Orange的運維學習日記–28.Linux邏輯卷詳解

為什么使用 LVM

物理分區方式雖然簡單，但存在以下不足

• 分區必須使用連續空間，擴展時經常需要借助額外工具進行掛載區間移動
• 難以跨多塊硬盤創建單一文件系統，受單盤容量限制
• 單盤故障將導致該分區上所有數據不可用

LVM 提供了一種邏輯抽象層，將多個物理設備合并為一個存儲池，實現靈活的動態擴展、縮減、快照及鏡像等功能

---

基本概念

LVM 由三個核心對象組成

• 物理卷（PV）
  基于磁盤、分區或軟件 RAID 設備創建，存儲 LVM 元數據
• 卷組（VG）
  將一個或多個 PV 聚合為一個邏輯存儲池，管理員可在池內劃分空間
• 邏輯卷（LV）
  從 VG 中按需切分出的可掛載塊設備，類似于傳統分區

LVM 管理流程分為三步

1. 在物理設備上創建 PV
2. 將 PV 加入 VG
3. 從 VG 上創建 LV

---

創建物理卷

創建 PV 時，LVM 會在設備開頭和結尾寫入元數據，建議新加設備、分區或 RAID 設備上執行

# 單個設備創建 PV
pvcreate /dev/sdb# 同時對多個設備創建 PV
pvcreate /dev/sd{c,d}# 查看所有 PV 列表
pvs# 檢查單個 PV 詳細屬性
pvdisplay /dev/sdb

在 PV 詳細信息中，你可以看到 PV 大小、可用物理擴展（PE）數量及 UUID 等關鍵信息

---

創建卷組

卷組是物理卷的集合，后續邏輯卷會從中分配空間

# 創建名稱為 webapp 的 VG，包含 /dev/sdb
vgcreate webapp /dev/sdb# 創建名稱為 dbapp 的 VG，包含 /dev/sdc 和 /dev/sdd
vgcreate dbapp /dev/sd{c,d}# 查看所有 VG 列表及其聚合容量
vgs# 查看卷組 dbapp 詳細信息
vgdisplay dbapp

在 vgdisplay 輸出中，重點關注 VG 大小（VSize）、空閑空間（VFree）和 PE 大小（默認 4MiB，可用 -s 調整）

---

創建邏輯卷

邏輯卷相當于傳統分區，支持跨盤、在線擴容、鏡像及快照等高級功能

# webapp VG 中創建 5G 大小的 LV，名稱為 webapp01
lvcreate -n webapp01 -L 5G webapp# dbapp VG 中創建 25G 跨盤 LV，名稱為 data01
lvcreate -n data01 -L 25G dbapp# 列出所有 LV 及其所屬 VG、大小等信息
lvs

邏輯卷有三種常見路徑

• /dev/卷組名/邏輯卷名
• /dev/mapper/卷組名-邏輯卷名
• /dev/dm-數字

可通過 ls -l /dev/卷組名/邏輯卷名 查看對應映射

---

創建文件系統并掛載

在邏輯卷上創建文件系統與普通分區相同，可選 XFS、EXT4 等格式

# 使用 XFS 格式化
mkfs.xfs /dev/webapp/webapp01# 掛載至目標目錄
mount /dev/webapp/webapp01 /var/www/html

持久化掛載需在 /etc/fstab 中添加相應條目，保證重啟后自動掛載

---

清理 LVM 對象

刪除操作會清除所有數據，請務必確認無用后再執行

# 卸載掛載點
umount /dev/webapp/webapp01# 刪除 LV
lvremove /dev/webapp/webapp01 /dev/dbapp/data01# 刪除 VG
vgremove webapp dbapp# 刪除 PV
pvremove /dev/sd{b..d}

---

擴展與縮減邏輯卷

擴展 LV

當 VG 空間充足，需要在線為 LV 增加容量時使用

# 在 webapp01 上增加 2G 空間
lvextend -L +2G /dev/webapp/webapp01# 查看最新大小
lvs /dev/webapp/webapp01

縮減 LV

縮減前請確保文件系統先縮減且無活躍寫操作，避免數據損壞

# 從 webapp01 上減少 2G 空間
lvreduce -L -2G /dev/webapp/webapp01# 查看最新大小
lvs /dev/webapp/webapp01

---

調整文件系統大小

擴展 XFS 文件系統

XFS 只支持在線擴展，不支持在線縮減

# 擴展 LV 至 15G
lvextend -L 15G /dev/webapp/webapp01# 掛載點已掛載情況下在線擴容
xfs_growfs /var/www/html# 或者一并擴容 LV 和文件系統
lvextend -rL 20G /dev/webapp/webapp01

擴展 EXT4 文件系統

EXT4 支持在線擴展、離線縮減

# 擴展 LV 至 25G
lvextend -L 25G /dev/webapp/webapp01# 在線擴容文件系統
resize2fs /dev/webapp/webapp01# 或者一并擴容 LV 和文件系統
lvextend -rL 30G /dev/webapp/webapp01

縮減 EXT4 文件系統

縮減需提前卸載，且不能小于當前使用空間

1. 卸載文件系統
2. 檢查文件系統完整性
3. 離線縮減文件系統至目標大小
4. 縮減 LV
5. 掛載并驗證

umount /var/www/html
e2fsck -f /dev/webapp/webapp01
resize2fs /dev/webapp/webapp01 10G
lvreduce -L 10G /dev/webapp/webapp01
mount /dev/webapp/webapp01 /var/www/html

---

邏輯卷快照

快照基于寫時復制機制，記錄原 LV 某一時刻數據狀態

# 創建容量 10G 快照，名稱 webapp01-snap1
lvcreate -s -n webapp01-snap1 -L 10G /dev/webapp/webapp01# 卸載原 LV 并掛載快照
umount /dev/webapp/webapp01
mount /dev/webapp/webapp01-snap1 /mnt/snapshot# 在快照上進行讀寫測試
echo hello world > /mnt/snapshot/hello.txt
cat /mnt/snapshot/hello.txt

快照可用作臨時備份或測試環境，還原后可選擇保留或刪除

---

創建 RAID 邏輯卷

創建 RAID0 條帶卷

條帶卷將數據分散寫入多個物理卷，提升并行讀寫性能，無冗余，任何一塊設備故障都會丟失數據

假設存在三個未使用的物理卷 /dev/sdb、/dev/sdc、/dev/sdd，先將它們加入同一卷組

pvcreate /dev/sdb /dev/sdc /dev/sddvgcreate raidvg /dev/sdb /dev/sdc /dev/sdd

使用三條帶創建一個 30G 大小的邏輯卷，指定條帶數（-i）和條帶大小（-I）

lvcreate -n lv_stripe -L 30G -i3 -I64K raidvg

參數說明

• -i3：將數據分成 3 條帶，分別寫入三塊物理卷
• -I64K：每條帶大小為 64KB，增大并行度需適配實際 I/O 大小

格式化并掛載

mkfs.xfs /dev/raidvg/lv_stripe
mount /dev/raidvg/lv_stripe /mnt/stripe

查看條帶卷分布

lsblk /dev/sd{b..d}
# 三個設備下都會出現同一個 lv_stripe 的映射

創建 RAID1 鏡像卷

鏡像卷將數據寫入兩塊或多塊物理卷，提供數據冗余，任一副本設備損壞后仍可讀取

假設存在兩個物理卷 /dev/sdb、/dev/sdc，先加入卷組

pvcreate /dev/sdb /dev/sdcvgcreate mirrorgroup /dev/sdb /dev/sdc

創建一個帶有 1 份鏡像的 5G 邏輯卷

lvcreate -n lv_mirror -L 5G -m1 mirrorgroup

參數說明

• -m1：每個數據塊有一份鏡像，共兩份副本
• 若要兩份鏡像（總 3 份），可指定 -m2

格式化并掛載

mkfs.ext4 /dev/mirrorgroup/lv_mirror
mount /dev/mirrorgroup/lv_mirror /mnt/mirror

檢查鏡像狀態

lvs -o +devices mirrorgroup/lv_mirror
# 可見兩個物理設備各自映射相同 LV
卷```bash
lvcreate -n lv_mirror -L 5G -m1 mirrorgroup

參數說明

• -m1：每個數據塊有一份鏡像，共兩份副本
• 若要兩份鏡像（總 3 份），可指定 -m2

格式化并掛載

mkfs.ext4 /dev/mirrorgroup/lv_mirror
mount /dev/mirrorgroup/lv_mirror /mnt/mirror

檢查鏡像狀態

lvs -o +devices mirrorgroup/lv_mirror
# 可見兩個物理設備各自映射相同 LV