LVM 詳解

內容：（會在後期繼續整理擴充該部分內容；歡迎探討）

 1. LVM基本創建及管理

 2. LVM快照

 3. LVM與RAID的結合使用：基於RAID的LVM

LVM創建：

  描述：
  LVM是邏輯盤卷管理(LogicalVolumeManager)的簡稱,它是Linux環境下對磁盤分區進行管理的一種機制,LVM是建立在硬盤和分區之上的一個邏輯層，來提高磁盤分區管理的靈活性.
  通過創建LVM，我們可以更輕鬆的管理磁盤分區，將若干個不同大小的不同形式的磁盤整合爲一個整塊的卷組，然後在卷組上隨意的創建邏輯卷，既避免了大量不同規格硬盤的管理難題，也使邏輯卷容量的擴充縮減不再受限於磁盤規格；並且LVM的snapshot（快照）功能給數據的物理備份提供了便捷可靠的方式；

創建LVM過程；(如圖)
1. 在物理設備上創建物理分區，每個物理分區稱爲一個PE
2. 使用fdisk工具創建物理分區卷標（修改爲8e），形成PV（Physical Volume 物理卷）
3. 使用vgcreate 將多個PV添加到一個VG(Volume Group 卷組)中，此時VG成爲一個大磁盤；
4. 在VG大磁盤上劃分LV(Logical Volume 邏輯卷)，將邏輯卷格式化後即可掛載使用； 

 

 

各階段可用的命令工具：(詳細選項信息請be a man)

 

階段	顯示信息	創建	刪除組員	擴大大小	縮減大小
PV	pvdisplay	pvcreat	pvremove	-----	-----
VG	vgdisplay	vgcreat	vgremove	vgextend	vgreduce
LV	lvdispaly	lvcreat	lvremove	lvextend	lvreduce

 

創建示例：
1. 創建PV

   Device Boot      Start         End      Blocks   Id  System
/dev/sdb1               1         609     4891761   8e  Linux LVM
/dev/sdc1               1         609     4891761   8e  Linux LVM
/dev/sdd1               1         609     4891761   8e  Linux LVM

[root@bogon ~]# pvcreate /dev/sd[bcd]1
  Physical volume "/dev/sdb1" successfully created
  Physical volume "/dev/sdc1" successfully created
  Physical volume "/dev/sdd1" successfully created

 查看PV信息：

[root@bogon ~]# pvdisplay
  --- Physical volume ---
  PV Name               /dev/sda2
  VG Name               vol0
  PV Size               40.00 GB / not usable 2.61 MB
  Allocatable           yes
  PE Size (KByte)       32768
  Total PE              1280
  Free PE               281
  Allocated PE          999
  PV UUID               GxfWc2-hzKw-tP1E-8cSU-kkqY-z15Z-11Gacd

  "/dev/sdb1" is a new physical volume of "4.67 GB"
  --- NEW Physical volume ---
  PV Name               /dev/sdb1
  VG Name
  PV Size               4.67 GB
  Allocatable           NO
  PE Size (KByte)       0
  Total PE              0
  Free PE               0
  Allocated PE          0
  PV UUID               1rrc9i-05Om-Wzd6-dM9G-bo08-2oJj-WjRjLg

  "/dev/sdc1" is a new physical volume of "4.67 GB"
  --- NEW Physical volume ---
  PV Name               /dev/sdc1
  VG Name
  PV Size               4.67 GB
  Allocatable           NO
  PE Size (KByte)       0
  Total PE              0
  Free PE               0
  Allocated PE          0
  PV UUID               RCGft6-l7tj-vuBX-bnds-xbLn-PE32-mCSeE8

  "/dev/sdd1" is a new physical volume of "4.67 GB"
  --- NEW Physical volume ---
  PV Name               /dev/sdd1
  VG Name
  PV Size               4.67 GB
  Allocatable           NO
  PE Size (KByte)       0
  Total PE              0
  Free PE               0
  Allocated PE          0
  PV UUID               SLiAAp-43zX-6BC8-wVzP-6vQu-uyYF-ugdWbD

 2. 創建VG

[[root@bogon ~]# vgcreate myvg -s 16M  /dev/sd[bcd]1
  Volume group "myvg" successfully created
##-s 在創建時指定PE塊的大小，默認是4M。

查看系統上VG狀態
[root@bogon ~]# vgdisplay
  --- Volume group ---
  VG Name               myvg
  System ID
  Format                lvm2
  Metadata Areas        3
  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                3
  Act PV                3
  VG Size               13.97 GB    ##VG總大小
  PE Size               16.00 MB    ##默認的PE塊大小是4M
  Total PE              894         ##總PE塊數
  Alloc PE / Size       0 / 0       ##已經使用的PE塊數目
  Free  PE / Size       894 / 13.97 GB  ##可用的PE數目及磁盤大小
  VG UUID               RJC6Z1-N2Jx-2Zjz-26m6-LLoB-PcWQ-FXx3lV

 3. 在VG中劃分出LV:

[root@bogon ~]# lvcreate -L 256M -n data1 myvg
  Logical volume "data1" created
## -L指定LV大小
## -n 指定lv卷名稱

[root@bogon ~]# lvcreate -l 20  -n test myvg
  Logical volume "test" created
## -l 指定LV大小佔用多少個PE塊；上面大小爲：20*16M=320M

[root@bogon ~]# lvdisplay
  --- Logical volume ---
  LV Name                /dev/myvg/data
  VG Name                myvg
  LV UUID                d0SYy1-DQ9T-Sj0R-uPeD-xn0z-raDU-g9lLeK
  LV Write Access        read/write
  LV Status              available
  # open                 0
  LV Size                256.00 MB
  Current LE             16
  Segments               1
  Allocation             inherit
  Read ahead sectors     auto
  - currently set to     256
  Block device           253:2

  --- Logical volume ---
  LV Name                /dev/myvg/test
  VG Name                myvg
  LV UUID                os4UiH-5QAG-HqOJ-DoNT-mVeT-oYyy-s1xArV
  LV Write Access        read/write
  LV Status              available
  # open                 0
  LV Size                320.00 MB
  Current LE             20
  Segments               1
  Allocation             inherit
  Read ahead sectors     auto
  - currently set to     256
  Block device           253:3

 
4. 然後就可以格式化LV，掛載使用：

[root@bogon ~]# mkfs -t ext3 -b 2048 -L DATA /dev/myvg/data
[root@bogon ~]# mount /dev/myvg/data /data/
## 拷貝進去一些文件，測試後面在線擴展及縮減效果：
[root@bogon data]# cp /etc/* /data/

5. 擴大LV容量：(2.6kernel+ext3filesystem)
  lvextend命令可以增長邏輯卷
  resize2fs可以增長filesystem在線或非在線
  (我的系統內核2.6.18，ext3文件系統，查man文檔，現在只有2.6的內核+ext3文件系統纔可以在線增容量)
  首先邏輯擴展：

[root@bogon data]# lvextend -L 500M /dev/myvg/data
  Rounding up size to full physical extent 512.00 MB
  Extending logical volume data to 512.00 MB
  Logical volume data successfully resized
##-L 500M  ：指擴展到500M,系統此時會找最近的柱面進行匹配；
##-L +500M ：值在原有大小的基礎上擴大500M；
##-l [+]50 類似上面，但是以Pe塊爲單位進行擴展；

 然後文件系統物理擴展：

[root@bogon data]# resize2fs -p /dev/myvg/data
resize2fs 1.39 (29-May-2006)
Filesystem at /dev/myvg/data is mounted on /data; on-line resizing required
Performing an on-line resize of /dev/myvg/data to 262144 (2k) blocks.
The filesystem on /dev/myvg/data is now 262144 blocks long.
##據上面信息，系統自動識別並進行了在線擴展；

查看狀態：
[root@bogon ~]# lvdisplay
  --- Logical volume ---
  LV Name                /dev/myvg/data
  VG Name                myvg
  LV UUID                d0SYy1-DQ9T-Sj0R-uPeD-xn0z-raDU-g9lLeK
  LV Write Access        read/write
  LV Status              available
  # open                 1
  LV Size                512.00 MB
  Current LE             32
  Segments               1
  Allocation             inherit
  Read ahead sectors     auto
  - currently set to     256
  Block device           253:2
##此時查看掛載目錄，文件應該完好；

 6. 縮減LV容量：
  縮減容量是一件危險的操作；縮減必須在離線狀態下執行；並且必須先強制檢查文件系統錯誤，防止縮減過程損壞數據；

[root@bogon ~]# umount /dev/myvg/data
[root@bogon ~]# e2fsck -f /dev/myvg/data
e2fsck 1.39 (29-May-2006)
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
DATA: 13/286720 files (7.7% non-contiguous), 23141/573440 blocks

先縮減物理大小：

[root@bogon ~]# resize2fs /dev/myvg/data 256M
resize2fs 1.39 (29-May-2006)
Resizing the filesystem on /dev/myvg/data to 131072 (2k) blocks.
The filesystem on /dev/myvg/data is now 131072 blocks long.

 再縮減邏輯大小：

[root@bogon ~]# lvreduce -L 256M /dev/myvg/data
  WARNING: Reducing active logical volume to 256.00 MB
  THIS MAY DESTROY YOUR DATA (filesystem etc.)
Do you really want to reduce data? [y/n]: y
  Reducing logical volume data to 256.00 MB
  Logical volume data successfully resized

 查看狀態、重新掛載：

[root@bogon ~]# lvdisplay
  --- Logical volume ---
  LV Name                /dev/myvg/data
  VG Name                myvg
  LV UUID                d0SYy1-DQ9T-Sj0R-uPeD-xn0z-raDU-g9lLeK
  LV Write Access        read/write
  LV Status              available
  # open                 0
  LV Size                256.00 MB
  Current LE             16
  Segments               1
  Allocation             inherit
  Read ahead sectors     auto
  - currently set to     256
  Block device           253:2


 重新掛載：
[root@bogon ~]# mount /dev/myvg/data  /data/
[root@bogon data]# df /data/
Filesystem           1K-blocks      Used Available Use% Mounted on
/dev/mapper/myvg-data
                        253900      9508    236528   4% /data

 7. 擴展VG，向VG中添加一個PV：

[root@bogon data]# pvcreate /dev/sdc2
  Physical volume "/dev/sdc2" successfully created
 [root@bogon data]# vgextend myvg /dev/sdc2
  Volume group "myvg" successfully extended
[root@bogon data]# pvdisplay
  --- Physical volume ---
  PV Name               /dev/sdc2
  VG Name               myvg
  PV Size               4.67 GB / not usable 9.14 MB
  Allocatable           yes
  PE Size (KByte)       16384
  Total PE              298
  Free PE               298
  Allocated PE          0
  PV UUID               hrveTu-2JUH-aSgT-GKAJ-VVv2-Hit0-PyoOOr

 8. 縮減VG，取出VG中的某個PV：

  移除某個PV時，需要先轉移該PV上數據到其他PV，然後再將該PV刪除；
  移出指定PV中的數據：

[root@bogon data]# pvmove /dev/sdc2
  No data to move for myvg
##如果sdc2上面有數據，則會花一段時間移動,並且顯示警告信息，再次確認後纔會執行；
##如上，提示該分區中沒有數據；

 移除PV：

[root@bogon data]# vgreduce myvg /dev/sdc2
  Removed "/dev/sdc2" from volume group "myvg"
##若發現LVM中磁盤工作不太正常，懷疑是某一塊磁盤工作由問題後就可以用該方法移出問題盤
##上數據，然後刪掉問題盤；

 

 LVM快照：
 描述：

  在一個非常繁忙的服務器上，備份大量的數據時，需要停掉大量的服務，否則備份下來的數據極容易出現不一致狀態，而使備份根本不能起效;這時快照就起作用了；

 原理：
  邏輯卷快照實質是訪問原始數據的另外一個路徑而已；快照保存的是做快照那一刻的數據狀態；做快照以後，任何對原始數據的修改，會在修改前拷貝一份到快照區域，所以通過快照查看到的數據永遠是生成快照那一刻的數據狀態；但是對於快照大小有限制，做快照前需要估算在一定時間內數據修改量大小，如果在創建快照期間數據修改量大於快照大小了，數據會溢出照成快照失效崩潰；
  快照不是永久的。如果你卸下LVM或重啓，它們就丟失了，需要重新創建。

創建快照：

[root@bogon ~]# lvcreate -L 500M -p r -s -n datasnap /dev/myvg/data
  Rounding up size to full physical extent 512.00 MB
  Logical volume "datasnap" created
## -L –l 設置大小
## -p  ：permission，設置生成快照的讀寫權限，默認爲RW；r爲只讀
##-s 指定lvcreate生成的是一個快照
##-n 指定快照名稱

掛載快照到指定位置：
[root@bogon ~]# mount  /dev/myvg/datasnap /backup/
mount: block device /dev/myvg/datasnap is write-protected, mounting read-only

然後備份出快照中文件即可，備份後及時刪除快照：
 [root@bogon ~]# ls  /backup/
inittab  lost+found

 

  基於RAID的LVM的建立：

 描述：

    基於RAID的LVM，可以在底層實現RAID對數據的冗餘或是提高讀寫性能的基礎上，可以在上層實現LVM的可以靈活管理磁盤的功能；

 如圖：

 建立過程：

  1. 建立LinuxRAID形式的分區：

   Device Boot      Start         End      Blocks   Id  System
/dev/sdb1               1          62      497983+  fd  Linux raid autodetect
/dev/sdc1               1          62      497983+  fd  Linux raid autodetect
/dev/sdd1               1          62      497983+  fd  Linux raid autodetect
/dev/sde1               1          62      497983+  fd  Linux raid autodetect

  2.   創建RAID-5：

[root@nod1 ~]# mdadm -C /dev/md0 -a yes -l 5 -n 3 -x 1  /dev/sd{b,c,d,e}1
mdadm: array /dev/md0 started.
# RAID-5有一個spare盤，三個活動盤。
# 查看狀態，發現跟創建要求一致，且創建正在進行中：
[root@nod1 ~]# cat /proc/mdstat
Personalities : [raid6] [raid5] [raid4]
md0 : active raid5 sdd1[4] sde1[3](S) sdc1[1] sdb1[0]
      995712 blocks level 5, 64k chunk, algorithm 2 [3/2] [UU_]
      [=======>.............]  recovery = 36.9% (184580/497856) finish=0.2min speed=18458K/sec

unused devices: <none>
# 查看RAID詳細信息：
[root@nod1 ~]# mdadm -D /dev/md0
/dev/md0:
        Version : 0.90
  Creation Time : Wed Apr  6 04:27:46 2011
     Raid Level : raid5
     Array Size : 995712 (972.54 MiB 1019.61 MB)
  Used Dev Size : 497856 (486.27 MiB 509.80 MB)
   Raid Devices : 3
  Total Devices : 4
Preferred Minor : 0
    Persistence : Superblock is persistent

    Update Time : Wed Apr  6 04:36:08 2011
          State : clean
 Active Devices : 3
Working Devices : 4
 Failed Devices : 0
  Spare Devices : 1

         Layout : left-symmetric
     Chunk Size : 64K

           UUID : 5663fc8e:68f539ee:3a4040d6:ccdac92a
         Events : 0.4

    Number   Major   Minor   RaidDevice State
       0       8       17        0      active sync   /dev/sdb1
       1       8       33        1      active sync   /dev/sdc1
       2       8       49        2      active sync   /dev/sdd1

       3       8       65        -      spare   /dev/sde1

   3. 建立RAID配置文件：

[root@nod1 ~]# mdadm -Ds > /etc/mdadm.conf
[root@nod1 ~]# cat /etc/mdadm.conf
 ARRAY /dev/md0 level=raid5 num-devices=3 metadata=0.90 spares=1 UUID=5663fc8e:68f539ee:3a4040d6:ccdac92a

   4. 基於剛建立的RAID設備創建LVM：

# 將md0創建成爲PV（物理卷）：
[root@nod1 ~]# pvcreate /dev/md0
  Physical volume "/dev/md0" successfully created
# 查看物理卷：
[root@nod1 ~]# pvdisplay
"/dev/md0" is a new physical volume of "972.38 MB"
  --- NEW Physical volume ---
  PV Name               /dev/md0
  VG Name                                  #此時該PV不包含在任何VG中，故爲空；
  PV Size               972.38 MB
  Allocatable           NO
  PE Size (KByte)       0
  Total PE              0
  Free PE               0
  Allocated PE          0
  PV UUID               PUb3uj-ObES-TXsM-2oMS-exps-LPXP-jD218u

# 創建VG
[root@nod1 ~]# vgcreate myvg -s 32M  /dev/md0
  Volume group "myvg" successfully created
# 查看VG狀態：
[root@nod1 ~]# vgdisplay
  --- Volume group ---
  VG Name               myvg
  System ID
  Format                lvm2
  Metadata Areas        1
  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                1
  Act PV                1
  VG Size               960.00 MB
  PE Size               32.00 MB
  Total PE              30
  Alloc PE / Size       0 / 0
  Free  PE / Size       30 / 960.00 MB
  VG UUID               9NKEWK-7jrv-zC2x-59xg-10Ai-qA1L-cfHXDj

# 創建LV：
[root@nod1 ~]# lvcreate -L 500M -n mydata myvg
  Rounding up size to full physical extent 512.00 MB
  Logical volume "mydata" created
# 查看LV狀態：
[root@nod1 ~]# lvdisplay
  --- Logical volume ---
  LV Name                /dev/myvg/mydata
  VG Name                myvg
  LV UUID                KQQUJq-FU2C-E7lI-QJUp-xeVd-3OpA-TMgI1D
  LV Write Access        read/write
  LV Status              available
  # open                 0
  LV Size                512.00 MB
  Current LE             16
  Segments               1
  Allocation             inherit
  Read ahead sectors     auto
  - currently set to     512
  Block device           253:2

問題：（實驗環境，很難做出判斷，望有經驗的多做指教）

  在RAID上實現LVM後，不能再手動控制陣列的停止。
  raid設備在建成以後，是不可以改變活動磁盤數目的。只能新增備份盤， 刪除故障盤。故，若對存儲需求估計失誤，raid上層的LVM分區即使可以擴展， 但是仍可能無法滿足存儲需求；
  如果整個raid不能滿足容量需求，在試驗中是可以實現將兩個RAID同時加入 一個VG，從而實現RAID間的無縫銜接~但是這樣做在實際生產中效果怎麼樣？是 否會因爲架構太複雜造成系統負過大，或是對拖慢I/O響應速度？！這仍舊是個問 題；
  基於RAID之上的LVM，若劃分多個LV，多個LV之間的數據分佈情況怎麼樣？！ 會不會拖慢RAID本來帶來的性能提升？ 

RAID間的無縫銜接示意圖：