一、LVM简介

LVM的限制：

• 一块物理硬盘（PV）只能属于一个卷组（VG）
• 一个VG里的最大逻辑卷（LV）数目是255
• 每个PV最大PE数目是65536，可在创建VG时通过vgcreate –e 设定
• 每个VG中最大PV数目是255，可在创建VG时通过vgcreate –p 设定

二、创建LVM

手动添加一块磁盘

1. 检查当前系统是否安装了LVM管理工具

   [root@mycentos ~]# rpm -qa |grep lvm
   ## 如果检查没有安装lvm工具，则使用如下命令安装
   [root@mycentos ~]# yum -y install lvm2.x86_64
   

2. 新建分区，分区类型为Linux LVM(8e)
   这里需要注意的是，磁盘默认为MBR，建议将磁盘改为GPT格式

   [root@mycentos ~]#  fdisk /dev/sdb
   Command (m for help): n
   Select (default p): p
   Partition number (1-4, default 1): 1
   First sector (2048-20971519, default 2048):
   ## 直接回车，默认从起始扇区开始
   Last sector, +sectors or +size{K,M,G} (2048-20971519, default 20971519):
   ## 直接回车，默认从结尾扇区结束
   Command (m for help): p
   Command (m for help): t
   ## t：转换分区格式
   Hex code (type L to list all codes): L
   ## L：展示分区格式代码
   Hex code (type L to list all codes): 8e
   ## 8e：LVM分区格式代码
   Command (m for help): p
   Command (m for help): w
   

3. 将分区信息读到内核中

   [root@mycentos ~]# partprobe /dev/sdb
   [root@mycentos ~]# partprobe /dev/sdb1
   

4. 创建PV

   [root@mycentos ~]# pvcreate /dev/sdb1
   ## 使用pvcreate创建PV，命令后面跟分区类型为8e的分区
   [root@mycentos ~]# pvdisplay
   

5. 创建VG

   [root@mycentos ~]# vgcreate vg0 /dev/sdb1
   ## vgcreate创建VG，后面跟VG的名称，名称可自定义，最后跟PV
   [root@mycentos ~]# vgdisplay
   

6. 创建LV
   lvcreate命令创建LV，从vg0中创建

   • -L：指定逻辑卷大小
   • -n：指定逻辑卷名称

   [root@mycentos ~]# lvcreate -L 5G -n data vg0
   [root@mycentos ~]# lvdisplay
   

7. 格式化LV并指定LV文件系统类型

   [root@mycentos ~]# mkfs.xfs /dev/vg0/data
   

8. 用LV的绝对路径写入fstab并挂载

   [root@mycentos ~]# echo "/dev/vg0/data /data xfs defaults 0 0" >> /etc/fstab
   [root@mycentos ~]# mkdir /data
   [root@mycentos ~]# mount –a
   [root@mycentos ~]# df -h
   Filesystem            Size  Used Avail Use% Mounted on
   devtmpfs              980M     0  980M   0% /dev
   tmpfs                 991M     0  991M   0% /dev/shm
   tmpfs                 991M  9.5M  981M   1% /run
   tmpfs                 991M     0  991M   0% /sys/fs/cgroup
   /dev/sda2              20G  1.4G   19G   8% /
   /dev/sr0              4.4G  4.4G     0 100% /mnt/cdrom
   tmpfs                 199M     0  199M   0% /run/user/0
   /dev/mapper/vg0-data  5.0G   33M  5.0G   1% /data
   

三、扩展LVM

当某个分区剩余空间不足的时候，可以进行逻辑卷的拉伸，逻辑卷的拉伸可以在线进行，不用卸载文件系统，不用重启，只要操作得当，一般都是没有风险的。需要注意的是，拉伸逻辑卷的时候，文件系统(df -h里看到的就是文件系统，文件系统有ext4、xfs等，lvdisplay里看到的是逻辑卷)一定要比逻辑卷大，这就好比装水的杯子一定要比水的容量要大，否则逻辑卷会撑爆文件系统！

1. 添加新的磁盘，并分区
   分区方法参考第一章的第2步

2. 创建新的PV
   如果VG空间足够，则可以直接在LV中拉伸，为了适应更多的场景，本示例从PV开始扩展，需要添加新磁盘

   [root@mycentos ~]# pvcreate /dev/sdc1
   

3. 扩展VG
   将新添加的磁盘扩展到vg中，vgextend命令扩展VG空间，后面跟VG名称和PV名称

   [root@mycentos ~]# vgextend vg0 /dev/sdc1
   [root@mycentos ~]# vgdisplay 
   

4. 扩展LV
   lvextend扩展LV，此处注意：后面直接跟数字代表加到多少，后面跟“+num” 代表在原有的基础上增加多少

   • -L：指定逻辑卷大小
   • -l：指定PE数量；或者跟“+100%FREE”，代表vgdisplay里全部的Free PE

   [root@mycentos ~]# lvextend -L +5G /dev/vg0/data
   

5. 格式化并扩展文件系统
   注意：此处格式化的只是拉伸部分的空间，LV中原有的数据不会被格式化。xfs文件系统使用此命令拉伸，ext4文件系统使用：resize2fs命令拉伸

   [root@mycentos ~]# xfs_growfs /dev/vg0/data
   [root@mycentos ~]# df -h
   

四、缩小LVM

当某个分区一开始的时候分的过大，实际情况又没有使用那么多空间，而其他使用的分区空间又不足，又不想新增磁盘或物理机磁盘插槽已满的情况下，可以进行缩小逻辑卷，缩小逻辑卷需要卸载文件系统，并且有一定的风险，如果操作得当，可以将风险降到很小，即使如此，一般情况下，也不建议缩小LVM。

注意：xfs文件系统不支持缩小，如一定要缩小，需安装工具xfsdump

4.1ext4文件系统缩小

1. 卸载挂载分区

   [root@mycentos ~]# umount /data/
   [root@mycentos ~]# df -h
   

2. 扫描文件系统
   注意：扫描文件系统一定要先卸载分区，否则可能会导致数据丢失！！！此命令在缩小LVM的时候一定不能省略！e2fsck命令扫描文件系统，整理文件系统中非连续的block，并且可以检查文件系统是否有错误，如有错误，则根据提示解决错误后，再进行LVM缩小。

   [root@mycentos ~]# e2fsck -f /dev/vg0/data
   

3. 缩小文件系统
   将文件系统缩小成6G

   [root@mycentos ~]# resize2fs /dev/vg0/data 6G
   [root@mycentos ~]# lvdisplay
   ## 此处LV大小还是15G，因为resize2fs只是缩小了文件系统，逻辑卷并没有缩小
   

4. 缩小逻辑卷
   lvreduce缩小LV，此处注意：后面直接跟数字代表缩小到多少，后面跟“-num ”代表在原有的基础上减少多少

   • -L：指定逻辑卷大小
   • -l：指定PE大小

   [root@mycentos ~]# lvreduce -L 6G /dev/vg0/data
   

5. 检查并重新挂载分区

   [root@mycentos ~]# lvdisplay
   ## LV中已经缩成了6G大小
   [root@mycentos ~]# mount -a
   [root@mycentos ~]# df -h
   ## 重新挂载后，可以看到/data挂载点已经缩小成了6G大小
   

4.2xfs文件系统缩小

xfs的lvm不能直接在线缩小空间，所以一定注意，xfs文件系统的lvm分区，尽量往小了分，一旦上线就只扩不减！

如果强行用ext4文件系统的lvm缩容方法去缩小空间，会导致出现superblock错误无法挂载！万不得已需要缩小xfs文件系统的lvm分区空间时候，一定要缩小需严格按照以下顺序。

1. 安装xfsdump工具

   [root@mycentos ~]# yum -y install xfsdump
   

2. 目标数据备份。以/data为例
   xfsdump -f "dump文件存放的绝对路径加文件名" "需要缩减容量的目录"
   比如，注意最后面备份的目录格式是"/data"，不能是"/data/"

   [root@mycentos ~]# xfsdump -f /opt/data.dump /data
   please enter label for this dump session (timeout in 300 sec)
    -> data.dump
   ## 输入备份数据名称
   [root@mycentos ~]# ll /opt/data.dump
   

3. 卸载挂载分区

   [root@mycentos ~]# umount /data
   

4. 将逻辑卷缩容成6G，是扩大还是缩小它自己会判断

   [root@mycentos ~]# lvresize -L 6G /dev/mapper/vg0-data
   Do you really want to reduce vg0/data? [y/n]: y
   

5. 格式化以更新到最新大小

   [root@mycentos ~]# mkfs.xfs -f /dev/mapper/vg0-data
   

6. 挂载出来空分区

   [root@mycentos ~]# mount /dev/vg0/data/
   

7. 恢复第2步备份的dump数据

   [root@mycentos ~]# xfsrestore -f /opt/data.dump /data
   

五、 LVM数据迁移

当物理磁盘因为性能或其他的原因需要更换或移除时，可以通过LVM数据迁移技术，将逻辑卷上的数据从旧的磁盘上迁移到新的磁盘上，数据不会丢失，并且可以在线进行，不用卸载文件系统。逻辑卷的迁移不用考虑物理磁盘的厂商或类型，因此解决了通过存储层面迁移数据需要考虑的兼容性问题。

本示例介绍将/dev/sdb1的数据迁移到/dev/sdc1

1. 备份数据
   虽然LVM数据迁移可以在线进行，但是为了防止不可控的因素（比如在迁移的过程中突然停电），还是建议在做数据迁移之前，先备份数据。

2. 检查PV状态，确定要移除的PV

   [root@mycentos ~]# pvdisplay
   ##########部分输出省略##########
   PV Name               /dev/sdb1
   
   Total PE              5119
   Free PE               3583
   Allocated PE          1536
   ## 通过pvdisplay可以发现，/dev/sdb1总共有5119个PE，空闲3583个PE，已使用1536个PE
   ##########部分输出省略##########
   

3. 迁移数据，将磁盘sdb1上的数据迁移至磁盘sdc1上，并检查pv状态

   [root@mycentos ~]# pvmove /dev/sdb1 /dev/sdc1
   [root@mycentos ~]# pvdisplay
   ##########部分输出省略##########
   PV Name               /dev/sdb1
   
   Total PE              5119
   Free PE               5119
   Allocated PE          0
   ## /dev/sdb1上的数据迁移后，通过pvdisplay可以看到 sdb1上已经没有数据
   ##########部分输出省略##########
   

4. 从卷组中移除PV
   使用vgreduce命令从VG中移除PV

   [root@mycentos ~]# vgdisplay -v
   ## 通过vgdisplay –v可以看到PV,VG,LV的一个总体的情况，检查要移除的/dev/sdb1目前使用的PE情况，确定是否空闲
   [root@mycentos ~]# vgreduce vg0 /dev/sdb1
   [root@mycentos ~]# vgdisplay -v
   ## 此时通过vgdisplay –v查看lvm状态，可以看到VG中已经没有/dev/sdb1了
   

5. 移除PV

   [root@mycentos ~]# pvdisplay
   ## 可以看到/dev/sdb1当前是未分配状态
   [root@mycentos ~]# pvremove /dev/sdb1
   ## pvremove命令，在PV中移除/dev/sdb1
   [root@mycentos ~]# pvdisplay
   ## 通过pvdisplay命令可以看到在已经没有/dev/sdb1这个PV了
   

六、删除LVM

1. 卸载分区

   [root@mycentos ~]# umount /data/
   [root@mycentos ~]# df -h
   

2. 删除LV

   [root@mycentos ~]# lvremove /dev/vg0/data
   Do you really want to remove active logical volume data? [y/n]: y
   

3. 删除VG

   [root@mycentos ~]# vgremove vg0
   

4. 删除PV

   [root@mycentos ~]# pvremove /dev/sdc1
   

七、LVM快照

LVM快照技术可以将LV分区做一个快照，将来如果想要将分区恢复到拍快照时的状态，可以随时恢复，LVM的快照技术应用非常广泛，比如误删除数据了，或者系统升级前可以拍个快照，以免在升级失败的时候，可以快速回滚系统。做快照的时间非常快，几乎是实时的，并且占用空间可以自己定义。使用LVM快照技术需要深入掌握LVM快照技术的原理，否则可能会导致数据丢失！LVM快照使用的是COW（Copy On Write写前拷贝）技术。

7.1COW概述

LVM对LV提供了快照“snapshot”备份功能。LVM的快照使用的是COW（Copy On Write写前拷贝）技术。当一个snapshot创建的时候，仅拷贝原始LV中的inode，并不会拷贝block，即使原始LV中有几百GB数据，创建的快照大小也可以只有几十M甚至几M大小，因为这不是物理上的数据拷贝，因此snapshot的创建特别快。当原始LV中的数据有写入时， COW空间会记保存原始LV发生变化的数据；当原始LV中有新数据覆盖旧数据时，将旧数据拷贝到COW空间里，起到备份数据的作用。以上两点就保证了所有数据和创建备份卷之前的数据一致性。而对于snapshot的读操作，如果是读取数据块是没有修改过的，那么会将读操作直接重定向到原始卷上，如果是要读取已经修改过的块，那么就读取拷贝到snapshot中的块。所以当原始卷破坏了之后还能用snapshot备份的数据还原。

创建snapshot的COW空间大小并不需要和原始卷一样大，其大小需要考虑从snapshot创建到释放这段时间内，估计数据的改变量有多大，数据更新的频率。一旦COW空间记录满了原始卷块变换的信息，那么这个snapshot立刻被释放，从而导致这个snapshot无效，COW空间中的备份数据将丢失。

7.2创建LVM快照

lvcreate命令创建快照

• -L：指定快照的COW容量为1G
• -s：snapshot，不加-s代表创建LV
• -n：指定快照名称

[root@mycentos ~]# lvcreate -L 1G -s -n data_snap /dev/vg0/data
  Using default stripesize 64.00 KiB.
  Logical volume "data_snap" created.
[root@mycentos ~]# lvdisplay

##########部分输出省略##########
  COW-table size         1.00 GiB
## lvdisplay命令可以查看快照的详细信息，此处代表COW空间大小
  COW-table LE           256
  Allocated to snapshot  0.00%
## COW空间使用百分比
##########部分输出省略##########

[root@mycentos ~]# vgdisplay

##########部分输出省略##########
Alloc PE / Size       2816 / 11.00 GiB
Free  PE / Size       2303 / 9.00 GiB
## vgdisplay可以看到总共20GB的卷组，前面创建逻辑卷用了10G，COW空间用了1G，还剩9G
##########部分输出省略##########

7.3恢复LVM快照

1. 卸载文件系统

   [root@mycentos ~]# umount /data/
   [root@mycentos ~]# df -h
   

2. 还原快照

   [root@mycentos ~]# lvconvert --merge /dev/vg0/data_snap
     Merging of volume vg0/data_snap started.
     app: Merged: 100.00%
   

3. 重新激活逻辑卷
   先取消激活，然后激活

   • -a：active，活动状态
     后面接n代表 no active
     后面接y代表active

   [root@mycentos ~]# lvchange -a n /dev/vg0/app
   [root@mycentos ~]# lvchange -a y /dev/vg0/app
   

4. 挂载测试

   mount -a
   df -h
   

7.4管理快照COW空间

7.4.1手动增加COW空间

手动给data_snap增加2G的的空间，和前面一样，如果不加“+”号，则是加到多少

[root@mycentos ~]# lvdisplay
[root@mycentos ~]# lvextend -L +1G /dev/vg0/data_snap
[root@mycentos ~]# lvdisplay
## 查看COW-table size可以发现快照已经变成了2G

7.4.2COW空间自动扩展

由于LVM快照使用的是COW技术，创建快照的时候，需要手工指定一个COW空间大小，但是这个COW空间的大小在生产环境中很难预估。COW空间设置过大的话会浪费磁盘空间，设置过小的话又会造成COW空间爆满，导致快照失效，为了解决这一问题，LVM的配置文件中提供了“autoextend（自动扩展）”功能。例如在COW空间达到80%的时候，自动扩展COW空间20%。

1. 配置COW空间自动扩展

   [root@mycentos ~]# vim /etc/lvm/lvm.conf
   ##########部分输出省略##########
   # Configuration optionactivation/snapshot_autoextend_threshold.
   # Auto-extend a snapshot when its usage exceeds thispercent.
   # Setting this to 100 disables automatic extension.
   # The minimum value is 50 (a smaller value is treated as50.)
   # Also see snapshot_autoextend_percent.
   # Automatic extension requires dmeventd to be monitoringthe LV.
   #    
   # Example
   # Using 70% autoextend threshold and 20% autoextend size,when a 1G
   # snapshot exceeds 700M, it is extended to 1.2G, and whenit exceeds
   # 840M, it is extended to 1.44G:
   # snapshot_autoextend_threshold = 70
   #    
   snapshot_autoextend_threshold = 100
   ## 将此处设置为70，代表快照空间达到70%的阀值，则触发自动扩展机制。默认参数为100，当此处为100的时候，则关闭自动扩展机制。
   # Configuration optionactivation/snapshot_autoextend_percent.
   # Auto-extending a snapshot adds this percent extra space.
   # The amount of additional space added to a snapshot isthis
   # percent of its current size.
   #    
   # Example
   # Using 70% autoextend threshold and 20% autoextend size,when a 1G
   # snapshot exceeds 700M, it is extended to 1.2G, and whenit exceeds
   # 840M, it is extended to 1.44G:
   # snapshot_autoextend_percent = 20
   #    
   snapshot_autoextend_percent = 20
   ## 将此处设置为20，代表一旦触发自动扩展阀值，则按此处设置的20%来扩充%20的COW空间
   ##########部分输出省略##########
   

八、LVM状态信息备份与恢复

LVM提供了恢复功能，由于人为误操作或者文件系统故障，可以通过命令恢复。每做一次LVM命令相关的操作，LVM都会备份操作前的LVM状态，LVM的状态通过配置文件保存在/etc/lvm/archive，可以通过LVM的状态配置文件进行恢复。

1. 列出卷组信息
   vgcfgrestore命令可以恢复卷组信息

   • -l：列出卷组状态信息
   • vg0：卷组名称

   [root@mycentos ~]# vgcfgrestore -l vg0
     File:		/etc/lvm/archive/vg0_00000-351600058.vg
     Couldn't find device with uuid 7WVKTx-152W-VmP9-H4Cl-jkpc-iIDa-RrHYUZ.
     VG name:    	vg0
     Description:	Created *before* executing 'vgcreate vg0 /dev/sdb1'
     Backup Time:	Mon May 25 17:41:51 2020
   
   
     File:		/etc/lvm/archive/vg0_00001-1600128515.vg
     VG name:    	vg0
     Description:	Created *before* executing 'lvcreate -L 8G -n data   vg0'
     Backup Time:	Mon May 25 17:44:23 2020
   
   
     File:		/etc/lvm/archive/vg0_00002-261533161.vg
     ## 卷组状态信息保存的位置
     VG name:    	vg0
     Description:	Created *before* executing 'lvreduce -L 5G   /dev/vg0/data'
     Backup Time:	Mon May 25 17:50:21 2020
   
      
     File:		/etc/lvm/backup/vg0
     VG name:    	vg0
     Description:	Created *after* executing 'lvreduce -L 5G   /dev/vg0/data'
     Backup Time:	Mon May 25 17:50:21 2020
   
   

2. 通过卷组状态配置文件恢复

   [root@mycentos ~]# vgcfgrestore -f     /etc/lvm/archive/vg0_00002-261533161.vg vg0
     Restored volume group vg0
   

3. 重新激活卷组状态
   通过vgchange命令重新激活卷组状态

   • -a：active，活动状态
     后面接n代表 no active
     后面接y代表active

   [root@mycentos ~]# vgchange -a n vg0
     0 logical volume(s) in volume group "vg0" now active
   [root@mycentos ~]# vgchange -a y vg0
     1 logical volume(s) in volume group "vg0" now active
   
   

九、将标准分区转换为逻辑卷

如果在分区的时候没有把分区做成逻辑卷，或者需要拉伸或缩小普通分区，或者要做快照进行备份等等场景下，可以通过把普通分区转换成逻辑卷后，再进行拉伸或缩小等操作。

1. 分一个2G的标准分区

   [root@mycentos ~]# fdisk /dev/sdc
   ##########部分输出省略##########
   Command (m for help): n
   Select (default p): p
   Partition number (1-4, default 1): 1
   First sector (2048-41943039, default 2048): 
   Using default value 2048
   Last sector, +sectors or +size{K,M,G} (2048-41943039, default     41943039): +2G
   Partition 1 of type Linux and of size 2 GiB is set
   
   Command (m for help): w
   ##########部分输出省略##########
   [root@mycentos ~]# partprobe /dev/sdc
   

2. 格式化并挂载到/data

   [root@mycentos ~]# mkfs.ext4 /dev/sdc1 
   [root@mycentos ~]# mount /dev/sdc1 /data/
   [root@mycentos ~]# df -h
   

3. 测试往/data目录下写数据，待会验证逻辑卷中数据是否存在

   [root@mycentos ~]# cp /etc/passwd /data/
   [root@mycentos ~]# cp -r /etc/ /data/
   [root@mycentos ~]# cd /data/
   [root@mycentos ~]# ls
   etc  lost+found  passwd
   

4. 卸载挂载点

   [root@mycentos ~]# umount /data/
   [root@mycentos ~]# df -h
   

5. 创建逻辑卷
   创建的逻辑卷一定要比原文件系统要大，否则dd过来就会把逻辑卷撑爆掉

   [root@mycentos ~]# lvcreate -L 4G -n data vg0
   ## 注意，此处创建的逻辑卷是4G，比源/data标准分区2G要大
   

6. 不用格式化逻辑卷，直接用dd命令将普通分区的所有数据d过来
   通过dd命令，将原来普通分区上的数据，d到逻辑卷上。注意：此逻辑卷是没有文件系统的，dd命令直接就将原文件系统d到逻辑卷上了

   [root@mycentos ~]# dd if=/dev/sdc1 of=/dev/vg0/data
   [root@mycentos ~]# df -h
   [root@mycentos ~]# mount /dev/vg0/data /test/
   [root@mycentos ~]# df -h
   /dev/mapper/vg0-data  2.0G   45M  1.8G   3% /test
   ## 因为d过来的只是2G部分的文件系统，总文件系统是4G，多的2G部分没有文件系统，所以此时看到的只是原来2G的文件系统，而且是逻辑卷的形式
   

7. 扩展逻辑卷
   如果是xfs文件系统则使用xfs_growfs /dev/vg0/data命令

   [root@mycentos ~]# resize2fs /dev/vg0/data
   [root@mycentos ~]# df -h
   /dev/mapper/vg0-data  3.9G   47M  3.7G   2% /test
   ## 因为刚刚创建逻辑卷的时候是4G大小，此时只需要拉伸文件系统，逻辑卷就变成4G了
   

8. 验证数据是否丢失

   [root@mycentos ~]# cd /test/
   [root@mycentos ~]# ls
   etc  lost+found  passwd
   ## 数据都还在，标准分区转换成逻辑卷成功
   

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