8.4 Linux中实现LVM逻辑卷与快照

Linux中实现LVM逻辑卷与快照

LVM(Logical Volumn Manager) 逻辑卷，是将一个或多个底层块设备组织一个逻辑的工具。逻辑卷可以在使用过程中动态扩大和收缩，而不影响已经存在的文件。Centos7 默认安装下，会自动将磁盘组织成逻辑卷。本节我们就来介绍如何使用逻辑卷，将包含如下内容

1. LVM 简介
2. LVM 的创建和管理

1. LVM 的简介

我们知道普通分区一旦确定之后便不能更改大小，想扩大或缩减分区，只能删除分区然后重新创建，但这势必会影响到分区上已经存在的文件。LVM 则是在物理设备(分区)的基础上添加了一层逻辑层，以达到可以动态更改容量的目的。对于那些实现无法确定磁盘使用量的情况，LVM 提供了很大的便利。但是额外的逻辑层使得 LVM 在数据恢复上变的更加困难。因此觉得LVM好的和感觉差的差不多对半开。

LVM 物理结构

LVM 的物理结构如下图所示

1. 每个物理设备首先被组织成 PV(Physical Volume)
2. 多个 PV 合并组成 VG(Volume Group) 逻辑卷组，统一进行管理，VG 可以动态增加和删除 PV 以扩大或收缩容量
3. PE(Physical Extent) 是 VG 容量分配的基本单元
4. LV(Logical Volume) 包含特定数量的 PE，构成逻辑上的分区，可动态调整包含的PE 数，以达到动态调整分区容量的目的；包含在 LV 中的PE 称为 LE

LVM 创建过程

因此逻辑卷的创建，首先需要将物理设备创建为 PV，将多个 PV 创建为 VG，然后在 VG 的基础上创建 LV，LV 即是可以用来创建文件系统并挂载使用的逻辑分区。整个过程即 pv --> vg --> lv。LVM 由内核模块 dm, device mapper(设备映射组件)提供。下面是 pv,vg,lv 一众命令的概览。

LV 的设备文件

一个逻辑卷 LV 的设备有三个，其中两个是便于访问的软连接

1. /dev/dm-#: LV 实际上的设备文件
2. /dev/VG_NAME/LV_NAME: 指向 dm-# 的软连接
3. /dev/mapper/VG_NAME-LV_NAME: 指向 dm-# 的软连接

2. LVM 管理

下面我们开始学习pv，vg，lv 一众命令

2.1 PV 管理

pvs|pvdisplays [pv_device]

• 作用: 显示系统上所有 pv 的基本信息
• pv_device: pv 所在设备的设备文件名，显示特定 PV 信息；可选，默认显示所有 PV

pvcreate /dev/DEVICE

• 作用: 创建 PV

pvremove pv_device

• 作用: 删除 PV
• pv_device: pv 所在设备的设备文件名

2.2 VG 管理

vgs|vgdisplays [vg_name]

• 作用: 显示系统上所有 vg 的基本信息
• vg_name: 卷组名，可选，默认显示所有卷组

vgcreate [-s #] vg_name pv_device....

• 作用: 创建卷组
• -s: 指定PE 大小，默认4M，可用单位 kKmMgGtTpPeE
• vg_name: 卷组名
• pv_device: pv 所在设备，可多个

vgextend vg_name pv_device....

• 作用: 向 vg 添加 pv

vgreduce vg_name pv_device....

• 作用: 从 vg 删除 pv

vgremove vg_name

• 作用: 删除整个卷组

2.3 LV 管理

lv 的扩大或缩减不仅要调整 lv 自身大小，还需要调整 lv 上的文件系统大小。

lv 创建和删除

lvs|lvdisplays [lv_device]

• 作用: 显示系统上所有 lv 的基本信息
• lv_device: 逻辑卷lv 的设备文件；可选，默认显示所有 lv

lvcreate -L #[mMgGtT] -n lv_name vg_name:

• 作用: 在特定卷组内创建 lv
• -L: 指定 lv 的大小
• -n: 指定 lv 的名称

lvremove /dev/VG_NAME/LV_NAME

• 作用: 删除 lv
• 附注: 删除前需先卸载文件系统

扩展逻辑卷：

扩展逻辑卷，首先需要调整逻辑卷大小，然后需要调整文件系统大小，相关命令如下

lvextend -L [+]#[mMgGtT] /dev/VG_NAME/LV_NAME

• 作用: 扩展逻辑卷容量
• -L: 指定逻辑卷大小，+ 表示增加多少，没有+直接指定变更后的总大小
• eg:
  • lvextend -L 4G /dev/myvg/mylv
  • lvextend -L +2G /dev/myvg/mylv

resize2fs /dev/myvg/mylv [size]

• 作用: 调整文件系统大小
• size: 指定调整后大小，默认使用所有分区空间，单位有mMgGtT

缩减逻辑卷

缩减逻辑卷很危险，必需离线操作，大体上需要经过如下步骤:

1. 先确定缩减后的目标大小；并确保对应的目标逻辑卷大小中有足够的空间可容纳原有所有数据；
2. 卸载文件系统: umount /dev/VG_NAME/LV_NAME
3. 文件系统强制检测: e2fsck -f
4. 缩减文件系统大小: resize2fs DEVICE #
5. 缩减逻辑卷大小: lvreduce -L [-]#[mMgGtT] /dev/VG_NAME/LV_NAME
6. 重新挂载文件系统: mount

lvreduce -L [-]#[mMgGtT] /dev/VG_NAME/LV_NAME

• 作用: 缩减逻辑卷容量
• -L: 指定逻辑卷大小，- 表示减少多少，没有-直接指定变更后的总大小

创建快照卷：

lvcreate -L #[mMgGtT] -p r -s -n 快照卷 原卷

• 作用: 创建 lv 的快照卷
• -L #[mMgGtT]: 指定快照卷大小
• -n: 指定快照卷名称
• -s: 指明创建快照卷
• -p r: 设置只读
• 注意：快照卷是对某逻辑卷进行的，因此必须跟目标逻辑卷在同一个卷组中；无须指明卷组；

练习

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练习1：创建一个至少有两个PV组成的大小为20G的名为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/sdb
> pvcreate /dev/sdc
> vgcreate -s 16M testvg /dev/sdb /dev/sdc
> lvcreate -L 5G -n testlv testvg
> mkfs -t ext4 /dev/testvg/testlv
> mount /dev/testvg/testlv /users

练习2： 新建用户archlinux，要求其家目录为/users/archlinux，而后su切换至archlinux用户，复制/etc/pam.d目录至自己的家目录；
> useradd archlinux -d /users/archlinux
> echo "aaaa"|password archlinux --stdin
> cp -r /etc/pam /users/archlinux

练习3：扩展testlv至7G，要求archlinux用户的文件不能丢失；
> lvextend -L +20M /dev/testvg/testlv
> resize2fs /dev/testvg/testlv

练习4：收缩testlv至3G，要求archlinux用户的文件不能丢失；
> umount /user
> fsck -t ext4 -f /dev/testvg/testlv
> resize2fs /dev/testvg/testlv 30M
> lvreduce -L 30M /dev/testvg/testlv
> mount /dev/testvg/testlv /user/archlinux

练习5：对testlv创建快照，并尝试基于快照备份数据，验正快照的功能；