Quelle est la partition LVM de Linux ?

La partition lvm de Linux fait référence à la « gestion des volumes logiques ». Le nom anglais complet de lvm est « Logical Volume Manager », qui est un mécanisme de gestion des partitions de disque dans l'environnement Linux construit sur le disque dur et les partitions ; Une couche logique pour améliorer la flexibilité de la gestion des partitions de disque.

L'environnement d'exploitation de ce tutoriel : système linux5.9.8, ordinateur Dell G3.

1. Qu'est-ce que LVM

LVM (Logical Volume Manager), ou gestion de volumes logiques, est un mécanisme de gestion des partitions de disque dans l'environnement Linux. Il s'agit d'une couche logique construite sur le disque dur et les partitions. gestion des partitions de disque. Les administrateurs système LVM peuvent facilement gérer les partitions de disque, par exemple en connectant plusieurs partitions de disque dans un groupe de volumes pour former un pool de stockage. Les administrateurs peuvent librement créer des volumes logiques sur des groupes de volumes et créer davantage de systèmes de fichiers sur des groupes de volumes logiques. Les administrateurs peuvent facilement ajuster la taille des groupes de volumes de stockage via LVM et peuvent nommer, gérer et allouer le stockage sur disque en fonction des groupes. Lorsqu'un nouveau disque est ajouté au système, l'administrateur LVM n'a pas besoin de déplacer les fichiers du disque vers le nouveau disque pour utiliser pleinement le nouvel espace de stockage, mais peut directement étendre le système de fichiers sur le disque.

De manière générale, les disques ou partitions physiques sont séparés, les données ne peuvent pas s'étendre sur des disques ou des partitions et la taille de chaque disque ou partition est fixe, le réajustement est donc difficile. LVM peut intégrer ces disques ou partitions physiques sous-jacents, les résumer dans des pools de ressources de capacité et les diviser en volumes logiques à utiliser par la couche supérieure. Sa fonction principale est qu'il peut être utilisé sans arrêt ni reformatage (pour être précis, Le). la taille du volume logique peut être ajustée de manière flexible sans formater la partie originale (seule la nouvelle partie est formatée).
Le processus de mise en œuvre de LVM est le suivant :

2. Explication des termes LVM

PV (volume physique) : Le volume physique se trouve au bas du système de gestion de volume logique, qui Il peut s'agir de l'intégralité du disque dur physique ou de la partition réelle du disque dur physique. Il réserve simplement une zone spéciale dans la partition physique pour enregistrer les paramètres de gestion liés à LVM.

VG (groupe de volumes) : Le groupe de volumes est établi sur un volume physique. Un groupe de volumes doit inclure au moins un volume physique. Une fois le groupe de volumes établi, les volumes peuvent être ajoutés dynamiquement au groupe de volumes logique. projet de système de gestion Il peut y avoir plusieurs groupes de volumes.

LV (volume logique) : les volumes logiques sont construits sur des groupes de volumes. L'espace non alloué dans le groupe de volumes peut être utilisé pour créer de nouveaux volumes logiques. Une fois les volumes logiques créés, l'espace peut être étendu et réduit de manière dynamique.

PE (étendue physique) : La zone physique est la plus petite unité de stockage pouvant être allouée dans le volume physique. La taille de la zone physique est spécifiée lors de la création du groupe de volumes. La taille de la zone physique de tous les volumes physiques du même groupe de volumes doit être cohérente. Après l'ajout d'un nouveau pv au vg, la taille du pe est automatiquement remplacée par la taille pe définie dans le vg.

LE (étendue logique) : La zone logique est la plus petite unité de stockage disponible pour l'allocation dans le volume logique. La taille de la zone logique dépend de la taille de la zone physique dans le groupe de volumes où se trouve le volume logique. . En raison des limitations du noyau, Un volume logique (Logic Volume) ne peut contenir que jusqu'à 65 536 PE (étendue physique), donc la taille d'un PE détermine la capacité maximale du volume logique, et 4 Mo (par défaut) PE détermine le la capacité maximale d'un seul volume logique est de 256 Go. Si vous souhaitez utiliser un volume logique supérieur à 256 Go, vous devez spécifier un PE plus grand lors de la création d'un groupe de volumes. Dans Red Hat Enterprise Linux AS 4, la taille du PE varie de 8 Ko à 16 Go et doit toujours être un multiple de 2.

3. Mode d'écriture LVM

LVM a deux modes d'écriture : le mode linéaire et le mode bande.

• Le mode linéaire signifie écrire sur un périphérique avant d'écrire sur un autre périphérique.
• Le mode Stripe est quelque peu similaire au RAID0, c'est-à-dire que les données sont écrites sur chaque périphérique membre LVM de manière distribuée.
  Étant donné que les données en mode stripe ne sont pas sécurisées et que LVM ne met pas l'accent sur les performances de lecture et d'écriture, LVM passe par défaut en mode linéaire, de sorte que même si un appareil est cassé, les données sur les autres appareils sont toujours là.

4. Comment fonctionne LVM

LVM conserve des métadonnées en tête de chaque volume physique. Chaque métadonnée contient des informations sur l'ensemble du VG (groupe de volumes : groupe de volumes), y compris la disposition de chaque VG Configuration, PV (physique. volume : numéro de volume physique), le numéro LV (volume logique : volume logique) et la relation de mappage de chaque PE (extensions physiques : unité d'extension physique) à LE (extensions logiques : unité d'extension physique). Les informations contenues dans l'en-tête de chaque PV d'un même VG sont les mêmes, ce qui facilite la récupération des données en cas de panne.

LVM fournit la couche LV pour le système de fichiers supérieur, masquant les détails de l'opération. Pour le système de fichiers, le fonctionnement de LV n'est pas différent du fonctionnement original de la partition. Lors de l'écriture sur le LV, LVM localise le LE correspondant et écrit les données sur le PE correspondant via la table de mappage dans l'en-tête PV. La plus grande fonctionnalité de LVM est qu’il peut gérer dynamiquement les disques. Parce que la taille du volume logique peut être ajustée dynamiquement sans perdre les données existantes. Si nous ajoutons un nouveau disque dur, cela ne modifiera pas le volume logique supérieur existant. La clé est d'établir une relation de mappage entre PE et LE. Différentes règles de mappage déterminent différents modèles de stockage LVM. LVM prend en charge la bande et le miroir de plusieurs PV.

5. Avantages et inconvénients de LVM

Avantages :

• Le système de fichiers peut s'étendre sur plusieurs disques, de sorte que la taille du système de fichiers n'est pas limitée par le disque physique.
• Vous pouvez augmenter dynamiquement la taille du système de fichiers pendant que le système est en cours d'exécution.
• Vous pouvez ajouter de nouveaux disques au pool de stockage LVM.
• Peut redondant des données importantes sur plusieurs disques physiques de manière miroir.
• Vous pouvez facilement exporter l'intégralité du groupe de volumes vers une autre machine.

Inconvénients :

• La commande réduirevg doit être utilisée lors de la suppression d'un disque d'un groupe de volumes (cette commande nécessite les privilèges root et n'est pas autorisée dans les groupes de volumes d'instantanés).
• Lorsqu'un disque d'un groupe de volumes est endommagé, l'ensemble du groupe de volumes est affecté.
• En raison de l'ajout d'opérations supplémentaires, les performances de stockage sont affectées.

6. Méthode de création de PV/VG/LV

1. Définissez le type de système de chaque disque physique ou partition sur Linux LVM, son ID système est 8e, et définissez-le via la commande t dans l'outil fdisk.

[root@localhost ~]# fdisk /dev/sdb ...
Command (m for help): n
Partition type:
   p   primary (1 primary, 0 extended, 3 free)
   e   extended
Select (default p): p
Partition number (2-4, default 2): 2First sector (20973568-62914559, default 20973568): 
Using default value 20973568Last sector, +sectors or +size{K,M,G} (20973568-62914559, default 62914559): +5G
...
Command (m for help): t
Partition number (1,2, default 2): 2Hex code (type L to list all codes): 8e  # 指定system id为8eChanged type of partition 'Linux' to 'Linux LVM'...
Command (m for help): p
...
/dev/sdb1            2048    20973567    10485760   8e  Linux LVM
/dev/sdb2        20973568    31459327     5242880   8e  Linux LVM
Command (m for help): w
...

2. Initialisez chaque disque physique ou partition dans un PV (volume physique)

Les commandes qui peuvent être utilisées à ce stade sont pvcreate, pvremove, pvscan, pvdisplay (pvs)

1) pvcreate : Créer un volume physique

用法：pvcreate [option] DEVICE

  选项：

      -f：强制创建逻辑卷，不需用户确认

      -u：指定设备的UUID

      -y：所有问题都回答yes

  例 pvcreate /dev/sdb1 /dev/sdb2

2) pvscan : Scanner tous les volumes physiques sur le système actuel

用法：pvscan [option]

  选项：

      -e：仅显示属于输出卷组的物理卷

      -n：仅显示不属于任何卷组的物理卷

      -u：显示UUID

3) pvdisplay : Afficher les propriétés du volume physique

 用法：pvdisplay [PV_DEVICE]

4) pvremove : Remplacer le volume physique Les informations sur le volume sont supprimées afin qu'elles ne soient plus considérées comme un volume physique

 用法：pvremove [option] PV_DEVICE

  选项：

      -f：强制删除

      -y：所有问题都回答yes

  例 pvremove /dev/sdb1

5) Exemples de création et de suppression de pv

[root@localhost ~]# pvcreate /dev/sdb{1,2}  # 将两个分区初始化为物理卷
  Physical volume "/dev/sdb1" successfully created.
  Physical volume "/dev/sdb2" successfully created.
[root@localhost ~]# pvscan 
  PV /dev/sdb2                      lvm2 [5.00 GiB]
  PV /dev/sdb1                      lvm2 [10.00 GiB]
  Total: 2 [15.00 GiB] / in use: 0 [0   ] / in no VG: 2 [15.00 GiB]
[root@localhost ~]# pvdisplay /dev/sdb1   # 显示物理卷sdb1的详细信息
  "/dev/sdb1" is a new physical volume of "10.00 GiB"
  --- NEW Physical volume ---
  PV Name               /dev/sdb1
  VG Name               
  PV Size               10.00 GiB
  Allocatable           NO
  PE Size               0   # 由于PE是在VG阶段才划分的，所以此处看到的都是0
  Total PE              0
  Free PE               0
  Allocated PE          0
  PV UUID               GrP9Gi-ubau-UAcb-za3B-vSc3-er2Q-MVt9OO
   
[root@localhost ~]# pvremove /dev/sdb2   # 删除sdb2的物理卷信息
  Labels on physical volume "/dev/sdb2" successfully wiped.
[root@localhost ~]# pvscan     # 可以看到PV列表中已无sdb2
  PV /dev/sdb1                      lvm2 [10.00 GiB]
  Total: 1 [10.00 GiB] / in use: 0 [0   ] / in no VG: 1 [10.00 GiB]
[root@localhost ~]# pvcreate /dev/sdb2 
  Physical volume "/dev/sdb2" successfully created.

3. groupe). Un groupe de volumes intègre plusieurs volumes physiques (protégeant les détails sous-jacents) et divise PE (extension physique)

PE est la plus petite unité de stockage dans un volume physique, un peu similaire à un bloc dans un système de fichiers. La taille du PE peut être spécifiée. . La valeur par défaut est 4M. Les commandes utilisées à ce stade sont vgcreate, vgscan, vgdisplay, vgextend, vgreduce

1) vgcreate : Créer un groupe de volumes

 用法：vgcreate [option] VG_NAME PV_DEVICE

  选项：

      -s：卷组中的物理卷的PE大小，默认为4M

      -l：卷组上允许创建的最大逻辑卷数

      -p：卷级中允许添加的最大物理卷数

  例 vgcreate -s 8M myvg /dev/sdb1 /dev/sdb2

2) vgscan : Rechercher le groupe de volumes LVM qui existe dans le système et afficher celui trouvé Liste des groupes de volumes

3) vgdisplay : Afficher les propriétés du groupe de volumes

  用法：vgdisplay [option] [VG_NAME]

  选项：

      -A：仅显示活动卷组的信息

      -s：使用短格式输出信息

4) vgextend : étendre dynamiquement le groupe de volumes LVM, ce qui augmente la capacité du groupe de volumes en ajoutant des volumes physiques au volume group

 用法：vgextend VG_NAME PV_DEVICE

  例 vgextend myvg /dev/sdb3

5) vgreduce : Réduisez la capacité du groupe de volumes en supprimant les volumes physiques du groupe de volumes LVM. Le dernier volume physique restant du groupe de volumes LVM ne peut pas être supprimé

 用法：vgreduce VG_NAME PV_DEVICE

6) vgremove. : Supprimez le groupe de volumes, le volume logique dessus doit être hors ligne

  用法：vgremove [-f] VG_NAME

  -f：强制删除

7）vgchange：常用来设置卷组的活动状态

  用法：vgchange -a n/y VG_NAME

  -a n为休眠状态，休眠之前要先确保其上的逻辑卷都离线；

  -a y为活动状态

8）vg创建例子

[root@localhost ~]# vgcreate -s 8M myvg /dev/sdb{1,2}
  Volume group "myvg" successfully created
[root@localhost ~]# vgscan
  Reading volume groups from cache.
  Found volume group "myvg" using metadata type lvm2
[root@localhost ~]# vgdisplay
  --- Volume group ---
  VG Name               myvg
  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               14.98 GiB
  PE Size               8.00 MiB
  Total PE              1918
  Alloc PE / Size       0 / 0   
  Free  PE / Size       1918 / 14.98 GiB
  VG UUID               aM3RND-aUbQ-7RjC-dCci-JiS4-Oj2Z-wv9poA

4、在卷组上创建LV（logical volume，逻辑卷）

为了便于管理，逻辑卷对应的设备文件保存在卷组目录下，为/dev/VG_NAME/LV_NAME。LV中可以分配的最小存储单元称为LE（logical extend），在同一个卷组中，LE的大小和PE是一样的，且一一对应。这一阶段用到的命令有lvcreate、lvscan、lvdisplay、lvextend、lvreduce、lvresize

1）lvcreate：创建逻辑卷或快照

  用法：lvcreate [选项] [参数]

  选项：

      -L：指定大小

      -l：指定大小（LE数）

      -n：指定名称

      -s：创建快照

      -p r：设置为只读（该选项一般用于创建快照中）

  注：使用该命令创建逻辑卷时当然必须指明卷组，创建快照时必须指明针对哪个逻辑卷         

  例 lvcreate -L 500M -n mylv myvg

2）lvscan：扫描当前系统中的所有逻辑卷，及其对应的设备文件

3）lvdisplay：显示逻辑卷属性

  用法：lvdisplay [/dev/VG_NAME/LV_NAME]

4）lvextend：可在线扩展逻辑卷空间

  用法：lvextend -L/-l 扩展的大小 /dev/VG_NAME/LV_NAME  

  选项：

      -L：指定扩展（后）的大小。例如，-L +800M表示扩大800M，而-L 800M表示扩大至800M

      -l：指定扩展（后）的大小（LE数）

  例 lvextend -L 200M /dev/myvg/mylv

5）lvreduce：缩减逻辑卷空间，一般离线使用

 用法：lvexreduce -L/-l 缩减的大小 /dev/VG_NAME/LV_NAME  

  选项：

      -L：指定缩减（后）的大小

      -l：指定缩减（后）的大小（LE数）

  例 lvreduce -L 200M /dev/myvg/mylv

6）lvremove：删除逻辑卷，需要处于离线（卸载）状态

  用法：lvremove [-f] /dev/VG_NAME/LV_NAME

  -f：强制删除

7）lv创建例子

[root@localhost ~]# lvcreate -L 2G -n mylv myvg  
  Logical volume "mylv" created.
[root@localhost ~]# lvscan 
  ACTIVE            '/dev/myvg/mylv' [2.00 GiB] inherit
[root@localhost ~]# lvdisplay 
  --- Logical volume ---
  LV Path                /dev/myvg/mylv
  LV Name                mylv
  VG Name                myvg
  LV UUID                2lfCLR-UEhm-HMiT-ZJil-3EJm-n2H3-ONLaz1
  LV Write Access        read/write
  LV Creation host, time localhost.localdomain, 2019-07-05 13:42:44 +0800
  LV Status              available
  # open                 0
  LV Size                2.00 GiB
  Current LE             256
  Segments               1
  Allocation             inherit
  Read ahead sectors     auto
  - currently set to     256
  Block device           253:0

5、格式化逻辑卷并挂载

[root@localhost ~]# mke2fs -t ext4 /dev/myvg/mylv
...                        
Writing inode tables: done                            
Creating journal (16384 blocks): done
Writing superblocks and filesystem accounting information: done
...
[root@localhost ~]# mkdir /data
[root@localhost ~]# mount
mount       mountpoint  
[root@localhost ~]# mount /dev/myvg/mylv /data
[root@localhost ~]# df -h
Filesystem             Size  Used Avail Use% Mounted on
/dev/sda1               50G  1.5G   49G   3% /
devtmpfs               903M     0  903M   0% /dev
tmpfs                  912M     0  912M   0% /dev/shm
tmpfs                  912M  8.6M  904M   1% /run
tmpfs                  912M     0  912M   0% /sys/fs/cgroup
tmpfs                  183M     0  183M   0% /run/user/0
/dev/mapper/myvg-mylv  2.0G  6.0M  1.8G   1% /data

PS：更新

一、LV逻辑卷扩容后，必须对挂载目录在线扩容。

使用 resize2fs或xfs_growfs 对挂载目录在线扩容
resize2fs 针对文件系统ext2 ext3 ext4
xfs_growfs 针对文件系统xfs

xfs在线扩容

xfs_growfs /dev/mapper/vg--BHG-lv01
meta-data=/dev/mapper/vg--BHG-lv01 isize=512    agcount=4, agsize=32000 blks
         =                       sectsz=512   attr=2, projid32bit=1
         =                       crc=1        finobt=0 spinodes=0data     =                       bsize=4096   blocks=128000, imaxpct=25
         =                       sunit=0      swidth=0 blksnaming   =version 2              bsize=4096   ascii-ci=0 ftype=1log      =internal               bsize=4096   blocks=855, version=2
         =                       sectsz=512   sunit=0 blks, lazy-count=1realtime =none                   extsz=4096   blocks=0, rtextents=0data blocks changed from 128000 to 256000

ext4在线扩容

[root@localhost /]# resize2fs /dev/mapper/vg--BHG-lv02
resize2fs 1.42.9 (28-Dec-2013)
Filesystem at /dev/mapper/vg--BHG-lv02 is mounted on /BHGPOS-data; on-line resizing required
old_desc_blocks = 2, new_desc_blocks = 3
The filesystem on /dev/mapper/vg--BHG-lv02 is now 5242880 blocks long.

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