Linux基础——LVM 与磁盘配额（六）

1. LVM 逻辑卷管理

许多 Linux 操作系统的使用者在安装操作系统时都会遇到这样的困境：如何精确评估和分配各个硬盘分区的容量。如果当初估计不准确，一旦系统分区不够用就可能不得不备份、删除相关数据，甚至被迫重新规划分区并重装操作系统，以满足应用系统的需要。
本节将通过对 LVM 管理机制的学习，掌握动态调整 Linux 分区容量的方法。
在学习 LVM 的管理操作之前需要了解 LVM 的几个基本术语。
LVM 是 Linux 操作系统中对磁盘分区进行管理的一种逻辑机制，它是建立在硬盘和分区之上、文件系统之下的一个逻辑层，在建立文件系统时屏蔽了下层的磁盘分区布局，因此能够在保持现有数据不变的情况下动态调整磁盘容量，从而增强磁盘管理的灵活性。
在安装 CentOS 系统的过程中选择自动分区时，就会默认采用 LVM 分区方案，不需要再进行手动配置。如果有特殊需要，也可以使用安装向导提供的磁盘定制工具调整 LVM 分区。需要注意的是，/boot 分区不能基于 LVM 创建，必须独立出来。

1.1 PV（Physical Volume，物理卷）

物理卷是 LVM 机制的基本存储设备，通常对应为一个普通分区或整个硬盘。创建物理卷时，会在分区或硬盘的头部创建一个保留区块，用于记录 LVM 的属性，并把存储空间分割成默认大小为 4MB 的基本单元（Physical Extent，PE），从而构成物理卷，如图 6.1 所示。物理卷一般直接使用设备文件名称，如/dev/sdb1、/dev/sdb2、/dev/sdd 等。

对用于转换成物理卷的普通分区，建议先使用 fdisk 工具将分区类型的 ID 标记号改为“8e”。若是整块硬盘，可以将所有磁盘空间划分为一个主分区后再做相应调整。

1.2 VG（Volume Group，卷组）

由一个或多个物理卷组成一个整体，即称为卷组，在卷组中可以动态地添加或移除物理卷，如图 6.2 所示。许多个物理卷可以分别组成不同的卷组，卷组的名称由用户自行定义。

逻辑卷建立在卷组之上，与物理卷没有直接关系。对于逻辑卷来说，每一个卷组就是一个整体，从这个整体中“切出”一小块空间，作为用户创建文件系统的基础，这一小块空间就称为逻辑卷，如图 6.3 所示。使用 mkfs 等工具在逻辑卷上创建文件系统以后，就可以挂载到 Linux 操作系统中的目录下使用。
通过上述对物理卷、卷组、逻辑卷的解释可以看出，建立 LVM 分区管理机制的过程如下： 首先，将普通分区或整个硬盘创建为物理卷；然后，将物理上比较分散的各物理卷的存储空间组成一个逻辑整体，即卷组；最后，基于卷组这个整体，分割出不同的数据存储空间，形成逻辑卷。逻辑卷才是最终用户可以格式化并挂载使用的存储单位。

1.3 LVM 的管理命令

为了便于理解，这里先使用 fdisk 工具在磁盘设备“/dev/sdb”中划分出三个主分区sdb1、sdb2、sdb3，每个磁盘的空间大小为 20GB，将分区类型的 ID 标记号改为“8e”。磁盘类型的 ID 为“8e”，表示该分区是 Linux LVM 类型的，支持 LVM 机制。若上述分区已被挂载使用，则需要先进行卸载，再进行分区调整操作。
LVM 管理命令主要包括三大类：物理卷（PV）管理、卷组（VG）管理、逻辑卷（LV）管理，对应的命令程序文件分别以“pv”“vg”“lv”开头，如表 6-1 所示。

表 6-1 常用的 LVM 管理命令

功能	PV 管理命令	VG 管理命令	LV 管理命令
Scan（扫描）	pvscan	vgscan	lvscan
Create（建立）	pvcreate	vgcreate	lvcreate
Display（显示）	pvdisplay	vgdisplay	lvdisplay
Remove（移除）	pvremove	vgremove	lvremove
Extend（扩展）		vgextend	lvextend
Reduce（减少）		vgreduce	lvreduce

下面分别介绍其中常用的几个管理命令。

2.磁盘管理

2.1 物理卷管理

1） pvscan 命令
pvscan 命令用于扫描系统中所有的物理卷，并输出相关信息。使用自动分区方案安装的 CentOS，其系统盘 sda 被划分为 sda1 和 sda2 两个分区，其中 sda2 分区被转换为物理卷，并基于该物理卷创建 cl 卷组。pvscan 命令的操作如下：

[root@localhost ~]# pvscan
PV /dev/sda2	VG cl	lvm2 [99.00 GiB / 4.00 MiB free] 
Total: 1 [99.00 GiB] / in use: 1 [99.00 GiB] / in no VG: 0 [0	]

2） pvcreate 命令
pvcreate 命令用于将分区或整个硬盘转换成物理卷，主要是添加 LVM 属性信息并划分PE 存储单位。该命令需要使用硬盘或分区的设备文件作为参数（可以有多个）。例如，执行以下操作将把分区/dev/sdb1、/dev/sdb2、/dev/sdb3 转换成物理卷。需要注意的是，执行创建物理卷的命令时，会出现更换分区签名的警告提示，输入“y”后按 Enter 键即可。

[root@localhost ~]# pvcreate /dev/sdb1 /dev/sdb2 /dev/sdb3
WARNING: xfs signature detected on /dev/sdb1 at offset 0. Wipe it? [y/n]: y 
Wiping xfs signature on /dev/sdb1.	//分区签名的警告提示
WARNING: xfs signature detected on /dev/sdb2 at offset 0. Wipe it? [y/n]: y 
Wiping xfs signature on /dev/sdb2.
WARNING: dos signature detected on /dev/sdb3 at offset 510. Wipe it? [y/n]: y 
Wiping dos signature on /dev/sdb3.
Physical volume "/dev/sdb1" successfully created. 
Physical volume "/dev/sdb2" successfully created. 
Physical volume "/dev/sdb3" successfully created.

3） pvdisplay 命令
pvdisplay 命令用于显示物理卷的详细信息，需要使用指定的物理卷作为命令参数，默认时将显示所有物理卷的信息。例如，执行以下“pvdisplay /dev/sdb3”命令可以查看物理卷/dev/sdb3 的详细信息。

[root@localhost ~]# pvdisplay /dev/sdb3"/dev/sdb3
" is a new physical volume of "20.00 GiB"
--- NEW Physical volume ---
PV Name	/dev/sdb3 
VG NamePV Size	20.00 GiB
Allocatable	NO
PE Size	        0
Total PE	0
Free PE   	0
Allocated PE	0
PV UUID	rxXULc-L7ov-FTlF-rj7s-XZAr-ysHE-rhJTww 

4） pvremove 命令
pvremove 命令用于将物理卷还原成普通分区或磁盘，不再用于 LVM 体系，被移除的物理卷将无法被 pvscan 识别。例如，执行以下“pvremove /dev/sdb3”命令可以将物理卷/dev/sdb3 从 LVM 体系中移除。

 [root@localhost ~]# pvremove /dev/sdb3 
 Labels on physical volume "/dev/sdb3" successfully wiped

2.2 卷组管理

1） vgscan 命令
vgscan 命令用于扫描系统中已建立的 LVM 卷组及相关信息。例如，通过执行以下的vgscan 命令后可以列出 cl 卷组。

[root@localhost ~]# vgscan
Reading volume groups from cache.
Found volume group "cl" using metadata type lvm2

2） vgcreate 命令
vgcreate 命令用于将一个或多个物理卷创建为一个卷组，第一个命令参数用于设置新卷组的名称，其后依次指定需要加入该卷组的物理卷作为参数。例如，若要使用物理卷/dev/sdb1 和/dev/sdb2 创建名为 web_document 的卷组，可以执行以下操作：

[root@localhost ~]# vgcreate web_document /dev/sdb1 /dev/sdb2 
Volume group "web_document" successfully created

3） vgdisplay 命令
vgdisplay 命令用于显示系统中各卷组的详细信息，需要使用指定卷组名作为命令参数（未指定卷组时将显示所有卷组的信息）。例如，若要查看卷组 web_document 的详细信息， 可以执行以下操作：

[root@localhost ~]# vgdisplay web_document
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