lvm

gaoshixing

LVM使用手冊(轉(zhuǎn))
1 簡介
1.1 什么是LVM?
LVM是 Logical Volume Manager(邏輯卷管理)的簡寫，它由Heinz Mauelshagen在Linux 2.4內(nèi)核上實(shí)現(xiàn)，目前最新版本為：穩(wěn)定版1.0.5，開發(fā)版 1.1.0-rc2，以及LVM2開發(fā)版。
與傳統(tǒng)的磁盤與分區(qū)相比，LVM為計(jì)算機(jī)提供了更高層次的磁盤存儲(chǔ)。它使系統(tǒng)管理員可以更方便的為應(yīng)用與用戶分配存儲(chǔ)空間。在LVM管理下的存儲(chǔ)卷可以按需要隨時(shí)改變大小與移除(可能需對文件系統(tǒng)工具進(jìn)行升級(jí))。LVM也允許按用戶組對存儲(chǔ)卷進(jìn)行管理，允許管理員用更直觀的名稱(如"sales'、 'development')代替物理磁盤名(如'sda'、'sdb')來標(biāo)識(shí)存儲(chǔ)卷。
1.2 為什么使用LVM?
LVM通常用于裝備大量磁盤的系統(tǒng)，但它同樣適于僅有一、兩塊硬盤的小系統(tǒng)。
1.2.1 小系統(tǒng)使用LVM的益處
傳統(tǒng)的文件系統(tǒng)是基于分區(qū)的，一個(gè)文件系統(tǒng)對應(yīng)一個(gè)分區(qū)。這種方式比較直觀，但不易改變：
1.不同的分區(qū)相對獨(dú)立，無相互聯(lián)系，各分區(qū)空間很易利用不平衡，空間不能充分利用；
2.當(dāng)一個(gè)文件系統(tǒng)／分區(qū)已滿時(shí)，無法對其擴(kuò)充，只能采用重新分區(qū)／建立文件系統(tǒng)，非常麻煩；或把分區(qū)中的數(shù)據(jù)移到另一個(gè)更大的分區(qū)中；或采用符號(hào)連接的方式使用其它分區(qū)的空間。
3.如果要把硬盤上的多個(gè)分區(qū)合并在一起使用，只能采用再分區(qū)的方式，這個(gè)過程需要數(shù)據(jù)的備份與恢復(fù)。
當(dāng)采用LVM時(shí)，情況有所不同：
1.硬盤的多個(gè)分區(qū)由LVM統(tǒng)一為卷組管理，可以方便的加入或移走分區(qū)以擴(kuò)大或減小卷組的可用容量，充分利用硬盤空間；
2.文件系統(tǒng)建立在邏輯卷上，而邏輯卷可根據(jù)需要改變大小(在卷組容量范圍內(nèi))以滿足要求；
3.文件系統(tǒng)建立在LVM上，可以跨分區(qū)，方便使用；
1.2.2 大系統(tǒng)使用LVM的益處
在使用很多硬盤的大系統(tǒng)中，使用LVM主要是方便管理、增加了系統(tǒng)的擴(kuò)展性。
在一個(gè)有很多不同容量硬盤的大型系統(tǒng)中，對不同的用戶的空間分配是一個(gè)技巧性的工作，要在用戶需求與實(shí)際可用空間中尋求平衡。
用戶／用戶組的空間建立在LVM上，可以隨時(shí)按要求增大，或根據(jù)使用情況對各邏輯卷進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)系統(tǒng)空間不足而加入新的硬盤時(shí)，不必把用戶的數(shù)據(jù)從原硬盤遷移到新硬盤，而只須把新的分區(qū)加入卷組并擴(kuò)充邏輯卷即可。同樣，使用LVM可以在不停服務(wù)的情況下。把用戶數(shù)據(jù)從舊硬盤轉(zhuǎn)移到新硬盤空間中去。
2 LVM構(gòu)成
LVM的結(jié)構(gòu)簡圖如下：
hda1 hdc1 sdc (PV:s 物理卷，一般為分區(qū)或整個(gè)硬盤)
\ ｜ /
\ ｜ /
diskvg (VG 卷組由物理卷組成)
/ | \
/ | \
usrlv rootlv varlv (LV:s 邏輯卷在卷組上創(chuàng)建)
| | |
ext2 reiserfs xfs (建立在邏輯卷上的文件系統(tǒng))
2.1 卷組volume group (VG)
卷組是LVM中最高抽象層，是由一個(gè)或多個(gè)物理卷所組成的存儲(chǔ)器池。
2.2 物理卷physical volume (PV)
典型的物理卷是硬盤分區(qū)，但也可以是整個(gè)硬盤或已創(chuàng)建的Software RAID 卷。
2.3 邏輯卷logical volume (LV)
邏輯卷相當(dāng)于非LVM系統(tǒng)中的分區(qū)，它在卷組上建立，是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的塊設(shè)備，可以在其上建立文件系統(tǒng)。
2.4 物理塊physical extent (PE)
物理卷按大小相等的“塊”為單位存儲(chǔ)，塊的大小與卷組中邏輯卷塊的大小相同。
2.5 邏輯塊logical extent (LE)
邏輯卷按“塊”為單位存儲(chǔ)，在一卷組中的所有邏輯卷的塊大小是相同的。
2.6 總述
例子：有一個(gè)卷組VG1，它的物理塊大小為4MB。在這個(gè)卷組中為2個(gè)硬盤分區(qū)：/dev/hda1與/dev/hdb1，它們分別成為物理卷PV1與PV2。物理卷將按4MB為單位分塊，如PV1與PV2分別可分為99與248塊。在VG1上建立邏輯卷，它的大小可在1至347(99+248)塊之間。當(dāng)建立邏輯卷時(shí)，會(huì)建立邏輯塊與物理塊的一一映射關(guān)系。
2.7 映射模式 (linear/striped)
在建立邏輯卷時(shí)，可以選擇邏輯塊與物理塊映射的策略：
1.線性映射－將把一定范圍的物理塊按順序分配給邏輯卷，如 LV的LE 1 – 99映射到PV1，LE 100 – 347映射到PV2。
2.交錯(cuò)模式－將把邏輯塊交錯(cuò)映射到不同的物理卷中，如 LV的LE 1映射為PV1的PE1，LE 2映射為PV2的PE1，LE 3映射為PV1的PE2...。這種方式可以提高邏輯卷的性能，但是采用這種方式建立的邏輯卷將不能在它們所在的物理卷中擴(kuò)展。
2.8 Snapshots (快照)
LVM提供了一個(gè)非常好的特性：snapshots。它允許管理員建立一個(gè)塊設(shè)備：該設(shè)備是一邏輯卷在某一時(shí)刻凍結(jié)的精確拷貝。這個(gè)特性通常用于批處理過程(如備份)需要處理邏輯卷，但又不能停止系統(tǒng)。當(dāng)操作完成時(shí)，snapshot設(shè)備可以被移除。這個(gè)特性要求在建立snapshot設(shè)備時(shí)邏輯卷處于相容狀態(tài)。
3 LVM的一般操作
3.1 建立PV
為把一個(gè)磁盤或分區(qū)作為PV，首先應(yīng)使用 pvcreate 對其初始化，如對IDE硬盤/dev/hdb，
"使用整個(gè)磁盤，
# pvcreate /dev/hdb
這將在磁盤上建立VG的描述符。
"使用磁盤分區(qū)，如/dev/hdb1。
使用fdisk 的t 命令把/dev/hda1的分區(qū)類型設(shè)為0x8e，然后運(yùn)行：
# pvcreate /dev/hdb1
這將在分區(qū)/dev/hda1上建立VG的描述符。
PV初始化命令pvcreate的一般用法為：
pvcreate PV1 [ PV2 ... ]
它的參數(shù)可以是整個(gè)磁盤、分區(qū)，也可以是一loop設(shè)備。
3.2 建立VG
在使用pvcreate 建立了PV后，可以用vgcreate 建立卷組，如有PV1、PV2分別是/dev/hda1與/dev/hdb1，使用
# vgcreate testvg /dev/hda1 /dev/hdb1
將建立一個(gè)名為testvg的卷組，它由兩個(gè)PV：/dev/hda1與/dev/hdb1組成。vgcreate的一般用法為：
# vgcreate [options] VG_name PV1 [PV2 ...]
其中的可選項(xiàng)包括設(shè)置VG最大支持的LV數(shù)、PE大小(缺省為4MB)等。
注意：當(dāng)使用devfs系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)使用設(shè)備的全名而不能是Symbol Link，如對上例應(yīng)為：
# vgcreate testvg /dev/ide/host0/bus0/target0/lun0/part1\
/dev/ide/host0/bus0/target1/lun0/part1
3.3 激活VG
在被激活之前，VG與LV是無法訪問的，這時(shí)可用命令：
# vgchange -a y testvg
激活所要使用的卷組。當(dāng)不再使用VG時(shí)，可用
＃ vgchange -a n testvg
使之不再可用。
vgchange可用來設(shè)置VG的一些參數(shù)，如是否可用( -a [y|n]選項(xiàng))、支持最大邏輯卷數(shù)等。
3.4 移除VG
在移除一卷組前應(yīng)確認(rèn)卷組中不再有邏輯卷，首先休眠卷組：
# vgchange -a n testvg
然后可用vgremove移除該卷組：
# vgremove testvg
3.5 為VG增加新PV
當(dāng)卷組空間不足時(shí)，可以加入新的物理卷來擴(kuò)大容量，這時(shí)可用命令vgextend，如
# vgextend testvg /dev/hdc1
其中/dev/hdc1是新的PV，當(dāng)然在這之前，它應(yīng)使用pvcreate初始化。
3.6 從VG移除PV
在移除PV之前，應(yīng)確認(rèn)該P(yáng)V沒用被LV使用，這可用命令pvdisplay查看，如：
# pvdisplay /dev/hda1
--- Physical volume ---
PV Name /dev/hda1
VG Name testvg
PV Size 1.95 GB / NOT usable 4 MB [LVM: 122 KB]
PV# 1
PV Status available
Allocatable yes (but full)
Cur LV 1
PE Size (KByte) 4096
Total PE 499
Free PE 0
Allocated PE 499
PV UUID Sd44tK-9IRw-SrMC-MOkn-76iP-iftz-OVSen7
如這個(gè)PV仍在被使用，則應(yīng)把數(shù)據(jù)傳移到其它PV上。在確認(rèn)它未被使用后，可用命令vgreduce把它從VG中刪除，如：
# vgreduce testvg /dev/hda1
3.7 創(chuàng)建LV
在創(chuàng)建邏輯卷前，應(yīng)決定LV使用哪些PV，這可用命令vgdisplay與pvdisplay查看當(dāng)前卷組與PV的使用情況。在已有的卷組上創(chuàng)建邏輯卷使用命令lvcreate，如：
# lvcreate -L1500 -ntestlv testvg
將在卷組testvg上建立一個(gè)1500MB的線性LV，其命名為testlv，對應(yīng)的塊設(shè)備為/dev/testvg/testlv。
# lvcreate -i2 -I4 -l100 -nanothertestlv testvg
將在卷組testvg上建立名為anothertestlv的LV，其大小為100LE，采用交錯(cuò)方式存放，交錯(cuò)值為2，塊大小為4KB。
如果需要LV使用整個(gè)VG，可首先用vgdisplay 查找 Total PE 值，然后在運(yùn)行l(wèi)vcreate時(shí)指定，如：
# vgdisplay testvg | grep "Total PE"
Total PE 10230
# lvcreate -l 10230 testvg -n mylv
將使用卷組testvg的全部空間創(chuàng)建邏輯卷mylv。
在創(chuàng)建邏輯卷后，就可在其上創(chuàng)建文件系統(tǒng)并使用它。
命令lvcreate的常用方法：
lvcreate [options] -n 邏輯卷名 卷組名 [PV1 ... ]
其中的常用可選項(xiàng)有：
"-i Stripes ：采用交錯(cuò)(striped)方式創(chuàng)建LV，其中Stripes指卷組中PV的數(shù)量。
"-I Stripe_size ：采用交錯(cuò)方式時(shí)采用的塊大小(單位為KB)，Stripe_size必須為2的指數(shù)：2N ，N=2,3...9。
"-l LEs ：指定LV的邏輯塊數(shù)。
"-L size ：指定LV的大小，其后可以用K、M、G表示KB、MB、GB。
"-s ：創(chuàng)建一已存在LV的snapshot卷。
"-n name ：為LV指定名稱。
3.8 刪除LV
為刪除一個(gè)邏輯卷，必須首先從系統(tǒng)卸載其上的文件系統(tǒng)，然后可用lvremove刪除，如：
# umount /dev/testvg/testlv
# lvremove /dev/testvg/testlv
lvremove -- do you really want to remove "/dev/testvg/testlv"? [y/n]: y
lvremove -- doing automatic backup of volume group "testvg"
lvremove -- logical volume "/dev/testvg/testlv" successfully removed
3.9 擴(kuò)展LV
為邏輯卷增加容量可用使用lvextend，即可以指定要增加的尺寸也可以指定擴(kuò)容后的尺寸，如
# lvextend -L12G /dev/testvg/testlv
lvextend -- extending logical volume "/dev/testvg/testlv" to 12 GB
lvextend -- doing automatic backup of volume group "testvg"
lvextend -- logical volume "/dev/testvg/testlv" successfully extended
將擴(kuò)大邏輯卷testlv的容量為12GB。
# lvextend -L+1G /dev/testvg/testlv
lvextend -- extending logical volume "/dev/testvg/testlv" to 13 GB
lvextend -- doing automatic backup of volume group "testvg"
lvextend -- logical volume "/dev/testvg/testlv" successfully extended
將為LV testlv再增大容量1GB至13GB。
為LV擴(kuò)容的一個(gè)前提是：LV所在的VG有足夠的空閑存儲(chǔ)空間可用。
在為LV擴(kuò)容之后，應(yīng)同時(shí)為LV之上的文件系統(tǒng)擴(kuò)容，使二者相匹配。對不同的文件系統(tǒng)有相對應(yīng)的擴(kuò)容方法。
3.9.1 ext2/ext3
除非內(nèi)核已有ext2online 補(bǔ)丁，否則在改變ext2/ext3文件系統(tǒng)的大小時(shí)應(yīng)卸載它：
# umount /dev/testvg/testlv
# resize2fs /dev/testvg/testlv
# mount /dev/testvg/testlv /home
這里假設(shè)testlv安裝點(diǎn)為/home。在es2fsprogs-1.19或以上版本中包含resize2fs命令。
在LVM發(fā)行包中有一個(gè)稱為e2fsadm的工具，它同時(shí)包含了lvextend與resize2fs的功能，如：
# e2fsadm -L+1G /dev/testvg/testlv
等價(jià)于下面兩條命令：
# lvextend -L+1G /dev/testvg/testlv
# resize2fs /dev/testvg/testlv
但用戶仍需首先卸載文件系統(tǒng)。
3.9.2 reiserfs
與ext2不同，Reiserfs不必卸載文件系統(tǒng)，如：
# resize_reiserfs -f /dev/testvg/testvl
3.9.3 xfs
SGI XFS文件系統(tǒng)必須在安裝的情況下才可改變大小，并且要使用安裝點(diǎn)而不是塊設(shè)備，如：
# xfs_growfs /home
3.10 縮小LV
邏輯卷可擴(kuò)展同樣也可縮小，但應(yīng)在縮小LV之前首先減小文件系統(tǒng)，否則將可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失。
3.10.1 ext2/ext3
可以使用LVM的工具e2fsadm操作，如：
# umount /home
# e2fsadm -L-1G /dev/testvg/testvl
# mount /home
如果采用resize2fs，就必須知道縮少后卷的塊數(shù)：
# umount /home
# resize2fs /dev/testvg/testvl 524288
# lvreduce -L-1G /dev/testvg/testvl
# mount /home
3.10.2 reiserfs
在縮小reiserfs時(shí)，應(yīng)首先卸載它，如：
# umount /home
# resize_reiserfs -s-1G /dev/testvg/testvl
# lvreduce -L-1G /dev/testvg/testvl
# mount -treiserfs /dev/testvg/testvl /home
3.10.3 xfs
無法實(shí)現(xiàn)。
3.11 在PV間轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù)
若要把一個(gè)PV從VG中移除，應(yīng)首先把其上所有活動(dòng)PE中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到其它PV上，而新的PV必須是本VG的一部分，有足夠的空間。如要把PV1:/dev/hda1上的數(shù)據(jù)移到PV2:/dev/sda1上可用命令：
# pvmove /dev/hdb1 /dev/sdg1
如果在該P(yáng)V之上的LV采用交錯(cuò)方式存放，則這個(gè)轉(zhuǎn)移過程不能被打斷。
建議在轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù)之前備份LV中的數(shù)據(jù)。
3.12 系統(tǒng)啟動(dòng)／關(guān)閉
"為使系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)可自動(dòng)激活并使用LVM，可將以下幾行添加到啟動(dòng) rc 腳本中：
/sbin/vgscan
/sbin/vgchange -a y
這些行將瀏覽所有可用的卷組并激活它們。要注意的是，它們應(yīng)在安裝卷組上的文件系統(tǒng)操作之前被執(zhí)行，否則將無法正常安裝文件系統(tǒng)。
"在系統(tǒng)關(guān)機(jī)時(shí)，要關(guān)閉LVM，這可將以下這行添加到關(guān)機(jī) rc 腳本中，并確保它在卸裝了所有文件系統(tǒng)后執(zhí)行：
/sbin/vgchange -a n
4 磁盤分區(qū)問題
4.1 一個(gè)磁盤上的多個(gè)分區(qū)
LVM允許PV建立在幾乎所有塊設(shè)備上，如整個(gè)硬盤、硬盤分區(qū)、Soft RAID：
# pvcreate /dev/sda1
# pvcreate /dev/sdf
# pvcreate /dev/hda8
# pvcreate /dev/hda6
# pvcreate /dev/md1
所以在一塊硬盤上可以有多個(gè)PV／分區(qū)，但一般建議一塊硬盤上只有一個(gè)PV：
"便于管理，易于處理錯(cuò)誤
"避免交錯(cuò)方式中性能下降。LVM不能辨別兩個(gè)PV是否在同一硬盤上，故當(dāng)采用交錯(cuò)方式時(shí)，會(huì)導(dǎo)致性能更差。
但在某些情況下可采用：
"把已存在的系統(tǒng)合并到LVM中。在一個(gè)只有少數(shù)硬盤的系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)換為LVM時(shí)需在在各分區(qū)之間轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù)。
"把一個(gè)大硬盤分給不同的VG使用。
當(dāng)一個(gè)VG的有不同的PV在同一硬盤時(shí)，創(chuàng)建交錯(cuò)方式的LV時(shí)應(yīng)注意使用哪一個(gè)PV。
4.2 Sun disk labels
僅在SUN的SPARC系統(tǒng)中有此問題。
5 建立LVM用例
在本節(jié)中，將在3塊SCSI硬盤：/dev/sda，/dev/sdb，/dev/sdc上按步建立LVM。
5.1 準(zhǔn)備分區(qū)
首先要做的是初始化硬盤，建立PV，這將會(huì)刪除硬盤上的原有數(shù)據(jù)。在此，用整個(gè)硬盤為PV：
# pvcreate /dev/sda
# pvcreate /dev/sdb
# pvcreate /dev/sdc
pvcreate在每個(gè)硬盤的起始端建立卷組描述區(qū)( volume group descriptor area, VGDA)。
5.2 創(chuàng)建卷組
利用上面三個(gè)PV建立卷組：
# vgcreate test_vg /dev/sda /dev/sdb /dev/sdc/
然后可用vgdisplay 查看／驗(yàn)證卷組的信息：
# vgdisplay
--- Volume Group ---
VG Name test_vg
VG Access read/write
VG Status available/resizable
VG # 1
MAX LV 256
Cur LV 0
Open LV 0
MAX LV Size 255.99 GB
Max PV 256
Cur PV 3
Act PV 3
VG Size 1.45 GB
PE Size 4 MB
Total PE 372
Alloc PE / Size 0 / 0
Free PE / Size 372/ 1.45 GB
VG UUID nP2PY5-5TOS-hLx0-FDu0-2a6N-f37x-0BME0Y
其中最重要的前三條要正確，且VS size是以上三個(gè)硬盤容量之和。
5.3 建立LV
在確定卷組test_vg正確后，就可在其上創(chuàng)建LV。LV的大小可在VG大小范圍內(nèi)任意選擇，如同在硬盤上分區(qū)。
5.3.1 建立線性方式LV
在test_vg上建立一個(gè)大小為1GB的線性方式LV：
# lvcreate -L1G -ntest_lv test_vg
lvcreate -- doing automatic backup of "test_vg"
lvcreate -- logical volume "/dev/test_vg/test_lv" successfully created
5.3.2 建立交錯(cuò)方式LV
在test_vg上建立一個(gè)大小為1GB的交錯(cuò)方式LV，交錯(cuò)參數(shù)為4KB：
# lvcreate -i3 -I4 -L1G -ntest_lv test_vg
lvcreate -- rounding 1048576 KB to stripe boundary size 1056768 KB / 258 PE
lvcreate -- doing automatic backup of "test_vg"
lvcreate -- logical volume "/dev/test_vg/test_lv" successfully created
注意：如果使用 -i2參數(shù)，則LV將僅使用test_vg中的兩塊硬盤。
5.4 建立文件系統(tǒng)
在LV test_lv創(chuàng)建后，就可在其上建立文件系統(tǒng)，
如，ext2/ext3系統(tǒng)：
# mke2fs /dev/test_vg/test_lv
如，reiserfs：
＃ mkreiserfs /dev/test_vg/test_lv
5.5 測試文件系統(tǒng)
安裝LV：
# mount /dev/test_vg/test_lv /mnt
# df
Filesystem 1k-blocks Used Available Use% Mounted on
/dev/hda1 1311552 628824 616104 51% /
/dev/test_vg/test_lv 1040132 20 987276 0% /mnt
則可以通過/mnt訪問LV。
6 使用snapshot 做備份
例如我們要對卷組"test_vg"每晚進(jìn)行數(shù)據(jù)庫備份，就要采用snapshot類型的卷組。這種卷組是其它卷組的一個(gè)只讀拷貝，它含有在創(chuàng)建snapshot卷組時(shí)原卷組的所有數(shù)據(jù)，這意味你可以備份這個(gè)卷組而不用擔(dān)心在備份過程中數(shù)據(jù)會(huì)改變，也不需要暫時(shí)關(guān)閉數(shù)據(jù)庫卷以備份。
6.1 建立snapshot卷
一個(gè)snapshot卷可大可小，但必須有足夠的空間存放所有在本snapshot卷生存期間改變的數(shù)據(jù)，一般最大要求是原卷組的1.1倍。如空間不夠，snapshot卷將不能使用。
# lvcreate -L592M -s -n dbbackup /dev/test_vg/databases
lvcreate -- WARNING: the snapshot must be disabled if it gets full
lvcreate -- INFO: using default snapshot chunk size of 64 KB for "/dev/test_vg/dbbackup"
lvcreate -- doing automatic backup of "test_vg"
lvcreate -- logical volume "/dev/test_vg/dbbackup" successfully created
6.2 安裝snapshot卷
現(xiàn)在可以安裝該卷：
# mkdir /mnt/test_vg/dbbackup
# mount /dev/test_vg/dbbackup /mnt/test_vg/dbbackup
mount: block device /dev/test_vg/dbbackup is write-protected, mounting read-only
從上面可以看出，snapshot卷是只讀的。
當(dāng)使用XFS文件系統(tǒng)時(shí)，mount命令要使用nouuid與norecovery選項(xiàng)：
# mount /dev/test_vg/dbbackup /mnt/test_vg/dbbackup -o nouuid,norecovery,ro
6.3 備份數(shù)據(jù)
如采用tar向磁帶備份：
# tar -cf /dev/rmt0 /mnt/test_vg/dbbackup
6.4 刪除snapshot 卷
在完成備份后，就可卸載并刪除snapshot卷。
# umount /mnt/test_vg/dbbackup
# lvremove /dev/test_vg/dbbackup
lvremove -- do you really want to remove "/dev/test_vg/dbbackup"? [y/n]: y
lvremove -- doing automatic backup of volume group "test_vg"
lvremove -- logical volume "/dev/test_vg/dbbackup" successfully removed


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