LVM概念、术语和操作简介

教程

介绍

LVM，或称为逻辑卷管理，是一种存储设备管理技术，使用户能够汇集和抽象化组件存储设备的物理布局，以便进行灵活的管理。利用设备映射器 Linux 内核框架，当前版本的 LVM2 可用于将现有存储设备汇集到组中，并根据需要从合并空间中分配逻辑单元。

LVM 的主要优点包括增加的抽象化、灵活性和控制性。逻辑卷可以具有有意义的名称，如“数据库”或“根备份”。卷还可以根据空间需求的变化动态调整大小，并在运行系统内在物理设备之间迁移或导出。LVM 还提供了诸如快照、分带和镜像等高级功能。

在本指南中，您将了解 LVM 的工作原理，并练习一些基本命令，快速在裸机上运行起来。

LVM 结构和术语

在深入研究 LVM 管理命令之前，了解 LVM 如何组织存储设备以及它所使用的一些术语是很重要的。

LVM 存储管理结构

LVM通过在物理存储设备之上叠加抽象层来实现其功能。LVM使用的基本层次，从最原始的开始，依次为：

  • 物理卷：物理卷的LVM实用程序前缀是pv...。这些物理块设备或其他类似磁盘的设备（例如，由设备映射器创建的其他设备，如RAID阵列）被LVM用作更高层次抽象的原始构建材料。物理卷是常规存储设备，LVM会在设备上写入标头以进行管理。

  • 卷组：卷组的LVM实用程序前缀是vg...。LVM将物理卷组合成称为卷组的存储池。卷组抽象了底层设备的特性，并作为具有组件物理卷合并存储容量的统一逻辑设备。

  • 逻辑卷：逻辑卷的 LVM 实用程序前缀是 `lv...`，通用 LVM 实用程序可能以 `lvm...` 开头。卷组可以被切割成任意数量的逻辑卷。逻辑卷在功能上相当于物理磁盘上的分区，但具有更灵活的特性。逻辑卷是用户和应用程序将要与之交互的主要组件。

LVM 可用于将物理卷组合成卷组，以统一系统上可用的存储空间。随后，管理员可以将卷组分割成任意的逻辑卷，这些逻辑卷充当灵活的分区。

了解 Extents

每个卷组中的每个卷都被分割成称为extents（区段）的小固定大小块。 Extents的大小由卷组确定。组内的所有卷都符合相同的extent大小。

物理卷上的extents称为物理extents，而逻辑卷的extents称为逻辑extents。逻辑卷是LVM在逻辑和物理extents之间维护的映射。由于这种关系，extent大小代表LVM可以分配的最小空间。

Extents是LVM灵活性和强大性的基础。LVM呈现的逻辑extents作为一个统一的设备，它们不必映射到连续的物理extents。LVM可以复制和重新组织组成逻辑卷的物理extents，而不会对用户造成任何中断。逻辑卷还可以通过向卷添加extents或从卷中删除extents来扩展或收缩。

常见用例

现在您对LVM使用的一些术语和结构有了了解，可以探索一些常见的LVM使用方式。您将从一个使用两个物理磁盘形成四个逻辑卷的过程开始。

将物理设备标记为物理卷

首先通过扫描系统以让 LVM 能够访问和管理块设备。您可以使用以下命令执行此操作：

  1. sudo lvmdiskscan

输出将返回 LVM 可以交互的所有可用块设备：

Output
 /dev/ram0 [   64.00 MiB] 
 /dev/sda  [   200.00 GiB] 
 /dev/ram1 [   64.00 MiB] 

 . . .

 /dev/ram15 [   64.00 MiB] 
 /dev/sdb  [   100.00 GiB] 
 2 disks
 17 partitions
 0 LVM physical volume whole disks
 0 LVM physical volumes

在这个示例中，请注意当前有两个磁盘和17个分区。这些分区主要是用作系统中的RAM磁盘以提高性能的/dev/ram*分区。此示例中的磁盘是/dev/sda，拥有200G的空间，和/dev/sdb，拥有100G。

警告：确保仔细检查您打算与 LVM 一起使用的设备上没有已经写入的重要数据。在 LVM 中使用这些设备将覆盖当前内容。如果您的服务器上有重要数据，请在继续之前备份。

现在您知道要使用的物理设备，请使用pvcreate命令将它们标记为 LVM 中的物理卷：

  1. sudo pvcreate /dev/sda /dev/sdb



Output
 Physical volume "/dev/sda" successfully created
 Physical volume "/dev/sdb" successfully created

这将向设备写入 LVM 头，以指示它们已准备好被添加到卷组中。

通过运行pvs来验证 LVM 是否已经注册了物理卷：

  1. sudo pvs



Output
 PV     VG  Fmt Attr PSize  PFree 
 /dev/sda    lvm2 --- 200.00g 200.00g
 /dev/sdb    lvm2 --- 100.00g 100.00g

请注意，这两个设备均出现在PV列下，该列代表物理卷。

将物理卷添加到卷组

现在，您已经从您的设备创建了物理卷，您可以创建一个卷组。在大多数情况下，每个系统通常只有一个卷组，以实现最大的灵活性分配。以下卷组示例命名为LVMVolGroup，您可以根据需要命名您的卷组。

要创建卷组并将您的两个物理卷添加到其中，请运行：

  1. sudo vgcreate LVMVolGroup /dev/sda /dev/sdb



Output
 Volume group "LVMVolGroup" successfully created

再次检查pvs的输出，将指示您的物理卷现在与新卷组关联：

  1. sudo pvs



Output
 PV     VG     Fmt Attr PSize  PFree 
 /dev/sda  LVMVolGroup lvm2 a-- 200.00g 200.00g
 /dev/sdb  LVMVolGroup lvm2 a-- 100.00g 100.00g

使用vgs列出卷组的简要摘要：

  1. sudo vgs



Output
 VG     #PV #LV #SN Attr  VSize  VFree 
 LVMVolGroup  2  0  0 wz--n- 299.99g 299.99g

您的卷组目前有两个物理卷，零个逻辑卷，并具有底层设备的组合容量。

从卷组池创建逻辑卷

现在您有一个可用的卷组，可以将其用作从中分配逻辑卷的池。与传统的分区不同，在使用逻辑卷时，您不需要了解卷的布局，因为LVM会为您映射和处理此操作。您只需要提供卷的大小和名称。

在以下示例中，您将从卷组中创建四个单独的逻辑卷：

  • 10G“项目”卷
  • 5G“www”卷用于Web内容
  • 20G“db”卷用于数据库
  • “工作空间”卷，将填充剩余空间

要创建逻辑卷，请使用lvcreate命令。您必须传递要提取的卷组，并可以使用-n选项为逻辑卷命名。要直接指定大小，可以使用-L选项。如果您希望根据范围的数量来指定大小，则可以使用-l选项。

使用-L选项创建前三个逻辑卷：

  1. sudo lvcreate -L 10G -n projects LVMVolGroup

  2. sudo lvcreate -L 5G -n www LVMVolGroup

  3. sudo lvcreate -L 20G -n db LVMVolGroup



Output
 Logical volume "projects" created.
 Logical volume "www" created.
 Logical volume "db" created.

您可以通过从vgs命令中选择自定义输出来查看逻辑卷及其与卷组的关系：

  1. sudo vgs -o +lv_size,lv_name



Output
 VG     #PV #LV #SN Attr  VSize  VFree  LSize LV   
 LVMVolGroup  2  3  0 wz--n- 299.99g 264.99g 10.00g projects
 LVMVolGroup  2  3  0 wz--n- 299.99g 264.99g 5.00g www   
 LVMVolGroup  2  3  0 wz--n- 299.99g 264.99g 20.00g db

在此示例中，您添加了输出的最后两列。它指示分配给您的逻辑卷的空间量。

现在，您可以使用-l标志将卷组中的其余空间分配给"workspace"卷，该标志按照extent工作。您还可以提供百分比和单位以更好地表达您的意图。在这个例子中，分配剩余的可用空间，因此您可以传入100%FREE：

  1. sudo lvcreate -l 100%FREE -n workspace LVMVolGroup



Output
 Logical volume "workspace" created.

使用自定义vgs命令检查卷组信息，注意您已经使用了所有可用空间：

  1. sudo vgs -o +lv_size,lv_name



Output
 VG     #PV #LV #SN Attr  VSize  VFree LSize  LV    
 LVMVolGroup  2  4  0 wz--n- 299.99g  0  10.00g projects 
 LVMVolGroup  2  4  0 wz--n- 299.99g  0  5.00g www   
 LVMVolGroup  2  4  0 wz--n- 299.99g  0  20.00g db    
 LVMVolGroup  2  4  0 wz--n- 299.99g  0 264.99g workspace

workspace卷已经创建，LVMVolGroup卷组已完全分配。

格式化和挂载逻辑卷

现在您有了逻辑卷，可以像普通块设备一样使用它们。

逻辑设备在/dev目录中可用，就像其他存储设备一样。您可以在两个位置访问它们：

  • /dev/volume_group_name/logical_volume_name
  • /dev/mapper/volume_group_name-logical_volume_name

要使用Ext4文件系统格式化您的四个逻辑卷，请运行以下命令：

  1. sudo mkfs.ext4 /dev/LVMVolGroup/projects

  2. sudo mkfs.ext4 /dev/LVMVolGroup/www

  3. sudo mkfs.ext4 /dev/LVMVolGroup/db

  4. sudo mkfs.ext4 /dev/LVMVolGroup/workspace

或者，您可以运行以下命令：

  1. sudo mkfs.ext4 /dev/mapper/LVMVolGroup-projects

  2. sudo mkfs.ext4 /dev/mapper/LVMVolGroup-www

  3. sudo mkfs.ext4 /dev/mapper/LVMVolGroup-db

  4. sudo mkfs.ext4 /dev/mapper/LVMVolGroup-workspace

格式化后，创建挂载点：

  1. sudo mkdir -p /mnt/{projects,www,db,workspace}

然后将逻辑卷挂载到相应的位置：

  1. sudo mount /dev/LVMVolGroup/projects /mnt/projects

  2. sudo mount /dev/LVMVolGroup/www /mnt/www

  3. sudo mount /dev/LVMVolGroup/db /mnt/db

  4. sudo mount /dev/LVMVolGroup/workspace /mnt/workspace

要使挂载点持久化，使用您偏爱的文本编辑器将它们添加到/etc/fstab文件中。以下示例使用nano：

  1. sudo nano /etc/fstab
/etc/fstab
. . .

/dev/LVMVolGroup/projects /mnt/projects ext4 defaults,nofail 0 0
/dev/LVMVolGroup/www /mnt/www ext4 defaults,nofail 0 0
/dev/LVMVolGroup/db /mnt/db ext4 defaults,nofail 0 0
/dev/LVMVolGroup/workspace /mnt/workspace ext4 defaults,nofail 0 0

编辑文件后，保存并退出。如果您正在使用nano，请按CTRL+c，然后y，然后ENTER。

操作系统现在应在启动时自动挂载LVM逻辑卷。

结论

现在，您已经了解了LVM管理的各种组件，以创建灵活的存储系统，并了解了如何在LVM设置中启动存储设备。

要了解更多关于使用LVM的信息，请查阅我们的Ubuntu 18.04中使用LVM的指南。

Source:
https://www.digitalocean.com/community/tutorials/an-introduction-to-lvm-concepts-terminology-and-operations