如何在Ubuntu 18.04上使用LVM管理存储设备
原创
介绍
LVM或逻辑卷管理是一种存储设备管理技术，使用户能够汇集和抽象组件存储设备的物理布局，从而实现更轻松，更灵活的管理。利用设备映射器Linux内核框架，当前迭代LVM2可用于将现有存储设备收集到组中，并根据需要从组合空间分配逻辑单元。
在本指南中，我们将介绍如何使用LVM管理存储设备。我们将向您展示如何显示有关卷和潜在目标的信息，如何创建和销毁各种类型的卷，以及如何通过调整大小或转换来修改现有卷。我们将使用Ubuntu 18.04服务器来演示这些操作。
先决条件
为了跟进，您应该可以访问Ubuntu 18.04服务器。您需要具有为管理任务配置sudo权限的非root用户。没有服务器的同学可以在这里购买，不过我个人更推荐您使用免费的腾讯云开发者实验室进行试验，学会安装后再购买服务器。
熟悉LVM组件和概念并测试基本的LVM配置。
准备就绪后，请与您的sudo用户一起登录您的服务器。
显示有关物理卷，卷组和逻辑卷的信息
能够轻松获取有关系统中各种LVM组件的信息非常重要。幸运的是，LVM工具套件提供了大量工具，用于显示有关LVM堆栈中每个层的信息。
显示有关所有LVM兼容块存储设备的信息
要显示LVM可能管理的所有可用块存储设备，请使用以下lvmdiskscan命令：
sudo lvmdiskscan
/dev/sda [ 200.00 GiB]
/dev/sdb [ 100.00 GiB]
2 disks
2 partitions
0 LVM physical volume whole disks
0 LVM physical volumes我们可以看到可能用作LVM物理卷的设备。
这可能是添加新存储设备以与LVM一起使用时的第一步。
显示有关物理卷的信息
将标头写入存储设备以将其标记为可以自由地用作LVM组件。具有这些标头的设备称为物理卷。
您可以通过选择该-l选项来使用lvmdiskscan从而来显示系统上的所有物理设备，仅返回物理卷：
sudo lvmdiskscan -l
WARNING: only considering LVM devices
/dev/sda [ 200.00 GiB] LVM physical volume
/dev/sdb [ 100.00 GiB] LVM physical volume
2 LVM physical volume whole disks
0 LVM physical volumes该pvscan命令与上述命令非常相似，因为它在所有可用设备中搜索LVM物理卷。输出格式有点不同，它包含少量附加信息：
sudo pvscan
PV /dev/sda VG LVMVolGroup lvm2 [200.00 GiB / 0 free]
PV /dev/sdb VG LVMVolGroup lvm2 [100.00 GiB / 10.00 GiB free]
Total: 2 [299.99 GiB] / in use: 2 [299.99 GiB] / in no VG: 0 [0 ]如果您需要更多细节，那么pvs和pvdisplay命令是更好的选择。
该pvs命令具有高度可配置性，可以以多种不同格式显示信息。由于可以严格控制其输出，因此在需要编写脚本或自动化时经常使用它。它的基本输出提供了类似于早期命令的有用的一目了然的摘要：
sudo pvs
PV VG Fmt Attr PSize PFree
/dev/sda LVMVolGroup lvm2 a-- 200.00g 0
/dev/sdb LVMVolGroup lvm2 a-- 100.00g 10.00g对于更详细，人类可读的输出，该pvdisplay命令通常是更好的选择：
sudo pvdisplay
--- Physical volume ---
PV Name /dev/sda
VG Name LVMVolGroup
PV Size 200.00 GiB / not usable 4.00 MiB
Allocatable yes (but full)
PE Size 4.00 MiB
Total PE 51199
Free PE 0
Allocated PE 51199
PV UUID kRUOyU-0ib4-ujPh-kAJP-eeQv-ztRL-4EkaDQ
--- Physical volume ---
PV Name /dev/sdb
VG Name LVMVolGroup
PV Size 100.00 GiB / not usable 4.00 MiB
Allocatable yes
PE Size 4.00 MiB
Total PE 25599
Free PE 2560
Allocated PE 23039
PV UUID udcuRJ-jCDC-26nD-ro9u-QQNd-D6VL-GEIlD7正如您所看到的，该pvdisplay命令通常是获取有关物理卷的详细信息的最简单命令。
要发现已映射到每个卷的逻辑扩展区，请将-m选项传递给pvdisplay：
sudo pvdisplay -m
--- Physical volume ---
PV Name /dev/sda
VG Name LVMVolGroup
PV Size 200.00 GiB / not usable 4.00 MiB
Allocatable yes
PE Size 4.00 MiB
Total PE 51199
Free PE 38395
Allocated PE 12804
PV UUID kRUOyU-0ib4-ujPh-kAJP-eeQv-ztRL-4EkaDQ
--- Physical Segments ---
Physical extent 0 to 0:
Logical volume /dev/LVMVolGroup/db_rmeta_0
Logical extents 0 to 0
Physical extent 1 to 5120:
Logical volume /dev/LVMVolGroup/db_rimage_0
Logical extents 0 to 5119
. . .在尝试确定哪个数据保存在哪个物理磁盘上以进行管理时，这非常有用。
显示卷组的信息
LVM还有大量工具可显示有关卷组的信息。
该vgscan命令可用于扫描系统以查找可用的卷组。它还会在必要时重建缓存文件。将卷组导入新系统时，这是一个很好的命令：
sudo vgscan
Output Reading all physical volumes. This may take a while...
Found volume group "LVMVolGroup" using metadata type lvm2该命令不会输出太多信息，但它应该能够找到系统上的每个可用卷组。要显示更多信息，可以使用vgs和vgdisplay命令。
与其物理卷对应物一样，该vgs命令是通用的，可以以各种格式显示大量信息。由于其输出可以轻松操作，因此在需要编写脚本或自动化时经常使用它。例如，一些有用的输出修改是显示物理设备和逻辑卷路径：
sudo vgs -o +devices,lv_path
VG #PV #LV #SN Attr VSize VFree Devices Path
LVMVolGroup 2 4 0 wz--n- 299.99g 10.00g /dev/sda(0) /dev/LVMVolGroup/projects
LVMVolGroup 2 4 0 wz--n- 299.99g 10.00g /dev/sda(2560) /dev/LVMVolGroup/www
LVMVolGroup 2 4 0 wz--n- 299.99g 10.00g /dev/sda(3840) /dev/LVMVolGroup/db
LVMVolGroup 2 4 0 wz--n- 299.99g 10.00g /dev/sda(8960) /dev/LVMVolGroup/workspace
LVMVolGroup 2 4 0 wz--n- 299.99g 10.00g /dev/sdb(0) /dev/LVMVolGroup/workspace对于更详细，人类可读的输出，该vgdisplay命令通常是最佳选择。添加-v标志还提供有关构建卷组的物理卷的信息，以及使用卷组创建的逻辑卷：
sudo vgdisplay -v
Using volume group(s) on command line.
--- Volume group ---
VG Name LVMVolGroup
. . .
--- Logical volume ---
LV Path /dev/LVMVolGroup/projects
. . .
--- Logical volume ---
LV Path /dev/LVMVolGroup/www
. . .
--- Logical volume ---
LV Path /dev/LVMVolGroup/db
. . .
--- Logical volume ---
LV Path /dev/LVMVolGroup/workspace
. . .
--- Physical volumes ---
PV Name /dev/sda
. . .
PV Name /dev/sdb
. . .该vgdisplay命令很有用，因为它可以将有关LVM堆栈的许多不同元素的信息联系在一起。
显示有关逻辑卷的信息
要显示有关逻辑卷的信息，LVM有一组相关的工具。
与其他LVM组件一样，该lvscan选件扫描系统并输出有关其找到的逻辑卷的最少信息：
sudo lvscan
ACTIVE '/dev/LVMVolGroup/projects' [10.00 GiB] inherit
ACTIVE '/dev/LVMVolGroup/www' [5.00 GiB] inherit
ACTIVE '/dev/LVMVolGroup/db' [20.00 GiB] inherit
ACTIVE '/dev/LVMVolGroup/workspace' [254.99 GiB] inherit有关更完整的信息，该lvs命令灵活，功能强大且易于在脚本中使用：
sudo lvs
LV VG Attr LSize Pool Origin Data% Meta% Move Log Cpy%Sync Convert
db LVMVolGroup -wi-ao---- 20.00g
projects LVMVolGroup -wi-ao---- 10.00g
workspace LVMVolGroup -wi-ao---- 254.99g
www LVMVolGroup -wi-ao---- 5.00g要了解条带数和逻辑卷类型，请使用以下--segments选项：
sudo lvs --segments
LV VG Attr #Str Type SSize
db LVMVolGroup rwi-a-r--- 2 raid1 20.00g
mirrored_vol LVMVolGroup rwi-a-r--- 3 raid1 10.00g
test LVMVolGroup rwi-a-r--- 3 raid5 10.00g
test2 LVMVolGroup -wi-a----- 2 striped 10.00g
test3 LVMVolGroup rwi-a-r--- 2 raid1 10.00g最易读的输出是由lvdisplay命令生成的。
当-m添加的标志时，该工具还显示关于逻辑卷是怎样分解和分布的信息：
sudo lvdisplay -m
--- Logical volume ---
LV Path /dev/LVMVolGroup/projects
LV Name projects
VG Name LVMVolGroup
LV UUID IN4GZm-ePJU-zAAn-DRO3-1f2w-qSN8-ahisNK
LV Write Access read/write
LV Creation host, time lvmtest, 2016-09-09 21:00:03 +0000
LV Status available
# open 1
LV Size 10.00 GiB
Current LE 2560
Segments 1
Allocation inherit
Read ahead sectors auto
- currently set to 256
Block device 252:0
--- Segments ---
Logical extents 0 to 2559:
Type linear
Physical volume /dev/sda
Physical extents 0 to 2559
. . .从输出到底部可以看到，该/dev/LVMVolGroup/projects逻辑卷完全包含在此示例中的/dev/sda物理卷中。如果您需要删除该底层设备并希望将数据移至特定位置，则此信息非常有用。
创建或扩展LVM组件
本节将讨论如何创建和扩展物理卷，卷组和逻辑卷。
从原始存储设备创建物理卷
要使用具有LVM的存储设备，必须首先将它们标记为物理卷。这指定LVM可以在卷组中使用该设备。
首先，使用该lvmdiskscan命令查找LVM可以查看和使用的所有块设备：
sudo lvmdiskscan
/dev/sda [ 200.00 GiB]
/dev/sdb [ 100.00 GiB]
2 disks
2 partitions
0 LVM physical volume whole disks
0 LVM physical volumes在这里，我们可以看到适合在LVM的物理卷中转换的设备。
警告：请确保仔细检查您要与LVM一起使用的设备是否没有任何已写入其中的重要数据。在LVM中使用这些设备将覆盖当前内容。如果您的服务器上已有重要数据，请在继续之前进行备份。
要将存储设备标记为LVM物理卷，请使用pvcreate。您可以一次传入多个设备：
sudo pvcreate /dev/sda /dev/sdb这应该在所有目标设备上写入LVM标头，以将它们标记为LVM物理卷。
从物理卷创建新卷组
要从LVM物理卷创建新卷组，请使用该vgcreate命令。您必须提供卷组名称，后跟至少一个LVM物理卷：
sudo vgcreate volume_group_name /dev/sda此示例将使用单个初始物理卷创建卷组。如果您愿意，可以在创建时传入多个物理卷：
sudo vgcreate volume_group_name /dev/sda /dev/sdb /dev/sdc通常，每台服务器只需要一个卷组。可以将所有LVM管理的存储添加到该池，然后可以从中分配逻辑卷。
您可能希望拥有多个卷组的一个原因是，如果您觉得需要为不同的卷使用不同的扩展区大小。通常您不必设置范围大小（大多数用途的默认大小为4M），但是如果需要，可以通过传递-s选项来创建卷组：
suod vgcreate -s 8M volume_group_name /dev/sda这将创建一个具有8M范围大小的新卷组。
将物理卷添加到现有卷组
要通过添加其他物理卷来扩展卷组，请使用该vgextend命令。此命令采用卷组，后跟要添加的物理卷。如果您愿意，可以一次传入多个设备：
sudo vgextend volume_group_name /dev/sdb物理卷将添加到卷组，从而扩展存储池的可用容量。
通过指定大小创建逻辑卷
要从卷组存储池创建逻辑卷，请使用该lvcreate命令。使用-L选项指定逻辑卷的大小，使用选项指定名称-n，并传入卷组以分配空间。
例如，要创建test从LVMVolGroup卷组中命名的10G逻辑卷，请键入：
sudo lvcreate -L 10G -n test LVMVolGroup如果卷组有足够的可用空间来容纳卷容量，则将创建新的逻辑卷。
从剩余的所有可用空间创建逻辑卷
如果要使用卷组中的剩余可用空间创建卷，请使用带有-n命名选项的vgcreate命令，并像以前一样传入卷组。使用该-l 100%FREE选项，而不是传入大小，该选项使用卷组中的其余扩展区来形成逻辑卷：
sudo lvcreate -l 100%FREE -n test2 LVMVolGroup这应该耗尽逻辑卷中的剩余空间。
使用高级选项创建逻辑卷
也可以使用一些高级选项创建逻辑卷。您可能希望考虑的一些选项是：
- --type
：这指定逻辑卷的类型，它确定如何分配逻辑卷。如果没有足够的基础物理卷来正确创建所选择的地形，则某些可用类型将不可用。一些最常见的类型是：
- linear：默认类型。使用的基础物理设备（如果不止一个）将简单地相互附加，一个接一个。
- stripe：与RAID 0类似，条带拓扑将数据划分为块，并以循环方式跨底层物理卷进行传播。这可以提高性能，但可能会导致更大的数据漏洞。这需要下面描述的
-i选项和至少两个物理卷。 - raid1：创建镜像RAID 1卷。默认情况下，镜像将具有两个副本，但可以通过下面描述的
-m选项指定更多副本。至少需要两个物理卷。 - raid5：创建RAID 5卷。至少需要三个物理卷。
- raid6：创建RAID 6卷。至少需要四个物理卷。
- -m：指定要保留的其他数据副本的数量。值“1”指定维护一个附加副本，总共两组数据。
- -i：指定应维护的条带数。这是
striped类型所必需的，并且可以修改某些其他RAID选项的默认行为。 - -s：指定操作应从现有逻辑卷而不是新的独立逻辑卷创建快照。
我们将提供一些这些选项的示例来演示它们通常如何使用。
要创建条带卷，必须至少指定两个条带。此拓扑和条带计数至少需要两个具有可用容量的物理卷：
sudo lvcreate --type striped -i 2 -L 10G -n striped_vol LVMVolGroup要创建镜像卷，请使用该raid1类型。如果您需要两组以上的数据，请使用该-m选项。此示例用-m 2来创建总共三组数据（LVM将其计为具有两个镜像的一个原始数据集）。您将需要至少三个物理卷才能成功：
sudo lvcreate --type raid1 -m 2 -L 20G -n mirrored_vol LVMVolGroup要创建卷的快照，必须将原始逻辑卷提供给快照而不是卷组。快照最初不会占用太多空间，但随着对正在跟踪的逻辑卷的更改而增大。此过程中使用的大小是快照的最大大小（超过此大小的快照已损坏且无法使用;但是可以扩展接近其容量的快照）：
sudo lvcreate -s -L 10G -n snap_test LVMVolGroup/test注意：要将逻辑卷还原为快照的时间点，请使用以下lvconvert --merge命令：
sudo lvconvert --merge LVMVolGroup/snap_test这将使快照的原点恢复到拍摄快照时的状态。
如您所见，有许多选项可以显着改变逻辑卷的运行方式。
增加逻辑卷的大小
LVM的主要优点之一是它在配置逻辑卷时提供的灵活性。您可以在不停止系统的情况下轻松调整卷的数量或大小。
要增大现有逻辑卷的大小，请使用该lvresize命令。使用-L标志指定新大小。您还可以通过添加“+”大小来使用相对大小。在这种情况下，LVM将按指定的数量增加逻辑卷的大小。要自动调整逻辑卷上正在使用的文件系统的大小，请传入--resizefs标志。
要正确提供要扩展的逻辑卷的名称，您需要提供卷组，后跟斜杠，然后是逻辑卷：
sudo lvresize -L +5G --resizefs LVMVolGroup/test在此示例中，LVMVolGroup卷组上的逻辑卷和test逻辑卷的文件系统都将增加5G。
如果您希望手动处理文件系统扩展，可以取出该--resizefs选项，然后使用文件系统的本机扩展实用程序。例如，对于Ext4文件系统，您可以键入：
sudo lvresize -L +5G LVMVolGroup/test
sudo resize2fs /dev/LVMVolGroup/test这会给你留下相同的结果。
删除或缩小LVM组件
由于容量减少可能导致数据丢失，因此通过减小或移除组件来缩小可用容量的过程通常会涉及更多。
减小逻辑卷的大小
要缩小逻辑卷，首先应备份数据。因为这会降低可用容量，所以错误可能会导致数据丢失。
准备好后，检查当前使用的空间：
df -h
Filesystem Size Used Avail Use% Mounted on
. . .
/dev/mapper/LVMVolGroup-test 4.8G 521M 4.1G 12% /mnt/test在这个例子中，它看起来像目前正在使用的空间略高于521M。使用此选项可帮助您估计可以将音量减小到的大小。
接下来，卸载文件系统。与扩展不同，应在卸载时执行文件系统收缩：
cd ~
sudo umount /dev/LVMVolGroup/test卸载后，检查文件系统以确保一切正常。使用-t选项传入文件系统类型。即使文件系统显示正常，我们也会用-f来检查：
sudo fsck -t ext4 -f /dev/LVMVolGroup/test检查文件系统后，可以使用文件系统的本机工具减小文件系统大小。对于Ext4文件系统，这将是resize2fs命令。传递文件系统的最终大小：
警告：此处最安全的选择是选择比您当前使用量大的最终大小。给自己一些缓冲空间以避免数据丢失并确保备份到位。
sudo resize2fs -p /dev/LVMVolGroup/test 3G操作完成后，通过-L标志将同样大小的逻辑卷传递给lvresize命令来调整逻辑卷的大小：
sudo lvresize -L 3G LVMVolGroup/test您将收到有关数据丢失可能性的警告。如果准备就绪，请键入y继续。
减少逻辑卷后，再次检查文件系统：
sudo fsck -t ext4 -f /dev/LVMVolGroup/test如果一切正常，您可以使用常用的mount命令重新安装文件系统：
sudo mount /dev/LVMVolGroup/test /mnt/test您的逻辑卷现在应该减小到适当的大小。
删除逻辑卷
如果不再需要逻辑卷，可以使用该lvremove命令将其删除。
首先，卸载当前挂载的逻辑卷：
cd ~
sudo umount /dev/LVMVolGroup/test然后，键入以下命令删除逻辑卷：
sudo lvremove LVMVolGroup/test系统将要求您确认该程序。如果您确定要删除逻辑卷，请键入y。
删除卷组
要删除整个卷组（包括其中的所有逻辑卷），请使用该vgremove命令。
在删除卷组之前，通常应使用上述过程删除逻辑卷。至少，您必须确保卸载卷组包含的任何逻辑卷：
sudo umount /dev/LVMVolGroup/www
sudo umount /dev/LVMVolGroup/projects
sudo umount /dev/LVMVolGroup/db之后，您可以通过将卷组名称传递给vgremove命令来删除整个卷组：
sudo vgremove LVMVolGroup系统将提示您确认是否要删除卷组。如果您仍有任何逻辑卷，则会在删除之前为您提供单独的确认提示。
删除物理卷
如果要从LVM管理中删除物理卷，则需要的过程取决于LVM当前是否正在使用该设备。
如果正在使用物理卷，则必须将位于设备上的物理盘区移动到其他位置。这要求卷组具有足够的其他物理卷来处理物理盘区。如果使用更复杂的逻辑卷类型，即使有足够的可用空间以容纳拓扑，也可能需要具有其他物理卷。
如果卷组中有足够的物理卷来处理物理盘区，请通过键入以下内容将它们移出要删除的物理卷：
sudo pvmove /dev/sda此过程可能需要一段时间，具体取决于卷的大小和要传输的数据量。
将扩展区重新定位到对等卷后，可以通过键入以下内容从卷组中删除物理卷：
sudo vgreduce LVMVolGroup /dev/sda这将从卷组中删除空出的物理卷。完成此操作后，您可以通过键入以下内容从存储设备中删除物理卷标记：
sudo pvremove /dev/sda您现在应该可以将删除的存储设备用于其他目的，或者将其从系统中完全删除。
结论
到目前为止，您应该对如何使用LVM管理Ubuntu 18.04上的存储设备有一个了解。您应该知道如何获取有关现有LVM组件状态的信息，如何使用LVM组成存储系统，以及如何修改卷以满足您的需求。您可以在安全的环境中测试这些概念，以便更好地掌握它们如何组合在一起。
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参考文献：《How To Use LVM To Manage Storage Devices on Ubuntu 18.0
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