lvm詳細筆記

LVM簡介

邏輯卷管理器，是Linux 系統中用于管理磁盤儲存的關鍵技術。

LVM 則打破了磁盤分區一旦確定，其大小調整往往較為復雜，且難以靈活應對業務變化這種限制，它允許用戶將多個物理分區組合卷組。例如，系統中的多個物理磁盤/dev/sda,/dev/sdb可以把它們的部分空間整合起來，形成一個統一管理的卷組。

從卷組中,用戶可以進一步劃分邏輯卷。邏輯卷類似于虛擬磁盤分區，具有極高的靈活性。用戶可以根據實際需求，動態地調整邏輯卷的大小，進行格式化等操作。如構建數據庫的時候，可在卷組上創建邏輯卷來專門存儲MYSQL數據庫的數據文件，為數據庫的高效運行提供高效運行提供有力的支持。

二、LVM 快照概念

LVM 快照是對現有邏輯卷（源邏輯卷）在某一特定時刻的 “瞬間影像”。它本質上是一個特殊的邏輯卷，初始時幾乎不占用額外存儲空間（僅記錄少量元數據），并且與源邏輯卷共享數據塊。

當源邏輯卷中的數據發生變化時，LVM 會將原始數據塊的內容復制到快照區域（前提是這些數據塊此前未被復制過）。通過這種機制，快照始終能夠反映出創建它時源邏輯卷的數據狀態。例如，對于一個持續運行的文件系統，在創建快照后，即便文件系統中的數據不斷更新、刪除或新增，快照中的數據依然保持創建時刻的狀態，為數據備份和恢復提供了穩定的副本。

三、LVM 快照備份過程

（一）拍攝快照

使用 lvcreate 命令來創建快照。假設我們有一個名為 vg_mysql 的卷組，其中包含用于存儲 MySQL 數據的邏輯卷 lv_mysql，現在要創建一個名為 lv_mysql_snapshot、大小為 1GB 的快照，執行以下命令：

lvcreate -n lv_mysql_snapshot -L 1G -s /dev/vg_mysql/lv_mysql

參數解釋：

-n：用于指定快照的名稱，這里為 lv_mysql_snapshot。
-L：指定快照的大小，設置為 1GB。需注意，快照大小應根據源邏輯卷的數據變化頻率和數據量合理估算，以確保備份過程中快照空間充足。
-s：表示創建的是快照，其后緊跟源邏輯卷的路徑 /dev/vg_mysql/lv_mysql。

（二）掛載快照

創建掛載點首先，使用 mkdir 命令創建一個掛載點，例如 /mnt/mysql_snapshot：

mkdir -p /mnt/mysql_snapshot

-p 選項的作用是確保如果指定的目錄不存在，會遞歸創建該目錄及其上級目錄；若目錄已存在，則不報錯。

掛載快照然后，使用 mount 命令將快照掛載到創建的掛載點上：

mount /dev/vg_mysql/lv_mysql_snapshot /mnt/mysql_snapshot

此時，通過訪問 /mnt/mysql_snapshot 目錄，就可以讀取到快照中的數據，為后續的備份操作做好準備。

（三）進行備份

掛載點 /mnt/mysql_snapshot 進行備份操作，可選用多種備份工具：

Rsync 備份 rsync 是一款強大的文件同步工具，具有高效、靈活的特點。例如，將快照中的數據備份到 /backup/mysql_snapshot_$(date +%Y%m%d) 目錄（其中 $(date +%Y%m%d) 會根據當前日期生成目錄名，方便區分不同日期的備份），執行以下命令：

rsync -avz /mnt/mysql_snapshot/ /backup/mysql_snapshot_$(date +%Y%m%d)/

參數解釋：

-a：以歸檔模式同步，保留文件的權限、所有者、組等屬性，確保備份數據的完整性和一致性。
-v：輸出詳細信息，在備份過程中可以實時查看同步進度和文件傳輸情況。
-z：在傳輸過程中進行壓縮，可有效減少數據傳輸量，提高傳輸效率，尤其適用于網絡備份場景。

Tar 備份 tar 是常用的歸檔工具，用于將文件和目錄打包成一個歸檔文件。例如，將掛載點的內容打包成一個壓縮歸檔文件，執行以下命令：

tar czf /backup/mysql_snapshot_$(date +%Y%m%d).tar.gz /mnt/mysql_snapshot

參數解釋：

c：創建新的歸檔文件。
z：使用 gzip 進行壓縮，以減小歸檔文件的大小，節省存儲空間。
f：指定歸檔文件的名稱，這里為 /backup/mysql_snapshot_$(date +%Y%m%d).tar.gz。

（四）清理快照

備份完成后，為釋放存儲空間，需要及時清理快照：

卸載快照使用 umount 命令卸載已掛載的快照：

umount /mnt/mysql_snapshot

刪除快照使用 lvremove 命令刪除快照：

lvremove -f /dev/vg_mysql/lv_mysql_snapshot

-f 選項表示強制刪除，即使邏輯卷正在使用也會刪除。但需謹慎使用，以免誤刪重要數據。

四、LVM 快照備份的優點

（一）實現熱備份

對于正在運行的服務，如 MySQL 數據庫、Web 服務器等，LVM 快照備份允許在不停止服務的情況下進行備份操作。

（二）高效利用存儲空間

快照初始占用的空間相對較小，它僅記錄創建快照后數據的變化部分。

（三）數據一致性較好

由于快照能夠精確記錄創建瞬間的數據狀態，只要在備份過程中快照空間足夠，就可以保證備份數據的一致性。

LVM快照備份實驗

實驗環境

操作系統：CentOS 8 或其他使用 systemd 和 LVM 的 Linux 發行版。

MySQL 版本：MySQL 8.0

實驗步驟

準備 LVM 卷

首先，確保你已經有一個存儲 MySQL 數據的邏輯卷。如果沒有，可以按照以下步驟創建一個：

# 檢查磁盤信息
fdisk -l
?
# 假設使用 /dev/sda 磁盤，創建物理卷
pvcreate /dev/sda
?
# 創建卷組
vgcreate vg_mysql /dev/sda
?
# 創建邏輯卷
lvcreate -n lv_mysql -L 4G vg_mysql
?
# 格式化邏輯卷為 ext4 文件系統
mkfs.ext4 /dev/vg_mysql/lv_mysql
?
# 創建掛載點
mkdir /var/lib/mysql
?
# 掛載邏輯卷
mount /dev/vg_mysql/lv_mysql /var/lib/mysql
?
# 確保開機自動掛載，添加到 /etc/fstab 文件
echo "/dev/vg_mysql/lv_mysql /var/lib/mysql ext4 defaults 0 0" >> /etc/fstab

安裝和配置 MySQL (安裝在了lvm卷中 )

安裝 MySQL 并將數據存儲在 /var/lib/mysql 中：

dnf install mysql-server -y
systemctl start mysqld
systemctl enable mysqld

創建測試數據

登錄 MySQL 并創建一些測試數據：

mysql -u root -p

輸入密碼，然后在 MySQL 中執行以下 SQL 語句：

CREATE DATABASE testdb;
USE testdb;
CREATE TABLE test_table (id INT AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,name VARCHAR(100),email VARCHAR(100)
);
INSERT INTO test_table (name, email) VALUES ('Alice', 'alice@example.com'), ('Bob', 'bob@example.com');

創建 LVM 快照

創建一個 LVM 快照，用于備份：

# 刷新表鎖，創建快照，解鎖表
mysql -u root -p -e "flush tables with read lock; system lvcreate -n lv_mysql_snapshot -L 1G -s /dev/vg_mysql/lv_mysql; unlock tables;"
?
# 創建掛載點
mkdir /mnt/mysql_snapshot
?
# 掛載快照
mount /dev/vg_mysql/lv_mysql_snapshot /mnt/mysql_snapshot

備份數據

使用 rsync 或 tar 備份數據：

# 使用 rsync 備份
rsync -avz /mnt/mysql_snapshot/ /backup/mysql_snapshot_$(date +%Y%m%d)/
?
# 或者使用 tar 備份
tar czf /backup/mysql_snapshot_$(date +%Y%m%d).tar.gz /mnt/mysql_snapshot

清理快照

完成備份后，清理快照：

# 卸載快照
umount /mnt/mysql_snapshot
?
# 刪除快照
lvremove -f /dev/vg_mysql/lv_mysql_snapshot

恢復數據（可選）

假設你需要恢復數據，你可以使用之前的備份文件：

# 假設使用 tar 備份，先解壓
tar xzf /backup/mysql_snapshot_20250117.tar.gz -C /tmp/restore
?
# 停止 MySQL 服務
systemctl stop mysqld
?
# 清空當前數據目錄
rm -rf /var/lib/mysql/*
?
# 復制備份數據到數據目錄
cp -r /tmp/restore/mnt/mysql_snapshot/* /var/lib/mysql/
?
# 更改權限
chown mysql:mysql -R /var/lib/mysql
?
# 啟動 MySQL 服務
systemctl start mysqld

show databases;

實驗總結

步驟 1：創建 LVM 邏輯卷，將其格式化為 ext4 并掛載到 /var/lib/mysql，用于存儲 MySQL 數據。
步驟 2：安裝和啟動 MySQL 服務。
步驟 3：創建測試數據，驗證 MySQL 數據庫的正常使用。
步驟 4：使用 flush tables with read lock 鎖定表，創建 LVM 快照，解鎖表，然后掛載快照。
步驟 5：使用 rsync 或 tar 備份快照中的數據。
步驟 6：卸載和刪除快照，完成備份操作。
步驟 7：可選的恢復數據步驟，展示如何使用備份文件恢復數據。

注意事項

在創建快照時，確保快照的大小足夠存儲在創建快照期間發生變化的數據。
操作過程中，確保有足夠的權限，通常需要使用 root 權限或 sudo。
備份的頻率和時間應該根據實際情況確定，以確保數據的安全性和可恢復性。

通過上述實驗，你可以實現一個簡單的 LVM 快照備份 MySQL 數據庫的過程，以保護數據免受意外數據丟失或損壞的影響。

以下是上述實驗的腳本形式，你可以將其保存為 lvm_snapshot_backup.sh 并運行：

#!/bin/bash
?
# 刷新表鎖，創建快照，解鎖表
mysql -u root -p -e "flush tables with read lock; system lvcreate -n lv_mysql_snapshot -L 1G -s /dev/vg_mysql/lv_mysql; unlock tables;"
?
# 創建掛載點
mkdir -p /mnt/mysql_snapshot
?
# 掛載快照
mount /dev/vg_mysql/lv_mysql_snapshot /mnt/mysql_snapshot
?
# 使用 rsync 備份
rsync -avz /mnt/mysql_snapshot/ /backup/mysql_snapshot_$(date +%Y%m%d)/
?
# 或者使用 tar 備份
# tar czf /backup/mysql_snapshot_$(date +%Y%m%d).tar.gz /mnt/mysql_snapshot
?
# 卸載快照
umount /mnt/mysql_snapshot
?
# 刪除快照
lvremove -f /dev/vg_mysql/lv_mysql_snapshot

你可以使用以下方式運行該腳本：

chmod +x lvm_snapshot_backup.sh
./lvm_snapshot_backup.sh

這個實驗可以幫助你了解如何使用 LVM 快照備份 MySQL 數據庫，并且在需要時可以使用備份文件恢復數據，確保數據的安全和完整性。請根據實際情況調整用戶名、密碼、設備名稱、備份目錄等信息。