
 Metadata Areas     2
 Metadata Sequence No  5
 VG Access       read/write
 VG Status       resizable
 MAX LV         0
 Cur LV         1
 Open LV        1
 Max PV         0
 Cur PV         2
 Act PV         2
 VG Size        15.99 GiB
 PE Size        4.00 MiB
 Total PE        4094
 Alloc PE / Size    768 / 3.00 GiB
 Free  PE / Size    3326 / 12.99 GiB
 VG UUID        YUlucV-5pVP-W73A-DAsR-EIlw-jnVf-l5Y9M1

（1）首先尝试增加操作（提示PE数量不够）

[root@onion ~]# lvextend -L +16G /dev/pool/mylv 
 Insufficient free space: 4096 extents needed, but only 3326 available

（2）新增一块硬盘，格式化为PV。

[root@onion ~]# pvcreate /dev/sdd 
 Physical volume "/dev/sdd" successfully created
[root@onion ~]# pvs
 PV     VG  Fmt  Attr PSize PFree
 /dev/sdb  pool lvm2 a--u 8.00g 5.00g
 /dev/sdc  pool lvm2 a--u 8.00g 8.00g
 /dev/sdd  pool lvm2 a--u 8.00g 8.00g

（3）将新的PV添加到指定的VG中

[root@onion ~]# vgextend pool /dev/sdd 
 Volume group "pool" successfully extended
[root@onion ~]# vgdisplay 
 --- Volume group ---
 VG Name        pool
 System ID       
 Format         lvm2
 Metadata Areas     3
 Metadata Sequence No  6
 VG Access       read/write
 VG Status       resizable
 MAX LV         0
 Cur LV         1
 Open LV        1
 Max PV         0
 Cur PV         3
 Act PV         3
 VG Size        23.99 GiB
 PE Size        4.00 MiB
 Total PE        6141
 Alloc PE / Size    768 / 3.00 GiB
 Free  PE / Size    5373 / 20.99 GiB
 VG UUID        YUlucV-5pVP-W73A-DAsR-EIlw-jnVf-l5Y9M1

（4）VG空闲空间已经超过16G了，这时候再去扩容LV

[root@onion ~]# lvextend -L +16G /dev/pool/mylv 
 Insufficient free space: 4096 extents needed, but only 3326 available
[root@onion ~]# resize2fs /dev/pool/mylv 
resize2fs 1.41.12 (17-May-2010)
Filesystem at /dev/pool/mylv is mounted on /mnt; on-line resizing required
old desc_blocks = 1, new_desc_blocks = 2
Performing an on-line resize of /dev/pool/mylv to 4980736 (4k) blocks.
The filesystem on /dev/pool/mylv is now 4980736 blocks long.
[root@onion ~]# df -hT
Filesystem      Type  Size  Used Avail Use% Mounted on
/dev/sda3       ext4   48G  1.5G  44G  4% /
tmpfs         tmpfs  491M   0  491M  0% /dev/shm
/dev/sda1       ext4  190M  35M  146M  19% /boot
/dev/mapper/pool-mylv
ext4   19G  5.5M  18G  1% /mnt

七、 缩小一个逻辑卷

缩小逻辑卷其实就是从LV中拿出指定指定数量的PE放回VG。【注意】逻辑卷的缩小操作必须要先卸载逻辑卷才行，否则可能会造成逻辑卷中的文件发生损坏。这时我们将LV缩小至10G，步骤如下：

（1）通过umount卸载已挂在的逻辑卷

[root@onion ~]# umount /mnt/
[root@onion ~]# df -hT
Filesystem   Type  Size  Used Avail Use% Mounted on
/dev/sda3    ext4   48G  1.5G  44G  4% /
tmpfs      tmpfs  491M   0  491M  0% /dev/shm
/dev/sda1    ext4  190M  35M  146M  19% /boot

（2）缩小LV的大小：我们前面讲到对LV扩容后，需要执行resize2fs更新我们的文件系统，但是在对LV进行缩小操作时，必须先执行缩小的操作（直接执行会提示检查文件系统）

[root@onion ~]# resize2fs /dev/pool/mylv 10G
resize2fs 1.41.12 (17-May-2010)
Please run 'e2fsck -f /dev/pool/mylv' first.
[root@onion ~]# e2fsck -f /dev/pool/mylv
e2fsck 1.41.12 (17-May-2010)
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/pool/mylv: 12/1245184 files (0.0% non-contiguous), 95937/4980736 blocks

（3）检查完毕后，再使用resize2fs去缩小文件系统

[root@onion ~]# resize2fs /dev/pool/mylv 10G
resize2fs 1.41.12 (17-May-2010)
Resizing the filesystem on /dev/pool/mylv to 2621440 (4k) blocks.
The filesystem on /dev/pool/mylv is now 2621440 blocks long.

（4）跟扩容的顺序刚好相反，我们先缩小了文件系统，再缩小LV，使用lvreduce命令

[root@onion ~]# lvreduce -L -9G /dev/pool/mylv 
 WARNING: Reducing active logical volume to 10.00 GiB.
 THIS MAY DESTROY YOUR DATA (filesystem etc.)
Do you really want to reduce pool/mylv? [y/n]: y

注：这里会提示一个警告可能会损坏我们的文件，这种情况会出现在 当我们需要缩小的文件大小与实际操作时缩小（resize2fs）的文件大小不一致时，比如这里我如果多缩小了1个G大小的逻辑卷，这个时候就会出现文件损坏的情况

 Size of logical volume pool/mylv changed from 19.00 GiB (4864 extents) to 10.00 GiB (2560 extents).
 Logical volume mylv successfully resized.
[root@onion ~]# lvs
 LV  VG  Attr    LSize  Pool Origin Data%  Meta%  Move Log Cpy%Sync Convert
 mylv pool -wi-a----- 10.00g

【注意】缩小逻辑卷是一个非常危险的操作，稍不注意就可能损坏我们的逻辑卷，造成文件的丢失或损坏，所以我们一般不要对逻辑卷进行缩减的操作

（5）缩小之后，再将逻辑卷挂载在/mnt下，看里面的文件是否存在。

八、缩小卷组

​ 当我们VG中空间足够用，有很多剩余的时候，我们想把里面没用到的硬盘拆下来，以作它用。这时候就需要我们去执行缩小卷组的操作了。

（1）首先使用pvdisplay查看各PV的信息，可以看到/dev/sdd空间是未被使用的

[root@onion ~]# pvdisplay 
 --- Physical volume ---
 PV Name        /dev/sdb
 VG Name        pool
 PV Size        8.00 GiB / not usable 4.00 MiB
 Allocatable      yes (but full)
 PE Size        4.00 MiB
 Total PE        2047
 Free PE        0
 Allocated PE      2047
 PV UUID        SfW2Wo-NeZM-KXSX-UqQj-VWHV-NAL6-UQb3l

 --- Physical volume ---
 PV Name        /dev/sdc
 VG Name        pool
 PV Size        8.00 GiB / not usable 4.00 MiB
 Allocatable      yes 
 PE Size        4.00 MiB
 Total PE        2047
 Free PE        1534
 Allocated PE      513
 PV UUID        F8Gq56-M9ff-i9e9-TEvF-1BOL-qsiJ-PTuApu

 --- Physical volume ---
 PV Name        /dev/sdd
 VG Name        pool
 PV Size        8.00 GiB / not usable 4.00 MiB
 Allocatable      yes 
 PE Size        4.00 MiB
 Total PE        2047
 Free PE        2047
 Allocated PE      0
 PV UUID        IT2wzW-bVBQ-NU7C-9EbU-3uie-W1LF-Vx3clj

（2）确定磁盘后，还是先卸载逻辑卷

[root@onion ~]# umount /mnt/
[root@onion ~]# df -hT
Filesystem   Type  Size  Used Avail Use% Mounted on
/dev/sda3    ext4   48G  1.5G  44G  4% /
tmpfs      tmpfs  491M   0  491M  0% /dev/shm
/dev/sda1    ext4  190M  35M  146M  19% /boot

（3）将这个PV从指定卷中移除并查看。

[root@onion ~]# vgreduce pool /dev/sdd 
 Removed "/dev/sdd" from volume group "pool"
[root@onion ~]# vgdisplay 
 --- Volume group ---
 VG Name        pool
 System ID       
 Format         lvm2
 Metadata Areas     2
 Metadata Sequence No  9
 VG Access       read/write
 VG Status       resizable
 MAX LV         0
 Cur LV         1
 Open LV        0
 Max PV         0
 Cur PV         2
 Act PV         2
 VG Size        15.99 GiB
 PE Size        4.00 MiB
 Total PE        4094
 Alloc PE / Size    2560 / 10.00 GiB
 Free  PE / Size    1534 / 5.99 GiB
 VG UUID        YUlucV-5pVP-W73A-DAsR-EIlw-jnVf-l5Y9M1

（4）查看PV情况（发现还是有/dev/sdd）

[root@onion ~]# pvs
 PV     VG  Fmt  Attr PSize PFree
 /dev/sdb  pool lvm2 a--u 8.00g   0 
 /dev/sdc  pool lvm2 a--u 8.00g 5.99g
 /dev/sdd     lvm2 ---- 8.00g 8.00g

（5）移除/dev/sdd这个PV

[root@onion ~]# pvremove /dev/sdd 
 Labels on physical volume "/dev/sdd" successfully wiped
[root@onion ~]# pvs
 PV     VG  Fmt  Attr PSize PFree
 /dev/sdb  pool lvm2 a--u 8.00g   0 
 /dev/sdc  pool lvm2 a--u 8.00g 5.99g

（6）重新挂载，查看文件是否改变

[root@onion ~]# mount /dev/pool/mylv /mnt
[root@onion ~]# ll /mnt/
total 16
-rw-r--r--. 1 root root   0 Jul 15 10:56 koala
drwx------. 2 root root 16384 Jul 15 10:46 lost+found

九、删除逻辑卷

对于不想用的逻辑卷，可以删除掉。【注意】创建LV有顺序，删除也是要严格按照顺序的。
卸载——>删除逻辑卷——>删除卷组——>删除物理卷

1. 卸载逻辑卷，使用umount命令

2. 删除逻辑卷，使用lvremove命令

3. 删除卷组，使用 vgremove命令

4. 删除物理卷，使用pvremove命令

错误方法：

[root@onion ~]# lvremove /dev/pool/mylv 
 Logical volume pool/mylv contains a filesystem in use.
[root@onion ~]# vgremove pool
Do you really want to remove volume group "pool" containing 1 logical volumes? [y/n]: y
 Logical volume pool/mylv contains a filesystem in use.

正确方法：

[root@onion ~]# umount /dev/pool/mylv
[root@onion ~]# lvremove /dev/pool/mylv 
Do you really want to remove active logical volume mylv? [y/n]: y
 Logical volume "mylv" successfully removed
[root@onion ~]# vgremove pool
 Volume group "pool" successfully removed
[root@onion ~]# pvremove /dev/sdb
 Labels on physical volume "/dev/sdb" successfully wiped

查看

[root@onion ~]# lvs
[root@onion ~]# vgs
[root@onion ~]# pvs
 PV     VG  Fmt  Attr PSize PFree
 /dev/sdc     lvm2 ---- 8.00g 8.00g