用户在做好硬盘分区操作或部署RAID磁盘阵列之后，会面临一个痛点——无法修改硬盘分区的大小。如果用户想要根据实际需求的变化调整硬盘分区的大小时，就需要用到另外一种非常普及的硬盘设备资源管理技术了——LVM（逻辑卷管理器）。LVM可以允许用户对硬盘资源进行动态调整，解决了硬盘设备在创建分区后不易修改分区大小的缺陷。
LVM技术是在硬盘分区和文件系统之间加了一个逻辑层，它提供了一个抽象的卷组，可以把多块硬盘进行卷组合并。这样一来，用户就不必关心物理硬盘设备的底层架构和布局，就可以实现对硬盘分区的动态调整。LVM的技术架构如下图所示：
卷组[VG，Volume Group]、物理卷[PV，Physical Volume]、逻辑卷[LV，Logical Voume]、基本存储单元[PE，Physical Extent]。
物理卷处于LVM中最底层，可以理解为物理硬盘、硬盘分区或者RAID磁盘阵列。卷组建立在物理卷之上，一个卷组可以包含多个物理卷，而且卷组创建后可以继续向其中添加新的物理卷。逻辑卷是用卷组的中空闲的资源建立的，并且逻辑卷在建立后可以动态地扩展或缩小空间。这就是LVM的核心理念。
一、部署逻辑卷
在生产环境中，伴随着业务的增长，数据库、日志等文件夹的体积也不断变大，这些都导致原有的硬盘分区面临存储空间不足的压力。我们可以通过部署LVM来解决上述问题，在部署LVM的过程中，需要逐个配置物理卷、卷组和逻辑卷。常用的部署命令如下表所示：
| 命令功能 | 物理卷管理命令 | 卷组管理命令 | 逻辑卷管理命令 |
| 扫描 | pvscan | vgscan | lvscan |
| 建立 | pvcreate | vgcreate | lvcreate |
| 显示 | pvdisplay | vgdisplay | lvdispaly |
| 删除 | pvremove | vgremove | lvremove |
| 扩展 | vgextend | lvextend | |
| 缩小 | vgreduce | lvreduce |
实验1：把两块新硬盘添加为卷组，然后切割出一块150MB大小的逻辑卷设备。
第1步：对两块新硬盘进行创建物理卷操作（可以理解为让硬盘支持LVM技术）。
[root@linuxprobe ~]# pvcreate /dev/sdb /dev/sdc //创建物理卷
Physical volume "/dev/sdb" successfully created
Physical volume "/dev/sdc" successfully created
第2步：创建一个名为storge_xl的卷组中，然后查看卷组的状态。
[root@linuxprobe ~]# vgcreate storge_xl /dev/sdb /dev/sdc //将两块硬盘组成一个卷组
Volume group "storge_xl" successfully created
[root@linuxprobe ~]# vgdisplay //查看卷组状态
-------------------省略部分输出内容-------------------------------
--- Volume group ---
VG Name storge_xl
System ID
Format lvm2
Metadata Areas 2
Metadata Sequence No 1
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 39.99 GiB //卷组容量大小
PE Size 4.00 MiB //PE大小
Total PE 10238
Alloc PE / Size 0 / 0
Free PE / Size 10238 / 39.99 GiB
VG UUID 8FgGhS-LUuV-OEqA-Qbv3-TwLk-vZLe-S0mASA
[root@linuxprobe dev]# ls -ald storge_xl/
drwxr-xr-x. 2 root root 60 Mar 14 10:53 storge_xl/ //可以看到在/dev文件夹下生成了一个名为storge_xl的目录
第3步：切割出一个约为150MB的逻辑卷设备。
这里需要注意，在对逻辑卷进行切割时有两种计量单位。第一种是使用-L参数，比如-L 150MB就表示生成一个150MB的逻辑卷。第二种是-l参数，每个基本单元默认大小为4MB，比如-l 37就表示生成一个大小为37x4MB=148MB的逻辑卷。
[root@linuxprobe ~]# lvcreate -n lv_xl -L 150M storge_xl //-n参数代表设置逻辑卷名字
Rounding up size to full physical extent 152.00 MiB
Logical volume "lv_xl" created
[root@linuxprobe ~]# lvdisplay
--------------------省略部分输出内容-----------------------------------
--- Logical volume ---
LV Path /dev/storge_xl/lv_xl
LV Name lv_xl
VG Name storge_xl
LV UUID WyNlzh-KFrd-A0qA-cXWw-uYLR-gtbm-tfgwxm
LV Write Access read/write
LV Creation host, time linuxprobe.com, 2020-03-14 10:53:55 +0800
LV Status available
# open 0
LV Size 152.00 MiB
Current LE 38 //38*4=152MB
Segments 1
Allocation inherit
Read ahead sectors auto
- currently set to 8192
Block device 253:2
第4步：把生成好的逻辑卷进行格式化。
Linux系统会在创建卷组的过程中，在/dev文件夹中生成一个与卷组同名的目录，其中保留了逻辑卷的设备映射文件（实际上是一个软链接），该设备映射文件的保存路径为"/dev/卷组名/逻辑卷名"。
[root@linuxprobe ~]# cd /dev/storge_xl/ [root@linuxprobe storge_xl]# ls -l total 0 lrwxrwxrwx. 1 root root 7 Mar 14 10:53 lv_xl -> ../dm-2 //逻辑卷的设备映射文件lv_xl [root@linuxprobe storge_xl]# mkfs.ext4 /dev/storge_xl/lv_xl //格式化逻辑卷 mke2fs 1.42.9 (28-Dec-2013) Filesystem label= OS type: Linux Block size=1024 (log=0) Fragment size=1024 (log=0) Stride=0 blocks, Stripe width=0 blocks 38912 inodes, 155648 blocks 7782 blocks (5.00%) reserved for the super user First data block=1 Maximum filesystem blocks=33816576 19 block groups 8192 blocks per group, 8192 fragments per group 2048 inodes per group Superblock backups stored on blocks: 8193, 24577, 40961, 57345, 73729 Allocating group tables: done Writing inode tables: done Creating journal (4096 blocks): done Writing superblocks and filesystem accounting information: done
第5步：挂载逻辑卷，并写入到配置文件中，使其永久生效。
[root@linuxprobe storge_xl]# mkdir /linuxprobe //创建挂载目录
[root@linuxprobe storge_xl]# echo "/dev/storge_xl/lv_xl /linuxprobe ext4 defaults 0 0" >> /etc/fstab
[root@linuxprobe storge_xl]# mount -a
[root@linuxprobe storge_xl]# df -h
Filesystem Size Used Avail Use% Mounted on
/dev/mapper/rhel-root 18G 3.1G 15G 18% /
devtmpfs 985M 0 985M 0% /dev
tmpfs 994M 80K 994M 1% /dev/shm
tmpfs 994M 8.8M 986M 1% /run
tmpfs 994M 0 994M 0% /sys/fs/cgroup
/dev/sr0 3.5G 3.5G 0 100% /media/cdrom
/dev/sda1 497M 119M 379M 24% /boot
/dev/mapper/storge_xl-lv_xl 144M 1.6M 132M 2% /linuxprobe
实验2：扩容逻辑卷
在前面的实验中，卷组是由两块硬盘设备共同组成的。用户在使用存储设备时，不用关心底层是由多少块硬盘组成的，只要卷组还有足够的存储资源，就可以为逻辑卷进行扩容。
第1步：取消逻辑卷的挂载
[root@linuxprobe ~]# umount /linuxprobe
第2步：将逻辑卷lv_xl扩容至300MB（注意不是增加300M）
[root@linuxprobe ~]# lvextend -L 300M /dev/storge_xl/lv_xl
Extending logical volume lv_xl to 300.00 MiB
Logical volume lv_xl successfully resized
第3步：检查逻辑卷的完整性
[root@linuxprobe ~]# e2fsck -f /dev/storge_xl/lv_xl
e2fsck 1.42.9 (28-Dec-2013)
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/storge_xl/lv_xl: 11/38912 files (0.0% non-contiguous), 10567/155648 blocks
第4步：重置逻辑卷的容量
[root@linuxprobe ~]# resize2fs /dev/storge_xl/lv_xl
resize2fs 1.42.9 (28-Dec-2013)
Resizing the filesystem on /dev/storge_xl/lv_xl to 307200 (1k) blocks.
The filesystem on /dev/storge_xl/lv_xl is now 307200 blocks long.
第4步：重新挂载逻辑卷，并查看挂载状态
[root@linuxprobe ~]# mount -a
[root@linuxprobe ~]# df -h
Filesystem Size Used Avail Use% Mounted on
/dev/mapper/rhel-root 18G 3.1G 15G 18% /
devtmpfs 985M 0 985M 0% /dev
tmpfs 994M 80K 994M 1% /dev/shm
tmpfs 994M 8.8M 986M 1% /run
tmpfs 994M 0 994M 0% /sys/fs/cgroup
/dev/sr0 3.5G 3.5G 0 100% /media/cdrom
/dev/sda1 497M 119M 379M 24% /boot
/dev/mapper/storge_xl-lv_xl 287M 2.1M 266M 1% /linuxprobe //逻辑卷已扩容至287MB
实验3：缩小逻辑卷
相较于逻辑卷的扩容，在对逻辑卷进行缩容操作时，其丢失数据的风险更大。所以在生产环境执行相应操作时，一定要提前做好数据备份。另外，与扩容操作不同，在进行缩容操作时，要先执行重置容量的命令，再执行缩容的命令。
第1步：取消逻辑卷的挂载
[root@linuxprobe ~]# umount /linuxprobe/
第2步：检查逻辑卷的完整性
[root@linuxprobe ~]# e2fsck -f /dev/storge_xl/lv_xl
e2fsck 1.42.9 (28-Dec-2013)
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/storge_xl/lv_xl: 11/77824 files (0.0% non-contiguous), 15987/307200 blocks
第3步：重置逻辑卷的容量，将其减小至120M
先做这一步的原因是让系统判断是否具备缩容的条件，若具备条件（即未报错），则可以执行真正的缩容命令。
[root@linuxprobe ~]# resize2fs /dev/storge_xl/lv_xl 120M
resize2fs 1.42.9 (28-Dec-2013)
Resizing the filesystem on /dev/storge_xl/lv_xl to 122880 (1k) blocks. //无报错
The filesystem on /dev/storge_xl/lv_xl is now 122880 blocks long. //目前逻辑卷上的文件系统已重置为120MB
第4步：将逻辑卷的容量减少至120M
[root@linuxprobe ~]# lvreduce -L 120M /dev/storge_xl/lv_xl
WARNING: Reducing active logical volume to 120.00 MiB
THIS MAY DESTROY YOUR DATA (filesystem etc.)
Do you really want to reduce lv_xl? [y/n]: y
Reducing logical volume lv_xl to 120.00 MiB
Logical volume lv_xl successfully resized //缩容成功
第5步：重新挂载逻辑卷，并查看其状态
[root@linuxprobe ~]# mount -a
[root@linuxprobe ~]# df -h
Filesystem Size Used Avail Use% Mounted on
/dev/mapper/rhel-root 18G 3.1G 15G 18% /
devtmpfs 985M 0 985M 0% /dev
tmpfs 994M 80K 994M 1% /dev/shm
tmpfs 994M 8.8M 986M 1% /run
tmpfs 994M 0 994M 0% /sys/fs/cgroup
/dev/sr0 3.5G 3.5G 0 100% /media/cdrom
/dev/sda1 497M 119M 379M 24% /boot
/dev/mapper/storge_xl-lv_xl 113M 1.6M 103M 2% /linuxprobe //逻辑卷已缩容至113M
实验4：制作一个逻辑卷快照
LVM还具备"快照卷"功能，该功能类似于虚拟机软件的还原时间点功能。例如，可以对某一个逻辑卷设备做一次快照，如果日后发现数据被改错了，就可以利用之前做好的快照卷进行覆盖还原。LVM的快照卷功能有两个特点：
（1）快照卷的容量必须等同于逻辑卷的容量；
（2）快照卷仅一次有效，一旦执行还原操作后则会被立即自动删除。
第1步：首先查看卷组的信息
[root@linuxprobe ~]# vgdisplay
---------------------省略部分输出信息---------------------
--- Volume group ---
VG Name storge_xl
System ID
Format lvm2
Metadata Areas 2
Metadata Sequence No 4
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 39.99 GiB //总共容量
PE Size 4.00 MiB
Total PE 10238
Alloc PE / Size 30 / 120.00 MiB //已使用容量
Free PE / Size 10208 / 39.88 GiB //空闲容量
VG UUID 8FgGhS-LUuV-OEqA-Qbv3-TwLk-vZLe-S0mASA
第2步：在逻辑卷所挂载的目录中写入一个文件
[root@linuxprobe ~]# echo "hello everybody, let's moving" >> /linuxprobe/readme.txt
[root@linuxprobe ~]# ls -l /linuxprobe/
total 14
drwx------. 2 root root 12288 Mar 14 11:18 lost+found
-rw-r--r--. 1 root root 30 Mar 14 14:40 readme.txt
第3步：针对lv_xl逻辑卷生成一个名为SNAP的快照卷
[root@linuxprobe ~]# lvcreate -L 120M -n SNAP -s /dev/storge_xl/lv_xl //-s参数表示生成一个快照卷
[root@linuxprobe ~]# lvdisplay
---------------省略部分输出内容------------------------------
Logical volume "SNAP" created
--- Logical volume ---
LV Path /dev/storge_xl/SNAP
LV Name SNAP
VG Name storge_xl
LV UUID H1IH9J-o3oW-dlmX-1If1-YpWD-aAFE-Q7lvfc
LV Write Access read/write
LV Creation host, time linuxprobe.com, 2020-03-14 14:45:27 +0800
LV snapshot status active destination for lv_xl //针对lv_xl的快照卷
LV Status available
# open 0
LV Size 120.00 MiB //容量大小为120M
Current LE 30
COW-table size 120.00 MiB
COW-table LE 30
Allocated to snapshot 0.01%
Snapshot chunk size 4.00 KiB
Segments 1
Allocation inherit
Read ahead sectors auto
- currently set to 8192
Block device 253:3
第4步：在逻辑卷所挂载的目录中创建一个100M的垃圾文件，然后查看快照卷的状态。
[root@linuxprobe ~]# dd if=/dev/zero of=/linuxprobe/files count=1 bs=100M
1+0 records in
1+0 records out
104857600 bytes (105 MB) copied, 3.40194 s, 30.8 MB/s
[root@linuxprobe ~]# ls -l /linuxprobe/
total 102416
-rw-r--r--. 1 root root 104857600 Mar 14 14:58 files //新建的100M垃圾文件
drwx------. 2 root root 12288 Mar 14 11:18 lost+found
-rw-r--r--. 1 root root 30 Mar 14 14:40 readme.txt
[root@linuxprobe ~]# lvdisplay
------------------------省略部分输出信息-------------------------
--- Logical volume ---
LV Path /dev/storge_xl/SNAP
LV Name SNAP
VG Name storge_xl
LV UUID H1IH9J-o3oW-dlmX-1If1-YpWD-aAFE-Q7lvfc
LV Write Access read/write
LV Creation host, time linuxprobe.com, 2020-03-14 14:45:27 +0800
LV snapshot status active destination for lv_xl
LV Status available
# open 0
LV Size 120.00 MiB
Current LE 30
COW-table size 120.00 MiB
COW-table LE 30
Allocated to snapshot 83.74% //快照卷的存储空间占用量提升了
Snapshot chunk size 4.00 KiB
Segments 1
Allocation inherit
Read ahead sectors auto
- currently set to 8192
Block device 253:3
第5步：为了检验SNAP快照卷的效果，需要对逻辑卷进行快照还原的操作
[root@linuxprobe ~]# umount /linuxprobe/
[root@linuxprobe ~]# lvconvert --merge /dev/storge_xl/SNAP
Merging of volume SNAP started.
lv_xl: Merged: 25.5%
lv_xl: Merged: 100.0%
Merge of snapshot into logical volume lv_xl has finished.
Logical volume "SNAP" successfully removed //SNAP快照卷被成功删除
第6步：重新挂载逻辑卷，发现逻辑卷已经被还原
[root@linuxprobe ~]# mount -a
[root@linuxprobe ~]# ls -l /linuxprobe/
total 14
drwx------. 2 root root 12288 Mar 14 11:18 lost+found
-rw-r--r--. 1 root root 30 Mar 14 14:40 readme.txt //之前创建的files文件已经不见了
实验5：删除逻辑卷
当生产环境中想要重新部署LVM或不再需要使用LVM时，则需要执行LVM的删除操作。为此，需要提前备份好数据信息，然后依次删除逻辑卷、卷组、物理卷设备，并且这个顺序不可颠倒。
第1步：取消逻辑卷的挂载，并删除配置文件中的参数信息。
[root@linuxprobe ~]# umount /linuxprobe/
[root@linuxprobe ~]# vim /etc/fstab
#
# /etc/fstab
# Created by anaconda on Sat Feb 15 12:19:36 2020
#
# Accessible filesystems, by reference, are maintained under '/dev/disk'
# See man pages fstab(5), findfs(8), mount(8) and/or blkid(8) for more info
#
/dev/mapper/rhel-root / xfs defaults 1 1
UUID=ba40f004-d75d-400f-b0e0-c4d395261e14 /boot xfs defaults 1 2
/dev/mapper/rhel-swap swap swap defaults 0 0
/dev/cdrom /media/cdrom iso9660 defaults 0 0 //已删除逻辑卷的挂载信息
第2步：删除逻辑卷设备，需要输入y进行确认
[root@linuxprobe ~]# lvremove /dev/storge_xl/lv_xl
Do you really want to remove active logical volume lv_xl? [y/n]: y
Logical volume "lv_xl" successfully removed
第3步：删除卷组，此处只写卷组名称即可，不需要设备的绝对路径
[root@linuxprobe ~]# vgremove storge_xl
Volume group "storge_xl" successfully removed
第4步：删除物理卷
[root@linuxprobe ~]# pvremove /dev/sdb /dev/sdc
Labels on physical volume "/dev/sdb" successfully wiped
Labels on physical volume "/dev/sdc" successfully wiped
至此，LVM卸载完毕。
