LinuxLVM的使用詳解

1、Linux LVM的使用詳解摘要：Linux用戶安裝Linux操作系統(tǒng)時(shí)遇到的一個(gè)最常見的難以決定的問題就 是如何正確地給評(píng)估各分區(qū)大小，以分配合適的硬盤空間。而遇到出現(xiàn)某個(gè)分區(qū)空間耗盡時(shí) 解決的方法通常是使用符號(hào)鏈接，或者使用調(diào)整分區(qū)大小的工具（比如Patition Magic等,但這都 只是暫時(shí)解決辦法，沒有根本解決問題。隨著Linux的邏輯盤卷管理功能的出現(xiàn)，這些問題 都迎刃而解，本文就深入討論LVM技術(shù)，使得用戶在無需停機(jī)的情況下方便地調(diào)整各個(gè)分區(qū)大 小。一、前言每個(gè)Linux使用者在安裝Linux時(shí)都會(huì)遇到這樣的困境：在為系統(tǒng)分區(qū)時(shí)，如何 精確評(píng)估和分配各個(gè)硬盤分區(qū)的容量，因?yàn)橄到y(tǒng)管

2、理員不但要考慮到當(dāng)前某個(gè)分區(qū) 需要的容量，還要預(yù)見該分區(qū)以后可能需要的容量的最大值。因?yàn)槿绻烙?jì)不準(zhǔn)確 當(dāng)遇到某個(gè)分區(qū)不夠用時(shí)管理員可能甚至要備份整個(gè)系統(tǒng)、清除硬盤、重新對(duì)硬盤 分區(qū)，然后恢復(fù)數(shù)據(jù)到新分區(qū)。雖然現(xiàn)在有很多動(dòng)態(tài)調(diào)整磁盤的工具可以使用，例如Partation Magic等等，但是 它并不能完全解決問題，因?yàn)槟硞€(gè)分區(qū)可能會(huì)再次被耗盡；另外一個(gè)方面這需要重新 引導(dǎo)系統(tǒng)才能實(shí)現(xiàn)，對(duì)于很多關(guān)鍵的服務(wù)器，停機(jī)是不可接受的，而且對(duì)于添加新硬盤 希望一個(gè)能跨越多個(gè)硬盤驅(qū)動(dòng)器的文件系統(tǒng)時(shí)，分區(qū)調(diào)整程序就不能解決問題。因此完美的解決方法應(yīng)該是在零停機(jī)前提下可以自如對(duì)文件系統(tǒng)的大小進(jìn)行調(diào)整，可以方便實(shí)

3、現(xiàn)文件系統(tǒng)跨越不同磁盤和分區(qū)。幸運(yùn)的是Linux提供的邏輯盤卷管理（LVM,Logical Volume Manager機(jī)制就是一個(gè)完美的解決方案。LVM是邏輯盤卷管理（Logical Volume Manager的簡稱，它是Linux環(huán)境下對(duì)磁盤分區(qū)進(jìn)行 管理的一種機(jī)制,LVM是建立在硬盤和分區(qū)之上的一個(gè)邏輯層，來提高磁盤分區(qū)管理 的靈活性。通過LVM系統(tǒng)管理員可以輕松管理磁盤分區(qū)，如:將若干個(gè)磁盤分區(qū)連 接為一個(gè)整塊的卷組（volume group,形成一個(gè)存儲(chǔ)池。管理員可以在卷組上隨意創(chuàng) 建邏輯卷組（logical volumes,并進(jìn)一步在邏輯卷組上創(chuàng)建文件系統(tǒng)。管理員通過 LVM可以

4、方便的調(diào)整存儲(chǔ)卷組的大小，并且可以對(duì)磁盤存儲(chǔ)按照組的方式進(jìn)行命 名、管理和分配，例如按照使用用途進(jìn)行定義：“development “sales而不是使用物 理磁盤名“sd和"sdbf而且當(dāng)系統(tǒng)添加了新的磁盤，通過LVM管理員就不必將磁 盤的文件移動(dòng)到新的磁盤上以充分利用新的存儲(chǔ)空間，而是直接擴(kuò)展文件系統(tǒng)跨越 磁盤即可。二、LVM基本術(shù)語前面談到，LVM是在磁盤分區(qū)和文件系統(tǒng)之間添加的一個(gè)邏輯層，來為文件系統(tǒng) 屏蔽下層磁盤分區(qū)布局，提供一個(gè)抽象的盤卷，在盤卷上建立文件系統(tǒng)。首先我們討 論以下幾個(gè)LVM術(shù)語：初理存儲(chǔ)介質(zhì)（The physical media這里指系統(tǒng)的存儲(chǔ)設(shè)備：硬盤，

5、如:/dev/hda、/dev/sda等等,是存儲(chǔ)系統(tǒng)最低層的存儲(chǔ)單元。初理卷（physical volume物理卷就是指硬盤分區(qū)或從邏輯上與磁盤分區(qū)具有同樣功能的設(shè)備（如RAID,是LVM的基本存儲(chǔ)邏輯塊，但和基本的物理存儲(chǔ)介質(zhì)（如分區(qū)、磁盤等比較，卻包含有與LVM相關(guān)的管理參數(shù)。售組（Volume GroupLVM卷組類似于非LVM系統(tǒng)中的物理硬盤，具由物理卷組成?？梢栽诰斫M上 創(chuàng)建一個(gè)或多個(gè)“LVM分區(qū)”邏輯卷,LVM卷組由一個(gè)或多個(gè)物理卷組成。知輯卷(logical volumeLVM的邏輯卷類似于非LVM系統(tǒng)中的硬盤分區(qū)，在邏輯卷之上可以建立文件 系統(tǒng)(比如/home或者/usr等。

6、PE(physical extent每一個(gè)物理卷被劃分為稱為PE(Physical Extents的基本單元，具有唯一編號(hào)的PE是可以被LVM尋址的最小單元。PE的大小是可配置的，默認(rèn)為 4MB。2E(logical extent邏輯卷也被劃分為被稱為LE(Logical Extents的可被尋址的基本單位。在同一個(gè)卷組中，LE的大小和PE是相同的，并且一一對(duì)應(yīng)。首先可以看到，物理卷(PV被由大小等同的基本單元PE組成。一個(gè)卷組由一個(gè)或多個(gè)物理卷組成，從上圖可以看到，PE和LE有著一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。邏輯卷建立在卷組上。邏輯 卷就相當(dāng)于非LVM系統(tǒng)的磁盤分區(qū)，可以在其上創(chuàng)建文件系統(tǒng)。下圖是磁盤分區(qū)

7、、卷組、邏輯卷和文件系統(tǒng)之間的邏輯關(guān)系的示意圖：和非LVM系統(tǒng)將包含分區(qū)信息的元數(shù)據(jù)保存在位于分區(qū)的起始位置的分區(qū)表中一樣，邏輯卷以及卷組相關(guān)的元數(shù)據(jù)也是保存在位于物理卷起始處的VGDA(卷組描述符區(qū)域中。VGDA包括以下內(nèi)容：PV描述符、VG描述符、LV描述符、和一 些PE描述符。系統(tǒng)啟動(dòng)LVM時(shí)激活VG,并將VGDA加載至內(nèi)存，來識(shí)別LV的實(shí)際物理存儲(chǔ) 位置。當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)行I/O操作時(shí)，就會(huì)根據(jù)VGDA建立的映射機(jī)制來訪問實(shí)際的物理 位置。三、安裝LVM首先確定系統(tǒng)中是否安裝了 lvm工具：rootwww root# rpm pa|grep lvmlvm-1.0.3-4如果命令結(jié)果輸入類似于上

8、例，那么說明系統(tǒng)已經(jīng)安裝了 LVM管理工具；如果 命令沒有輸出則說明沒有安裝 LVM管理工具，則需要從網(wǎng)絡(luò)下載或者從光盤裝 LVM rpm工具包。安裝了 LVM的RPM軟件包以后，要使用LVM還需要配置內(nèi)核支持LVM。 RedHat默認(rèn)內(nèi)核是支持LVM的，如果需要重新編譯內(nèi)核，則需要在配置內(nèi)核時(shí)，進(jìn)入 Multi-device Support (RAID and LVM 子菜單,選中以下兩個(gè)選項(xiàng)：* Multiple devices driver support (RAID and LVM<*> Logical volume manager (LVM Support然后重新編譯內(nèi)核

9、，即可將LVM的支持添加到新內(nèi)核中。為了使用LVM,要確保在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)激活LVM,幸運(yùn)的是在RedHat7.0以后的版本，系統(tǒng)啟動(dòng)腳本已經(jīng)具有對(duì)激活LVM的支持，在/etc/rc.d/rc.sysinit中有以下內(nèi)容# LVM initializationif -e /proc/lvm -a -x /sbin/vgchange -a -f/etc/lvmtab ; thenaction $"Setting up Logical Volume Management:" /sbin/vgscan && /sbin/vgchange-a yfi其中關(guān)鍵是兩個(gè)命令，

10、vgscan命令實(shí)現(xiàn)掃描所有磁盤得到卷組信息，并創(chuàng)建文件 卷組數(shù)據(jù)文件/etc/lvmtab和/etc/lvmtab.d/*;vgchange -a y命令激活系統(tǒng)所有卷組。四、創(chuàng)建和管理LVM要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)LVM系統(tǒng)，一般需要經(jīng)過以下步驟：1、創(chuàng)建分區(qū)使用分區(qū)工具（如:fdisk等創(chuàng)建LVM分區(qū)，方法和創(chuàng)建其他一般分區(qū)的方式是一 樣的，區(qū)別僅僅是LVM的分區(qū)類型為8e。2、創(chuàng)建物理卷創(chuàng)建物理卷的命令為pvcreate利用該命令將希望添加到卷組的所有分區(qū)或者磁 盤創(chuàng)建為物理卷。將整個(gè)磁盤創(chuàng)建為物理卷的命令為：# pvcreate /dev/hdb將單個(gè)分區(qū)創(chuàng)建為物理卷的命令為：# pvcreate

11、 /dev/hda53、創(chuàng)建卷組創(chuàng)建卷組白命令為vgcreate將使用pvcreate建立的物理卷創(chuàng)建為一個(gè)完整的卷 組：# vgcreate web_document /dev/hda5 /dev/hdbvgcreate命令第一個(gè)參數(shù)是指定該卷組的邏輯名:web_document后面參數(shù)是指 定希望添加到該卷組的所有分區(qū)和磁盤。 vgcreate在創(chuàng)建卷組web_document以外, 還設(shè)置使用大小為4 MB的PE（默認(rèn)為4MB,這表示卷組上創(chuàng)建的所有邏輯卷都以 4 MB 為增量單位來進(jìn)行擴(kuò)充或縮減。由于內(nèi)核原因，PE大小決定了邏輯卷的最大大小,4 MB的PE決定了單個(gè)邏輯卷最大容量為 2

12、56 GB,若希望使用大于256G的邏輯卷則 創(chuàng)建卷組時(shí)指定更大的PE。PE大小范圍為8 KB到512 MB,并且必須總是2的倍 數(shù)（使用-s指定,具體請(qǐng)參考 man vgcreate4、激活卷組為了立即使用卷組而不是重新啟動(dòng)系統(tǒng)，可以使用vgchange來激活卷組：# vgchange -a y web_document5、添加新的物理卷到卷組中當(dāng)系統(tǒng)安裝了新的磁盤并創(chuàng)建了新的物理卷，而要將其添加到已有卷組時(shí)，就需 要使用vgextend命令：# vgextend web_document /dev/hdc1這里/dev/hdc1是新的物理卷。6、從卷組中刪除一個(gè)物理卷要從一個(gè)卷組中刪除一個(gè)

13、物理卷，首先要確認(rèn)要?jiǎng)h除的物理卷沒有被任何邏輯 卷正在使用，就要使用pvdisplay命令察看一個(gè)該物理卷信息：如果某個(gè)物理卷正在被邏輯卷所使用，就需要將該物理卷的數(shù)據(jù)備份到其他地 方然后再刪除。刪除物理卷的命令為 vgreduce:# vgreduce web_document /dev/hda17、創(chuàng)建邏輯卷創(chuàng)建邏輯卷的命令為Ivcreate:# Ivcreate -L1500 -nwwwl web_document該命令就在卷組web_document上創(chuàng)建名字為wwwl,大小為1500M的邏輯卷， 并且設(shè)備入口為/dev/web_document/www1(web_documen叨卷組

14、名,www1為邏輯卷 名。如果希望創(chuàng)建一個(gè)使用全部卷組的邏輯卷，則需要首先察看該卷組的PE數(shù)，然 后在創(chuàng)建邏輯卷時(shí)指定：# vgdisplay web_document| grep "Total PE"Total PE 45230# lvcreate -l 45230 web_document -n www1# 、創(chuàng)建文件系統(tǒng)# 者推薦使用reisefs文件系統(tǒng)，來替代ext2和ext3:創(chuàng)建了文件系統(tǒng)以后，就可以加載并使用它：# mkdir /data/wwwroot# mount /dev/web_document/www1 /data/wwwroot如果希望系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)

15、自動(dòng)加載文件系統(tǒng)，則還需要在/etc/fstab中添加內(nèi)容：/dev/web_document/www1 /data/wwwroot reiserfs defaults 1 29、刪除一個(gè)邏輯卷刪除邏輯卷以前首先需要將其卸載，然后刪除：# umount /dev/web_document/www1# Ivremove /dev/web_document/www1Ivremove - do you really want to remove "/dev/web_document/www1"? y/n: y Ivremove - doing automatic backup o

16、f volume group "web_document”Ivremove - logical volume "/dev/web_document/www1" successfully removed 10、擴(kuò)展邏輯卷大小用慣了傳統(tǒng)調(diào)整硬盤工具的人可能會(huì)認(rèn)為文件系統(tǒng)和硬盤的分區(qū)之間是統(tǒng)一的 實(shí)際上他們之間并不是完整的整體（這也就是為什么BSD可以在一個(gè)硬盤分區(qū)里面 制作多個(gè)文件系統(tǒng)分區(qū)。想像一下帶有移動(dòng)式書架的書櫥。你可以通過移動(dòng)式書架 調(diào)整書櫥里面書籍的位置。把書當(dāng)成文件系統(tǒng)，你可以在書櫥里面放滿書籍，也可以通過移動(dòng)式書架調(diào)整書櫥的空間。當(dāng)然也可以通過書架調(diào)整書

17、櫥里面書籍存放的位 置。如下圖所示：|<- hda1>|<- hda2>|+|xxxxxxxxxxx|xxxxxx| |xxxxxxxxxxx|xxxxxx| |+硬盤分區(qū)/dev/hda1中的文件系統(tǒng)占滿了整個(gè)分區(qū)，而/dev/hda2中的文件系 統(tǒng) 只占用了 2/3左右的分區(qū)。所以在調(diào)整邏輯卷容量大小的同時(shí)也要調(diào)整在該卷上 的文件系統(tǒng)的大小，當(dāng) 要增大容量時(shí)，先調(diào)整容量，后調(diào)整文件系統(tǒng)，若要縮小容量則反之。LVM提供了方便調(diào)整邏輯卷大小的能力，擴(kuò)展邏輯卷大小的命令是 Ivextend: # Ivextend -L12G /dev/web_document/www1

18、Ivextend - extending logical volume "/dev/web_document/www1" to 12 GB Ivextend - doing automatic backup of volume group "web_document " lvextend - logical volume "/dev/web_document/www1" successfully extendeclh面的命令就實(shí)現(xiàn)將邏輯卷 wwwl的大小擴(kuò)招為12G。# lvextend -L+1G /dev/web_document

19、/www1 lvextend - extending logical volume ”/dev/web_document/www1" to 13 GB lvextend - doing automatic backup of volume group "web_document " lvextend - logical volume "/dev/web_document/www1” successfully extendeclh面的命令就實(shí)現(xiàn)將邏輯卷 wwwl的大小增加1G。增加了邏 輯卷的容量以后，就需要修改文件系統(tǒng)大小以實(shí)現(xiàn)利用擴(kuò)充的空間。筆者推薦 使用reiserfs文件系統(tǒng)來替代ext2或者