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【网络运维】Linux：逻辑卷管理

news 2025/8/5 14:39:04

Linux 逻辑卷管理

环境准备

虚拟机添加3块20G硬盘，sdb sdc sdd

[root@server-tpl ~]# lsblk /dev/sd{b..d}
NAME MAJ:MIN RM SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
sdb    8:16   0  20G  0 disk 
sdc    8:32   0  20G  0 disk 
sdd    8:48   0  20G  0 disk

逻辑卷基本管理

硬盘分区管理方案缺点
  • 硬盘分区空间必须使用连续空间，所以硬盘分区扩容很麻烦，特别是要扩容的分区后没有空间。
  • 使用硬盘分区创建的文件系统不同跨多个硬盘，受单个硬盘容量限制。
  • 如果硬盘损坏，则文件系统中数据也会丢失。
逻辑卷管理硬盘方案优点
  • 使用逻辑卷可以更加灵活地扩展和缩减文件系统空间。
  • 使用逻辑卷创建的文件系统可以跨多个硬盘，适合创建超大容量文件系统。
  • 使用逻辑卷可以创建镜像卷，保证数据的冗余性。即使单个硬盘损坏，文件系统中数据也会丢失。
  • 使用逻辑卷还可以创建快照，保留某一时刻数据，就像虚拟机快照一样。
逻辑卷基本概念

LVM是 Logical Volume Manager(逻辑卷管理)的简写，LVM将若干个磁盘或者磁盘分区连接为一个整块的卷组，形成一个存储池。管理员可以在卷组上任意创建逻辑卷，并进一步在逻辑卷上创建文件系统。
在这里插入图片描述

  • 物理卷（PV, Physical Volume），是LVM的基本存储逻辑块，通过块设备创建。块设备是指磁盘、磁盘分区或从逻辑上和磁盘分区具有同样功能的设备(如RAID)。与基本的物理存储介质（如分区、磁盘等）相比，物理卷包含有和LVM相关的管理参数。
  • 卷组（VG, Volume Group），是一个逻辑的存储空间，由一个或多个物理卷组成。
  • 逻辑卷（LV, Logical Volume），是从卷组中创建出来的一个逻辑空间。如果把一个卷组类比为一个逻辑硬盘，那么逻辑卷则可以类比为一个硬盘分区，所以也可以在逻辑卷之上创建文件系统。

简单地说：卷组由多个物理卷组成，可以在卷组中创建多个逻辑卷，对逻辑卷创建文件系统给用户使用。

LVM管理基本流程：

  1. 创建物理卷
  2. 创建卷组
  3. 创建逻辑卷
    在这里插入图片描述
创建物理卷
# 创建单个PV
[root@server-tpl ~]# pvcreate /dev/sdbPhysical volume "/dev/sdb" successfully created.# 此次创建多个PV
[root@server-tpl ~]# pvcreate /dev/sd{c,d}Physical volume "/dev/sdc" successfully created.Physical volume "/dev/sdd" successfully created.# 查看PV列表
[root@server-tpl ~]# pvsPV         VG     Fmt  Attr PSize   PFree /dev/sdb          lvm2 ---   20.00g 20.00g/dev/sdc          lvm2 ---   20.00g 20.00g/dev/sdd          lvm2 ---   20.00g 20.00g# 查看单个PV详细信息
[root@server-tpl ~]# pvdisplay /dev/sdb"/dev/sdb" is a new physical volume of "20.00 GiB"--- NEW Physical volume ---PV Name               /dev/sdbVG Name               PV Size               20.00 GiBAllocatable           NOPE Size               0   Total PE              0Free PE               0Allocated PE          0PV UUID               Cbnd0y-ZIiy-4ib5-OyYT-kRde-y8VP-NnhTeI
创建卷组
# 创建包涵单个PV的VG
[root@server-tpl ~]# vgcreate webapp /dev/sdbVolume group "webapp" successfully created# 创建包涵多个PV的VG
[root@server-tpl ~]# vgcreate dbapp /dev/sd{c,d}Volume group "dbapp" successfully created[root@server-tpl ~]# pvsPV         VG     Fmt  Attr PSize   PFree  /dev/sdb   webapp   lvm2 a--  <20.00g <20.00g/dev/sdc   dbapp   lvm2 a--  <20.00g <20.00g/dev/sdd   dbapp   lvm2 a--  <20.00g <20.00g# 查看VG列表
[root@server-tpl ~]# vgsVG     #PV #LV #SN Attr   VSize   VFree  dbapp    2   0   0 wz--n-   39.99g  39.99gwebapp   1   0   0 wz--n-  <20.00g <20.00g# 查看单个VG详细信息
[root@server-tpl ~]# vgdisplay dbapp--- Volume group ---VG Name               dbappSystem ID             Format                lvm2Metadata Areas        2Metadata Sequence No  1VG Access             read/writeVG Status             resizableMAX LV                0Cur LV                0Open LV               0Max PV                0Cur PV                2Act PV                2VG Size               39.99 GiBPE Size               4.00 MiBTotal PE              10238Alloc PE / Size       0 / 0   Free  PE / Size       10238 / 39.99 GiBVG UUID               IS7ABY-YsHb-LAa6-MbnO-I5hJ-d0rp-bgu0iK
创建逻辑卷
# 在卷组webapp中创建一个逻辑卷：名称为webapp01，大小为5G。
[root@server-tpl ~]# lvcreate -n webapp01 -L 5G webappLogical volume "webapp01" created.# 在卷组dbapp中创建一个跨硬盘逻辑卷：名称为data01，大小为25G。
[root@server-tpl ~]# lvcreate -n data01 -L 25G dbappLogical volume "data01" created.# 查看LV列表
[root@server-tpl ~]# lvsLV     VG     Attr       LSize   Pool Origin Data%  Meta%  Move Log Cpy%Sync Convertdata01   dbapp  -wi-a-----  25.00g                                               webapp01 webapp -wi-a-----   5.00g

逻辑卷设备名由如下三种格式：

  • /dev/vname/lvame
  • /dev/mapper/vname-lvame
  • /dev/dm-N
[root@server-tpl ~]# ls -l /dev/dbapp/data01 /dev/mapper/dbapp-data01
lrwxrwxrwx 1 root root 7 8月   4 11:31 /dev/dbapp/data01 -> ../dm-3
lrwxrwxrwx 1 root root 7 8月   4 11:31 /dev/mapper/dbapp-data01 -> ../dm-3

# 查看单个LV详细信息
[root@server-tpl ~]# lvdisplay /dev/dbapp/data01--- Logical volume ---LV Path                /dev/dbapp/data01LV Name                data01VG Name                dbappLV UUID                3rw7ik-7fme-EqQF-RFUy-L8Ur-cYtO-vB6Fw1LV Write Access        read/writeLV Creation host, time server-tpl, 2025-08-04 11:31:02 +0800LV Status              available# open                 0LV Size                25.00 GiBCurrent LE             6400Segments               2Allocation             inheritRead ahead sectors     auto- currently set to     8192Block device           253:3# 可以看到：物理卷/dev/sdc空间已使用完，物理卷/dev/sdd空间已使用5G
[root@server-tpl ~]# pvsPV             VG     Fmt  Attr PSize    PFree  /dev/sdb       webapp lvm2 a--   <20.00g <15.00g/dev/sdc       dbapp  lvm2 a--   <20.00g      0 /dev/sdd       dbapp  lvm2 a--   <20.00g  14.99g# 可以看到逻辑卷/dev/dbapp/data01空间横跨2个硬盘
[root@server-tpl ~]# lsblk /dev/sd{b..d}
NAME              MAJ:MIN RM SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
sdb                 8:16   0  20G  0 disk 
└─webapp-webapp01 253:3    0   5G  0 lvm  
sdc                 8:32   0  20G  0 disk 
└─dbapp-data01    253:4    0  25G  0 lvm  
sdd                 8:48   0  20G  0 disk 
└─dbapp-data01    253:4    0  25G  0 lvm
创建文件系统
[root@server-tpl ~]# mkfs.xfs /dev/webapp/webapp01
[root@server-tpl ~]# mount /dev/webapp/webapp01 /var/www/html
# 需要启动httpd.service
# 基于lvm的文件系统持久化挂载，需要修改/etc/fstab文件。
清理
# 卸载文件系统
[root@server-tpl ~]# umount /dev/webapp/webapp01# 删除LV
[root@server-tpl ~]# lvremove /dev/webapp/webapp01 /dev/dbapp/data01
Do you really want to remove active logical volume webapp/webapp01? [y/n]: yLogical volume "webapp01" successfully removed
Do you really want to remove active logical volume dbapp/data01? [y/n]: yLogical volume "data01" successfully removed# 删除VG
[root@server-tpl ~]# vgremove webapp dbappVolume group "webapp" successfully removedVolume group "dbapp" successfully removed# 删除PV
[root@server-tpl ~]# pvremove /dev/sd{b..d}Labels on physical volume "/dev/sdb" successfully wiped.Labels on physical volume "/dev/sdc" successfully wiped.Labels on physical volume "/dev/sdd" successfully wiped.

扩展和缩减卷组

环境准备
# 创建卷组
[root@server-tpl ~]# vgcreate webapp /dev/sdbPhysical volume "/dev/sdb" successfully created.Volume group "webapp" successfully created
# 创建卷组的时候，如果指定的块设备不是物理卷，则会先将块设备创建为物理卷。# 创建逻辑卷
[root@server-tpl ~]# lvcreate -n webapp01 -L 10G webappLogical volume "webapp01" created.
扩展卷组

如果卷组空间不足，可以通过添加新的物理卷到卷组中，以扩展卷组容量。

[root@server-tpl ~]# vgextend webapp /dev/sd{c,d}Physical volume "/dev/sdc" successfully created.Physical volume "/dev/sdd" successfully created.Volume group "webapp" successfully extended
缩减卷组

如果卷组空间中有多余的物理卷或者物理卷容量小需要更换，则可以将物理卷从卷组中剔除。

删除物理卷前确保物理卷不在使用中。

# 查看物理卷使用状态
[root@server-tpl ~]# pvsPV         VG     Fmt  Attr PSize   PFree  /dev/sdb   webapp   lvm2 a--  <20.00g <10.00g # /dev/sdb在使用/dev/sdc   webapp   lvm2 a--  <20.00g <20.00g/dev/sdd   webapp   lvm2 a--  <20.00g <20.00g# 将物理卷/dev/sdb从卷组webapp中剔除，则会报错
[root@server-tpl ~]# vgreduce webapp /dev/sdbPhysical volume "/dev/sdb" still in use# 解决方法：将物理卷/dev/sdb中数据移动到卷组中其他物理卷
[root@server-tpl ~]# pvmove /dev/sdb
# 或者移动到卷组中特定物理卷
[root@server-tpl ~]# pvmove /dev/sdb /dev/sdd/dev/sdb: Moved: 0.51%/dev/sdb: Moved: 100.00%# 查看物理卷使用状态
[root@server-tpl ~]# pvsPV         VG     Fmt  Attr PSize   PFree  /dev/sdb   webapp   lvm2 a--  <20.00g <20.00g # /dev/sdb不在使用/dev/sdc   webapp   lvm2 a--  <20.00g <20.00g/dev/sdd   webapp   lvm2 a--  <20.00g <10.00g # /dev/sdd在使用# 再次剔除，成功
[root@server-tpl ~]# vgreduce webapp /dev/sdbRemoved "/dev/sdb" from volume group "webapp"
[root@server-tpl ~]# pvsPV         VG     Fmt  Attr PSize   PFree  /dev/sdb          lvm2 ---   20.00g  20.00g/dev/sdc   webapp   lvm2 a--  <20.00g <20.00g/dev/sdd   webapp   lvm2 a--  <20.00g <10.00g

扩展和缩减逻辑卷

扩展逻辑卷

如果逻辑卷空间不足，在卷组空间充足的情况下，也可以扩展逻辑卷空间。

# 逻辑卷增加2G空间
[root@server-tpl ~]# lvextend -L +2G /dev/webapp/webapp01 Size of logical volume webapp/webapp01 changed from 10.00 GiB (2560 extents) to 12.00 GiB (3072 extents).Logical volume webapp/webapp01 successfully resized.[root@server-tpl ~]# lvs /dev/webapp/webapp01 LV       VG     Attr       LSize  Pool Origin Data%  Meta%  Move Log Cpy%Sync Convertwebapp01 webapp -wi-a----- 12.00g
缩减逻辑卷

如果逻辑卷空间充足，希望将多余的空间缩减出来它用，也可以缩减逻辑卷空间。

[root@server-tpl ~]# lvreduce -L -2G /dev/webapp/webapp01WARNING: Reducing active logical volume to 10.00 GiB.THIS MAY DESTROY YOUR DATA (filesystem etc.)
Do you really want to reduce webapp/webapp01? [y/n]: `y`Size of logical volume webapp/webapp01 changed from 12.00 GiB (3072 extents) to 10.00 GiB (2560 extents).Logical volume webapp/webapp01 successfully resized.[root@server-tpl ~]# lvs /dev/webapp/webapp01 LV       VG     Attr       LSize  Pool Origin Data%  Meta%  Move Log Cpy%Sync Convertwebapp01 webapp -wi-a----- 10.00g

扩展和缩减文件系统

扩展 XFS 文件系统

XFS文件系统只支持扩展，不支持缩减。

环境准备：格式化文件系统，并创建数据

[root@server-tpl ~]# mkfs.xfs /dev/webapp/webapp01
[root@server-tpl ~]# mkdir /var/www/html
[root@server-tpl ~]# mount /dev/webapp/webapp01 /var/www/html
[root@server-tpl ~]# cp /etc/host* /var/www/html
[root@server-tpl ~]# ls /var/www/html
host.conf  hostname  hosts  hosts.allow  hosts.deny

# 第一步：扩展逻辑卷
[root@server-tpl ~]# lvextend -L 15G /dev/webapp/webapp01Size of logical volume webapp/webapp01 changed from 10.00 GiB (2560 extents) to 15.00 GiB (3840 extents).Logical volume webapp/webapp01 successfully resized.
[root@server-tpl ~]# lvs /dev/webapp/webapp01LV       VG     Attr       LSize  Pool Origin Data%  Meta%  Move Log Cpy%Sync Convertwebapp01 webapp -wi-ao---- 15.00g# 第二步：扩展文件系统
[root@server-tpl ~]# xfs_growfs /var/www/html[root@server-tpl ~]# df -h /var/www/html
文件系统                     容量  已用  可用 已用% 挂载点
/dev/mapper/webapp-webapp01   15G  140M   15G    1% /var/www/html
[root@server-tpl ~]# ls /var/www/html
host.conf  hostname  hosts  hosts.allow  hosts.deny# 块设备和文件系统一并扩展
[root@server-tpl ~]# lvextend -rL 20G /dev/webapp/webapp01Size of logical volume webapp/webapp01 changed from 15.00 GiB (3840 extents) to 20.00 GiB (5120 extents).Logical volume webapp/webapp01 successfully resized.
meta-data=/dev/mapper/webapp-webapp01 isize=512    agcount=6, agsize=655360 blks=                       sectsz=512   attr=2, projid32bit=1=                       crc=1        finobt=0 spinodes=0
data     =                       bsize=4096   blocks=3932160, imaxpct=25=                       sunit=0      swidth=0 blks
naming   =version 2              bsize=4096   ascii-ci=0 ftype=1
log      =internal               bsize=4096   blocks=2560, version=2=                       sectsz=512   sunit=0 blks, lazy-count=1
realtime =none                   extsz=4096   blocks=0, rtextents=0
data blocks changed from 3932160 to 5242880[root@server-tpl ~]# lvs /dev/webapp/webapp01LV       VG     Attr       LSize  Pool Origin Data%  Meta%  Move Log Cpy%Sync Convertwebapp01 webapp -wi-ao---- 20.00g                                                    
[root@server-tpl ~]# df -h /var/www/html
文件系统                     容量  已用  可用 已用% 挂载点
/dev/mapper/webapp-webapp01   20G  176M   20G    1% /var/www/html
扩展 EXT4 文件系统

EXT4文件系统即支持扩展，也支持缩减。

环境准备：格式化文件系统，并创建数据

[root@server-tpl ~]# umount /var/www/html
[root@server-tpl ~]# mkfs.ext4 /dev/webapp/webapp01 <<< 'y'
mke2fs 1.42.9 (28-Dec-2013)
文件系统标签=
OS type: Linux
块大小=4096 (log=2)
分块大小=4096 (log=2)
Stride=0 blocks, Stripe width=0 blocks
1310720 inodes, 5242880 blocks
262144 blocks (5.00%) reserved for the super user
第一个数据块=0
Maximum filesystem blocks=2153775104
160 block groups
32768 blocks per group, 32768 fragments per group
8192 inodes per group
Superblock backups stored on blocks: 32768, 98304, 163840, 229376, 294912, 819200, 884736, 1605632, 2654208, 4096000Allocating group tables: 完成                            
正在写入inode表: 完成                            
Creating journal (32768 blocks): 完成
Writing superblocks and filesystem accounting information: 完成   [root@server-tpl ~]# mount /dev/webapp/webapp01 /var/www/html
[root@server-tpl ~]# df -h /var/www/html
文件系统                     容量  已用  可用 已用% 挂载点
/dev/mapper/webapp-webapp01   20G   45M   19G    1% /var/www/html[root@server-tpl ~]# cp /etc/host* /var/www/html
[root@server-tpl ~]# ls /var/www/html
host.conf  hostname  hosts  hosts.allow  hosts.deny  lost+found

# 第一步：扩展逻辑卷
[root@server-tpl ~]# lvextend -L 25G /dev/webapp/webapp01
[root@server-tpl ~]# lvs /dev/webapp/webapp01LV       VG     Attr       LSize  Pool Origin Data%  Meta%  Move Log Cpy%Sync Convertwebapp01 webapp -wi-ao---- 25.00g # 第二步：扩展文件系统
[root@server-tpl ~]# resize2fs /dev/webapp/webapp01
[root@server-tpl ~]# df -h /var/www/html
文件系统                     容量  已用  可用 已用% 挂载点
/dev/mapper/webapp-webapp01   25G   44M   24G    1% /var/www/htmll
[root@server-tpl ~]# ls /var/www/html
host.conf  hostname  hosts  hosts.allow  hosts.deny  lost+found# 块设备和文件系统一并扩展
[root@server-tpl ~]# lvextend -rL 30G /dev/webapp/webapp01Size of logical volume webapp/webapp01 changed from 25.00 GiB (6400 extents) to 30.00 GiB (7680 extents).Logical volume webapp/webapp01 successfully resized.
resize2fs 1.42.9 (28-Dec-2013)
Filesystem at /dev/mapper/webapp-webapp01 is mounted on /var/www/html; on-line resizing required
old_desc_blocks = 4, new_desc_blocks = 4
The filesystem on /dev/mapper/webapp-webapp01 is now 7864320 blocks long.[root@server-tpl ~]# lvs /dev/webapp/webapp01LV       VG     Attr       LSize  Pool Origin Data%  Meta%  Move Log Cpy%Sync Convertwebapp01 webapp -wi-ao---- 30.00g                                                    
[root@server-tpl ~]# df -h /var/www/html
文件系统                     容量  已用  可用 已用% 挂载点
/dev/mapper/webapp-webapp01   30G   44M   28G    1% /var/www/html
缩减 EXT4 文件系统

缩减EXT4文件系统注意事项：

  • 不支持在线缩减，必须卸载后缩减。
  • 缩减后的容量，不能小于当前使用的容量。

ext4 减容流程：

  1. 卸载文件系统
  2. e2fsck 文件系统
  3. 缩减文件系统
  4. 缩减lv
  5. 挂载测试

具体操作如下：

# 第一步：卸载文件系统
[root@server-tpl ~]# umount /var/www/html # 第二步：检测文件系统
[root@server-tpl ~]# e2fsck -f /dev/webapp/webapp01
e2fsck 1.42.9 (28-Dec-2013)
第 1 步：检查inode、块和大小
第 2 步：检查目录结构
第 3 步：检查目录连接性
第 4 步：检查引用计数
第 5 步：检查组概要信息
/dev/webapp/webapp01：16/1966080 文件（0.0% 为非连续的）， 167445/7864320 块# 第三步：缩减文件系统
[root@server-tpl ~]# resize2fs /dev/webapp/webapp01 10G
resize2fs 1.45.6 (20-Mar-2020)
将 /dev/webapp/webapp01 上的文件系统调整为 2621440 个块（每块 4k）。
/dev/webapp/webapp01 上的文件系统现在为 2621440 个块（每块 4k）。# 第四步：缩减逻辑卷
[root@server-tpl ~]# lvreduce -L 10G /dev/webapp/webapp01WARNING: Reducing active logical volume to 10.00 GiB.THIS MAY DESTROY YOUR DATA (filesystem etc.)
Do you really want to reduce webapp/webapp01? [y/n]: `y`Size of logical volume webapp/webapp01 changed from 30.00 GiB (7680 extents) to 10.00 GiB (2560 extents).Logical volume webapp/webapp01 successfully resized.# 第五步：挂载文件系统验证
[root@server-tpl ~]# mount /dev/webapp/webapp01 /var/www/html[root@server-tpl ~]# df -h /var/www/html
文件系统                     容量  已用  可用 已用% 挂载点
/dev/mapper/webapp-webapp01  9.8G   37M  9.2G    1% /var/www/html[root@server-tpl ~]# ls /var/www/html
host.conf  hostname  hosts  hosts.allow  hosts.deny  lost+found

补充说明： 如果文件系统是构建在磁盘分区上，扩展文件系统容量和缩减文件系统容量操作相同。

逻辑卷快照

我们可以使用快照记录了lv中数据，后续可以用来恢复数据。

# 创建快照：快照的容量不能小于lv容量
[root@server-tpl ~]# lvcreate -s -n webapp01-snap1 -L 10G /dev/webapp/webapp01Logical volume "webapp01-snap1" created.# 卸载原始卷，挂载快照
[root@server-tpl ~]# umount /dev/webapp/webapp01
[root@server-tpl ~]# mkdir /webapp
[root@server-tpl ~]# mkdir /webapp/webapp01
[root@server-tpl ~]# mount /dev/webapp/webapp01-snap1 /webapp/webapp01/# 查看数据
[root@server-tpl ~]# ls /webapp/webapp01/
host.conf  hostname  hosts  hosts.allow  hosts.deny  lost+found# 创建新数据
[root@server-tpl ~]# echo hello world > /webapp/webapp01/hello.txt
[root@server-tpl ~]# cat /webapp/webapp01/hello.txt
hello world

raid 逻辑卷

准备环境

[root@server-tpl ~]# umount /webapp/webapp0
[root@server-tpl ~]# umount /var/www/html
[root@server-tpl ~]# lvremove /dev/webapp/webapp01*

创建 raid1 逻辑卷

[root@server-tpl ~]# lvcreate --type raid1 -n webapp01 -L 15G webapp
[root@server-tpl ~]# mkfs.xfs /dev/webapp/webapp01 
[root@server-tpl ~]# mount /dev/webapp/webapp01 /var/www/html/
[root@server-tpl ~]# cp /etc/ho* /var/www/html/

模拟故障

[root@server-tpl ~]# dd if=/dev/zero of=/dev/sdd bs=1M count=256

此时文件系统仍可以正方访问

[root@server-tpl ~]# ls /var/www/html/
host.conf  hostname  hosts  hosts.allow  hosts.deny
[root@server-tpl ~]# umount /var/www/html
[root@server-tpl ~]# mount /dev/webapp/webapp01 /var/www/html/

修复raid

# 删除丢失的物理卷
[root@server-tpl ~]# vgreduce --removemissing webapp --force# 扩容回来
[root@server-tpl ~]# vgextend webapp /dev/sdd# 修复raid1 逻辑卷
[root@server-tpl ~]# lvconvert --repair /dev/webapp/webapp01# 扫描物理卷变化
[root@server-tpl ~]# pvscan# 验证结果
[root@server-tpl ~]# pvs|grep webap/dev/sdb   webapp lvm2 a--  <20.00g   4.99g/dev/sdc   webapp lvm2 a--  <20.00g   4.99g/dev/sdd   webapp lvm2 a--  <20.00g <20.00g

其他示例：创建 raid5 逻辑卷

# Create  a  RAID5  LV  with a usable size of 5GiB, 3 stripes, a stripe size of 64KiB, using a total of 4 devices (including one for parity).
lvcreate --type raid5 -L 5G -i 3 -I 64 -n mylv vg00
http://www.dtcms.com/a/315287.html

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