逻辑卷管理 LVM
当你发现某个文件夹满到放不下新文件时，又不能放到其他文件夹和分区，应该会想到加块儿硬盘吧。可以如何将新硬盘合并到即将满了的分区呢？LVM，逻辑卷管理（Logical Volume Manager），它是 Linux 环境下对磁盘分区进行管理的一种机制，可以提高磁盘分区的灵活性。很牛的一点是，LVM 允许在不停机的情况下伸缩文件系统的大小，这在服务器上十分重要。
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## LVM 的几个概念
- 物理存储介质（PhysicalStorageMedia）
指系统的物理存储设备：磁盘，如：/dev/hda、/dev/sda等，是存储系统最底层的存储单元。
- 物理卷（Physical Volume，PV）
指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。
- 卷组（Volume Group，VG）
类似于非 LVM 系统中的物理磁盘，其由一个或多个物理卷 PV 组成。可以在卷组上创建一个或多个 LV（逻辑卷）。
- 逻辑卷（Logical Volume，LV）
类似于非 LVM 系统中的磁盘分区，逻辑卷建立在卷组 VG 之上。在逻辑卷 LV 之上可以建立文件系统（比如 /home 或者 /usr 等）。
- 物理块（Physical Extent，PE）
PE 是物理卷 PV 的基本划分单元，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 4 MB。所以物理卷（PV）由大小等同的基本单元 PE 组成。
- 逻辑块（Logical Extent，LE）
逻辑卷 LV 也被划分为可被寻址的基本单位，称为 LE。在同一个卷组中，LE 的大小和 PE 是相同的，并且一一对应。
## 准备物理卷（PV）
### 创建物理卷
提示：直接操作磁盘有风险，请根据实际情况来！
```
pvcreate /dev/sda
```
### 查看物理卷
```
pvdisplay
"/dev/sda" is a new physical volume of "<2.73 TiB"
--- NEW Physical volume ---
PV Name /dev/sda
VG Name
PV Size <2.73 TiB
Allocatable NO
PE Size 0
Total PE 0
Free PE 0
Allocated PE 0
PV UUID IXSvwr-TOUv-4GJ9-Pzzi-mB0P-VM3h-Zl5eHu
```
### 删除物理卷
```
pvremove /dev/sda
```
## 准备卷组（VG）
### 创建卷组
```
vgcreate vg1 /dev/sda /dev/sdb1 /dev/sdb2
```
### 查看卷组
```
vgdisplay
--- Volume group ---
VG Name vg1
System ID
Format lvm2
Metadata Areas 2
Metadata Sequence No1
VG Access read/write
VG Status resizable
MAX LV 0
Cur LV 0
Open LV 0
Max PV 0
Cur PV 2
Act PV 2
VG Size <5.46 TiB
PE Size 4.00 MiB
Total PE 1430792
Alloc PE / Size 0 / 0
FreePE / Size 1430792 / <5.46 TiB
VG UUID GPQkyt-yEGc-wpKr-ks28-mkJO-b9MF-sA7JHu
```
### 缩容卷组
```
vgreduce vg1 /dev/sdc
```
通过删除 LVM 卷组中的物理卷来减少卷组容量，但不能删除 LVM 卷组中剩余的最后一个物理卷。
先使用 `pvs` 命令检查是否使用了：
```
pvs -o +pv_used
PV VGFmtAttr PSizePFreeUsed
/dev/sda vg1 lvm2 a--<2.73t <2.73t 0
/dev/sdc vg1 lvm2 a--<2.73t <2.73t 0
```
如果物理卷已经被使用了，则必须使用 `pvmove` 命令将数据传输到另一个物理卷，然后将其从卷组中删除。
### 扩容卷组
```
vgextend vg1 /dev/sdc
```
### 删除卷组
```
vgremove vg1
```
## 准备逻辑卷（LV）
### 创建逻辑卷
```
lvcreate -L 100M -n lv1 vg1 # 创建 100 M 大小名为 lv1 的逻辑卷
lvcreate -l 100%VG -n lv1 vg1 # 创建占全部卷组大小的逻辑卷
lvcreate -l 100%FREE -n lv1 vg1 # 创建 100% 剩余空间大小的逻辑卷
```
### 查看逻辑卷
```
lvdisplay
--- Logical volume ---
LV Path /dev/vg1/lv1
LV Name lv1
VG Name vg1
LV UUID 3f8r8Z-Ybw8-nIyQ-fAnA-cRIy-RXcU-J9935d
LV Write Access read/write
LV Creation host, time ubuntu, 2022-03-22 11:24:18 +0000
LV Status available
# open 0
LV Size <5.46 TiB
Current LE 1430792
Segments 2
Allocation inherit
Read ahead sectors auto
- currently set to 256
Block device 253:0
```
`/dev/vg1` 这个文件夹是创建 LV 后才被创建的。除了 `/dev/vg1/lv1` 还会创建一个 `/dev/mapper/vg1-lv1` 他们都是软链接，链接到了 `/dev/dm0`。
此时查看使用情况：
```
pvs -o +pv_used PV VGFmtAttr PSizePFree Used
/dev/sda vg1 lvm2 a--<2.73t 0<2.73t
/dev/sdc vg1 lvm2 a--<2.73t 0<2.73t
```
可见，创建完 LV 后两块儿磁盘就 100% 被使用了。
像使用物理卷那样使用逻辑卷 `/dev/vg1/lv1` 就可以了：
```
mkfs.ext4 /dev/vg1/lv1 # 格式化
mkdir /data && chattr +i /data # 创建挂载点
mount /dev/vg1/lv1 /data
```
### 缩容逻辑卷
缩容是个细致活，不能大意了，否则数据可能丢失。主要有 5 步：
1. 卸载要操作的文件系统
```
umount /dev/vg1/lv1
```
2. 检查修复文件系统错误
```
e2fsck -f /dev/vg1/lv1
e2fsck 1.45.5 (07-Jan-2020)
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
/dev/vg1/lv1: 12/183144448 files (0.0% non-contiguous), 11836033/1465131008 blocks
```
这个命令要根据文件系统的类型来选择了，本文用的是 ext4 文件系统。
3. 缩小文件系统
```
resize2fs /dev/vg1/lv1 4T # 将文件系统缩小为 4 TB
resize2fs 1.45.5 (07-Jan-2020)
Resizing the filesystem on /dev/vg1/lv1 to 1073741824 (4k) blocks.
The filesystem on /dev/vg1/lv1 is now 1073741824 (4k) blocks long.
```
如果要查看调整后的大小，可以使用 `dumpe2fs -h /dev/vg1/lv1` 命令，不过要计算一下才能得到结果：Block count * Block size (bytes)
```
echo "1073741824 * 4096 / 1024 / 1024 / 1024" | bc
4096 # 这是我调整后的结果，4T
```
4. 缩小逻辑卷大小
```
lvreduce -L 4T /dev/vg1/lv1 # 将逻辑卷缩小为 4 TB
lvdisplay # 查看调整后的大小
--- Logical volume ---
LV Path /dev/vg1/lv1
LV Name lv1
VG Name vg1
LV UUID 3f8r8Z-Ybw8-nIyQ-fAnA-cRIy-RXcU-J9935d
LV Write Access read/write
LV Creation host, time ubuntu, 2022-03-22 11:24:18 +0000
LV Status available
# open 0
LV Size 4.00 TiB
Current LE 1048576
Segments 2
Allocation inherit
Read ahead sectors auto
- currently set to 256
Block device 253:0
```
也可以使用 `lvresize -L 4T /dev/vg1/lv1` 命令来调整大小。
5. 挂载文件系统并使用
```
mount /dev/vg1/lv1 /data
```
### 扩容逻辑卷
扩容相对来说更容易一些，不需要 umount 文件系统。
查看卷组 VG 空闲空间状态：
```
vgdisplay
--- Volume group ---
VG Name vg1
System ID
Format lvm2
Metadata Areas 2
Metadata Sequence No7
VG Access read/write
VG Status resizable
MAX LV 0
Cur LV 1
Open LV 1
Max PV 0
Cur PV 2
Act PV 2
VG Size <5.46 TiB
PE Size 4.00 MiB
Total PE 1430792
Alloc PE / Size 1048576 / 4.00 TiB
FreePE / Size 382216 / <1.46 TiB
VG UUID GPQkyt-yEGc-wpKr-ks28-mkJO-b9MF-sA7JHu
```
可以看到空闲的 PE 数量是 382216。
扩展卷大小，使用全部的空闲空间：
```
lvextend -l +382216 /dev/vg1/lv1
```
这里使用了加号来增加空间。扩展卷同样也可以使用 `lvresize` 命令。
扩展文件系统，使用全部的卷空间：
```
df -h
/dev/mapper/vg1-lv14.0T 89M3.8T 1% /data
resize2fs /dev/vg1/lv1
df -h
/dev/mapper/vg1-lv15.5T 72M5.2T 1% /data
```
可以看到扩展前后文件系统的大小发生了预期的变化。
### 删除逻辑卷
```
lvremove /dev/vg1/lv1
```
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