LVM原理及实现过程

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**参考文档:https://www.cnblogs.com/shawnloong/p/3722469.html **
LVM 的重点在于『可以弹性的调整 filesystem 的容量!』而并非在于效能与数据保全上面。 需要文件的读写效能或者是数据的可靠性,可使用RAID。 LVM 可以整合多个实体 partition 在一起, 让这些 partitions 看起来就像是一个磁碟一样!而且,还可以在未来新增或移除其他的实体 partition 到这个 LVM 管理的磁碟当中。 如此一来,整个磁碟空间的使用上,实在是相当的具有弹性啊!

什么是 LVM: PV, PE, VG, LV 的意义

LVM 的全名是 Logical Volume Manager,中文可以翻译作逻辑卷轴管理员。之所以称为『卷轴』可能是因为可以将 filesystem 像卷轴一样伸长或缩短之故吧!LVM 的作法是将几个实体的 partitions (或 disk) 透过软件组合成为一块看起来是独立的大磁碟 (VG) ,然后将这块大磁碟再经过分割成为可使用分割槽 (LV), 最终就能够挂载使用了。但是为什么这样的系统可以进行 filesystem 的扩充或缩小呢?其实与一个称为 PE 的项目有关! 底下我们就得要针对这几个项目来好好聊聊!

Physical Volume, PV, 实体卷轴
我们实际的 partition 需要调整系统识别码 (system ID) 成为 8e (LVM 的识别码),然后再经过 pvcreate 的命令将他转成 LVM 最底层的实体卷轴 (PV) ,之后才能够将这些 PV 加以利用! 调整 system ID 的方是就是透过 fdisk 啦!

Volume Group, VG, 卷轴群组
所谓的 LVM 大磁碟就是将许多 PV 整合成这个 VG 的东西就是啦!所以 VG 就是 LVM 组合起来的大磁碟!这么想就好了。 那么这个大磁碟最大可以到多少容量呢?这与底下要说明的 PE 有关喔~因为每个 VG 最多仅能包含 65534 个 PE 而已。 如果使用 LVM 默认的参数,则一个 VG 最大可达 256GB 的容量啊!(参考底下的 PE 说明)

Physical Extend, PE, 实体延伸区块
LVM 默认使用 4MB 的 PE 区块,而 LVM 的 VG 最多仅能含有 65534 个 PE ,因此默认的 LVM VG 会有 4M*65534/(1024M/G)=256G。 这个 PE 很有趣喔!他是整个 LVM 最小的储存区块,也就是说,其实我们的文件数据都是藉由写入 PE 来处理的。 简单的说,这个 PE 就有点像文件系统里面的 block 大小啦。 这样说应该就比较好理解了吧?所以调整 PE 会影响到 VG 的最大容量喔!

Logical Volume, LV, 逻辑卷轴
最终的 VG 还会被切成 LV,这个 LV 就是最后可以被格式化使用的类似分割槽的咚咚了!那么 LV 是否可以随意指定大小呢? 当然不可以!既然 PE 是整个 LVM 的最小储存单位,那么 LV 的大小就与在此 LV 内的 PE 总数有关。 为了方便使用者利用 LVM 来管理其系统,因此 LV 的装置档名通常指定为『 /dev/vgname/lvname 』的样式!

此外,我们刚刚有谈到 LVM 可弹性的变更 filesystem 的容量,那是如何办到的?其实他就是透过『交换 PE 』来进行数据转换, 将原本 LV 内的 PE 移转到其他装置中以降低 LV 容量,或将其他装置的 PE 加到此 LV 中以加大容量! VG、LV 与 PE 的关系有点像下图:


如上图所示,VG 内的 PE 会分给虚线部分的 LV。如果未来这个 VG 要扩充的话,加上其他的 PV 即可。 而最重要的 LV 如果要扩充的话,也是透过加入 VG 内没有使用到的 PE 来扩充的!

实作流程与数据写入方式

透过 PV, VG, LV 的规划之后,再利用 mkfs 就可以将你的 LV 格式化成为可以利用的文件系统了!而且这个文件系统的容量在未来还能够进行扩充或减少, 而且里面的数据还不会被影响! 整个流程由基础到最终的结果可以这样看:





我们就可以利用 LV 这个玩意儿来进行系统的挂载了,那么我的数据写入这个 LV 时,到底他是怎么写入硬盘当中的?

  • 线性模式 (linear):假如我将 /dev/hda1, /dev/hdb1 这两个 partition 加入到 VG 当中,并且整个 VG 只有一个 LV 时,那么所谓的线性模式就是:当 /dev/hda1 的容量用完之后,/dev/hdb1 的硬盘才会被使用到, 这也是我们所建议的模式。
  • 交错模式 (triped):那什么是交错模式?很简单啊,就是我将一笔数据拆成两部分,分别写入 /dev/hda1 与 /dev/hdb1 的意思,感觉上有点像 RAID 0 啦!如此一来,一份数据用两颗硬盘来写入,理论上,读写的效能会比较好。

基本上,LVM 最主要的用处是在实现一个可以弹性调整容量的文件系统上, 而不是在创建一个效能为主的磁碟上。因此,LVM 默认的读写模式是线性模式。
如果使用交错模式,要注意,当任何一个分区“归天”时,所有的数据都会“损坏”。所以,不是很合适使用这种模式。
如果要强调性能与备份,那么就直接使用 RAID 即可,不需要使用 LVM。

LVM测试

关于PV命令
pvcreate:将物理分区制作成 物理卷 PV
pvscan:搜索当前系统里所有的具有 PV 属性的磁盘
pvdisplay:显示当前系统上的 PV 状态
pvremove:将 PV 属性删除,让其不具有 PV 属性,成为一般的分区

关于VG下命令
vgcreate:建立 VG 。它的参数比较多,一会儿详细介绍
vgscan:搜索当前系统里有多少个卷组 VG 存在
vgdisplay:显示当前系统里指定的 VG 或所有 VG 的信息
vgextend:在卷组 VG 中增加额外的物理卷 PV
vgreduce:在卷组 VG 中删除 物理卷 PV
vgchange:设置 VG 是否启动(active)
vgremove:删除一个卷组 VG 本身

创建LV分区


格式化LV分区并挂载


扩展lv分区,可以在线扩展,不需要umount分区


减少分区大小,要注意一定卸载分区


检查分区文件系统正确性


这里两边指定的分区大小要一致,不然会造成分区错误


lv命令
lvcreate:用来建立 LV
lvscan:查询系统上的 LV
lvdisplay:显示系统上的 LV 状态
lvextend:在 LV 里增加容量
lvreduce:在 LV 里减少容量
lvremove:删除一个 LV 本身
lvresize:对 LV 进行容量大小的调整

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