Linux逻辑卷详解

一、LVM是逻辑卷管理（Logical Volume Manager）的简称，它是建立在物理存储设备之上的一个抽象层，允许你生成逻辑存储卷,与直接使用物理存储在管理上相比,提供了更好灵活性。

二、LVM基本术语
前面谈到，LVM是在物理存储上添加的一个逻辑层，来为文件系统屏蔽下面的硬件存储设备，提供了一个抽象的盘卷，在盘卷上建立文件系统。首先我们讨论以下几个LVM术语：

* 物理存储介质（The Physical Media）
这里指系统的存储设备，如：/dev/hda1、/dev/sda等等，是存储系统最低层的存储单元。

* 物理卷（PV, Physical Volume）
物理卷就是指磁盘,磁盘分区或从逻辑上与磁盘分区具有同样功能的设备(如RAID)，是LVM的基本存储逻辑块，但和基本的物理存储介质（如分区、磁盘等）比较，却包含有与LVM相关的管理参数。当前LVM允许你在每个物理卷上保存这个物理卷的0至2份元数据拷贝.默认为1,保存在设备的开始处.为2时,在设备结束处保存第二份备份.

* 卷组（VG, Volume Group）
LVM卷组类似于非LVM系统中的物理硬盘，其由物理卷组成。可以在卷组上创建一个或多个“LVM分区”（逻辑卷），LVM卷组由一个或多个物理卷组成。

* 逻辑卷（LV, Logical Volume）
LVM的逻辑卷类似于非LVM系统中的硬盘分区，在逻辑卷之上可以建立文件系统(比如/home或者/usr等)。

*线性逻辑卷 (Linear Volumes)
一个线性逻辑卷聚合多个物理卷成为一个逻辑卷.比如,如果你有两个60GB硬盘,你可以生成120GB的逻辑卷.

*条块化的逻辑卷(Striped Logical Volumes)
当你写数据到此逻辑卷中时,文件系统可以将数据放置到多个物理卷中.对于大量连接读写操作,它能改善数据I/O效率.

*镜像的逻辑卷(Mirrored Logical Volumes)
镜像在不同的设备上保存一致的数据.数据同时被写入原设备及镜像设备.它提供设备之间的容错。

*快照卷(Snapshot Volumes)
快照卷提供在特定瞬间的一个设备虚拟映像，当快照开始时，它复制一份对当前数据区域的改变，由于它优先执行这些改变，所以它可以重构当前设备的状态。

* PE（physical extent）
每一个物理卷被划分为称为PE(Physical Extents)的基本单元，具有唯一编号的PE是可以被LVM寻址的最小单元。PE的大小是可配置的，默认为4MB。

* LE（logical extent）
逻辑卷也被划分为被称为LE(Logical Extents) 的可被寻址的基本单位。在同一个卷组中，LE的大小和PE是相同的，并且一一对应。

和非LVM系统将包含分区信息的元数据保存在位于分区的起始位置的分区表中一样，逻辑卷以及卷组相关的元数据也是保存在位于物理卷起始处的VGDA(卷组描述符区域)中。VGDA包括以下内容： PV描述符、VG描述符、LV描述符、和一些PE描述符。系统启动LVM时激活VG，并将VGDA加载至内存，来识别LV的实际物理存储位置。当系统进行I/O操作时，就会根据VGDA建立的映射机制来访问实际的物理位置

三、LVM与直接使用物理存储相比,有以下优点:

1. 灵活的容量.
当使用逻辑卷时,文件系统可以扩展到多个磁盘上,你可以聚合多个磁盘或磁盘分区成单一的逻辑卷.

2.可伸缩的存储池.
你可以使用简单的命令来扩大或缩小逻辑卷大小,不用重新格式化或分区磁盘设备.

3.在线的数据再分配.
你可以在线移动数据,数据可以在磁盘在线的情况下重新分配.比如,你可以在线更换可热插拔的磁盘.

4. 方便的设备命名
逻辑卷可以按你觉得方便的方式来起任何名称.

5.磁盘条块化.
你可以生成一个逻辑盘,它的数据可以被条块化存储在2个或更多的磁盘上.这样可以明显提升数据吞吐量.

6.镜像卷
逻辑卷提供方便的方法来镜像你的数据.

7.卷快照
使用逻辑卷,你可以获得设备快照用来一致性备份或者测试数据更新效果而不影响真实数据.

四、逻辑卷的创建：新加块硬盘给服务器

从空的硬盘sdb上创建两个分区xvdb1 500M,xvdb2 500M. 为接下来做LVM做准备.

给分区打上标示lvm，便于管理

将新创建的两个分区/dev/xvdb1 /dev/xvdb2转化成物理卷,主要是添加LVM属性信息并划分PE存储单元。

创建卷组 vgdata ,并将刚才创建好的两个物理卷加入该卷组.可以看出默认PE大小为4MB,PE是卷组的最小存储单元.可以通过 –s参数修改大小。

从物理卷vgdata上面分割500M给新的逻辑卷lvdata1.

使用mkfs.ext3命令在逻辑卷lvdata1上创建ext3文件系统.

mkfs.ext3 /dev/vgdata/lvdata1

并挂载到/data1上

mount /dev/vgdata/lvdata1 /data1

创建好的文件系统挂载信息添加到/etc/fstab里面.UUID可以通过 blkid命令查询.

五、逻辑卷的扩张

给逻辑卷增加空间并不会影响以前空间的使用，所以无需卸载文件系统，直接通过命令lvextend –L +500M /dev/vgdata/lvdata1或者lvextend –l 100M /dev/vgdata/lvdata1 给lvdata1增加100M空间（lvdata1目前是500M空间）设置完成之后，记得使用resize2fs命令来同步文件系统。

六、逻辑卷缩小

减少逻辑卷空间，步骤如下

1、先卸载逻辑卷data1

2、然后通过e2fsck命令检测逻辑卷上空余的空间。

3、使用resize2fs将文件系统减少到300M。

4、再使用lvreduce命令将逻辑卷减少到300M。

注意：文件系统大小和逻辑卷大小一定要保持一致才行。如果逻辑卷大于文件系统，由于部分区域未格式化成文件系统会造成空间的浪费。如果逻辑卷小于文件系统，哪数据就出问题了。

七、如果某一块磁盘或者分区故障了如何将数据快速转移到相同的卷组其他的空间去。

1、通过pvmove命令转移空间数据

2、通过vgreduce命令将即将坏的磁盘或者分区从卷组vgdata里面移除除去。

3、通过pvremove命令将即将坏的磁盘或者分区从系统中删除掉。

4、手工拆除硬盘或者通过一些工具修复分区

八、删除整个逻辑卷

1、先通过umount命令卸载掉逻辑卷lvdata1

2、修改/etc/fstab里面逻辑卷的挂载信息，否则系统有可能启动不起来。

3、通过lvremove 删除逻辑卷lvdata1

4、通过vgremove 删除卷组vgdata

5、通过pvremove 将物理卷转化成普通分区。

九、LVM 快照（snapshot）

快照就是将当时的系统信息记录下来，就好像照相一样，未来若有任何资料变动了，则原始资料会被移动到快照区，没有被改动的区域则由快照区与档案系统共享

左图为最初建立系统快照区的状况，LVM 会预留一个区域 (左图的左侧三个PE 区块) 作为数据存放处。此时快照区内并没有任何数据，而快照区与系统区共享所有的PE 数据，因此你会看到快照区的内容与文件系统是一模一样的。等到系统运作一阵子后，假设A 区域的数据被更动了 (上面右图所示)，则更动前系统会将该区域的数据移动到快照区，所以在右图的快照区被占用了一块PE 成为A，而其他B 到I 的区块则还是与文件系统共享！

快照区与被快照的LV 必须要在同一个VG 里

实验；