1.2 LVM（逻辑卷管理）
我们在实际使用Linux服务器的时候，总会有一个让人头疼的问题：分区到底应该分多大呢？分得太大，会浪费硬盘空间；分得太小，又会面临不够使用的情况。如果在安装系统时规划不合理，这种困扰就会经常出现。如果真出现了分区不够用的情况，则应该怎么解决呢？在以往（2.4内核以前）要想调整分区大小，要么先新建立一个更大的分区，然后复制旧分区中的内容到新分区，最后使用软链接来替代旧分区；要么使用调整分区大小的工具（如parted）。parted虽然可以调整分区大小，但是它需要卸载分区之后才可以进行，也就是说需要停止服务。而LVM最大的好处就是可以随时调整分区的大小，分区中的现有数据不会丢失，并且不需要卸载分区、停止服务。
1.2.1 LVM的概念
LVM是Logical Volume Manager的简称，译为中文就是逻辑卷管理。它是Linux系统对磁盘分区的一种管理机制。LVM是在硬盘分区之上建立一个逻辑层，这个逻辑层让多个硬盘或分区看起来像一块逻辑硬盘，然后将这块逻辑硬盘分成逻辑卷之后使用，从而大大提高了分区的灵活性。我们把真实的物理硬盘或分区称作物理卷（PV）；由多个物理卷组成一块大的逻辑硬盘，叫作卷组（VG）；将卷组划分成多个可以使用的分区，叫作逻辑卷（LV）。而在LVM中最小的存储单位不再是block，而是物理扩展块（Physical Extend, PE）。我们通过图1-1看看这些概念之间的联系。
图1-1 LVM示意图
· 物理卷（Physical Volume, PV）：就是真正的物理硬盘或分区。
· 卷组（Volume Group, VG）：将多个物理卷合起来就组成了卷组。组成同一个卷组的物理卷可以是同一块硬盘的不同分区，也可以是不同硬盘上的不同分区。我们可以把卷组想象为一块逻辑硬盘。
· 逻辑卷（Logical Volume, LV）：卷组是一块逻辑硬盘，硬盘必须分区之后才能使用，我们把这个分区称作逻辑卷。逻辑卷可以被格式化和写入数据。我们可以把逻辑卷想象为分区。
· 物理扩展（Physical Extend, PE）：PE是用来保存数据的最小单元，我们的数据实际上都是写入PE当中的。PE的大小是可以配置的，默认是4MB。
也就是说，我们在建立LVM的时候，需要按照以下步骤来进行：
（1）把物理硬盘分成分区，当然也可以是整块物理硬盘。
（2）把物理分区建立为物理卷（PV），也可以直接把整块硬盘都建立为物理卷。
（3）把物理卷整合为卷组（VG）。卷组就已经可以动态地调整大小了，可以把物理分区加入卷组，也可以把物理分区从卷组中删除。
（4）把卷组再划分为逻辑卷（LV），当然逻辑卷也是可以直接调整大小的。我们说逻辑卷可以想象为分区，所以也需要格式化和挂载。
其实，在安装Linux系统时，我们采用的图形安装界面就可以直接把硬盘配置成LVM（RAID也可以在安装时直接配置），但当时我们只分配了基本分区。那是因为LVM最主要的作用是调整分区大小，所以就算在安装时已经安装了LVM，我们还是需要学习LVM的命令。那么我们就一步一步来实现LVM吧。
1.2.2 图形界面安装系统时配置LVM分区
还记得我们在安装系统的时候只分配了基本分区吗？其实在安装的过程中，采用图形界面也是可以建立LVM分区的。那么我们先来看看在图形安装界面下如何进行LVM分区，如图1-2所示。
图1-2 选择自定义分区
分区方法选择“创建自定义布局”，然后单击“下一步”按钮，就会进入驱动器选择界面，如图1-3所示。
图1-3 驱动器选择1
请大家注意引导分区/boot是不能在LVM中划分的，/boot分区必须使用基本分区。所以先将/boot分区划分为/dev/sda1，如图1-4所示。
图1-4 先建立/boot分区
然后单击“创建”按钮，就会进入“生成存储”界面，如图1-5所示。
图1-5 生成存储1
在“生成存储”界面中选择“LVM物理卷”单选按钮，就会建立物理卷。大家发现了吗？无论是图形方式建立LVM，还是下面要讲的命令方式建立LVM，建立顺序都是一样的。要先建立物理卷，再把一个或多个物理卷组合成卷组，最后在卷组中再划分出逻辑卷。单击“创建”按钮，就会进入“添加分区”界面，如图1-6所示。
图1-6 添加分区
在“添加分区”界面中，挂载点不适用，因为物理卷不能直接挂载使用。文件系统类型也只有physical volume（物理卷）这一种。我们选择“使用全部可用空间”单选按钮，把剩余的硬盘空间都建立为物理卷（大家注意，在这里我们把剩余的硬盘空间都建立为物理卷，而我们下面要讲的使用命令进行LVM管理时，也要先把分区建立为物理卷，才能进行后续操作，步骤是一致的）。单击“确定”按钮，物理卷就添加完成了，又回到了驱动器选择界面，如图1-7所示。
图1-7 驱动器选择2
在这里我们发现，除/boot分区之外，都变成了物理卷，这时需要把物理卷组合成卷组，单击“创建”按钮，再次进入“生成存储”界面，如图1-8所示。
图1-8 生成存储2
再次进入“生成存储”界面时，我们发现LVM卷组已经可以选择了，这时选择“LVM卷组”单选按钮，然后单击“创建”按钮，进入“生成LVM卷组”界面，如图1-9所示。
图1-9 生成LVM卷组
在“生成LVM卷组”界面中，可以修改卷组的名字，默认是“VolGroup”，把它改成“scvg”。也可以修改PE的大小，默认的物理范围是4MB，把它改成8MB。然后单击“添加”按钮，就可以建立逻辑卷了，如图1-10所示。
图1-10 生成逻辑卷
生成逻辑卷的过程和建立普通分区就基本一样了。我先建立的是/home分区，文件系统类型是ext4，逻辑卷的名称修改为lamplv01，逻辑卷的大小设定为2000MB。接下来再划分swap分区和/分区就好，不过需要swap分区是没有挂载点的，需要修改的是文件系统类型。全部分区分配完成之后，如图1-11所示。
图1-11 LVM分区完成
大家注意到我们把整块硬盘变成了物理卷（实际上是先把整个硬盘分为/dev/sda1分区，再把分区变为物理卷），然后把物理卷组成了scvg卷组，在卷组中划分了/分区、swap分区和/home分区三个逻辑卷。还要注意一点，一旦配置了LVM，逻辑卷的设备文件名不再是普通分区的命名表示（如/dev/sda1或/dev/sda2），而是采用“/dev/卷组名/逻辑卷名”的方式命名。例如，在我们刚刚划分的LVM中，/home分区的设备文件名是/dev/scvg/lamplv01。
1.2.3 命令模式管理LVM——物理卷管理
虽然使用图形界面方式建立LVM更加方便，但是LVM最主要的作用是在不丢失数据和不停机的情况下调整分区大小，所以我们一定会在系统安装完成之后，使用命令模式进行LVM调整。那么，在命令模式中LVM管理反而更加常用，我们一步一步在命令模式下实现LVM吧。
1．硬盘分区
首先建立所需的物理分区，创建方式就是使用fdisk交互命令。需要注意的是，分区的系统ID不再是Linux默认的分区ID 83，而要改成LVM的ID 8e。在/dev/sdb硬盘中还有空闲空间，在这块硬盘中新建立3个分区，每个分区的大小为1GB。命令如下：
[root@localhost ~]# fdisk /dev/sdb
#建立分区的命令省略
Command (m for help): p
Disk /dev/sdb: 21.5 GB, 21474836480 bytes
255 heads, 63 sectors/track, 2610 cylinders
Units = cylinders of 16065 * 512 = 8225280 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disk identifier: 0x00000ebd
Device Boot Start End Blocks Id System
/dev/sdb1 1 65 522081 83 Linux
/dev/sdb2 66 2610 20442712+ 5 Extended
/dev/sdb5 66 197 1060258+ 83 Linux
/dev/sdb6 198 329 1060258+ 83 Linux
/dev/sdb7 330 461 1060258+ 83 Linux
#建立了/dev/sdb5～7三个分区
Command (m for help): t
Partition number (1-7): 5
Hex code (type L to list codes): 8e
Changed system type of partition 5 to 8e (Linux LVM)
#把/dev/sdb5的分区ID改为8e，其他两个分区照做，改好后，查询结果如下
Command (m for help): p
Disk /dev/sdb: 21.5 GB, 21474836480 bytes
255 heads, 63 sectors/track, 2610 cylinders
Units = cylinders of 16065 * 512 = 8225280 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disk identifier: 0x00000ebd
Device Boot Start End Blocks Id System
/dev/sdb1 1 65 522081 83 Linux
/dev/sdb2 66 2610 20442712+ 5 Extended
/dev/sdb5 66 197 1060258+ 8e Linux LVM
/dev/sdb6 198 329 1060258+ 8e Linux LVM
/dev/sdb7 330 461 1060258+ 8e Linux LVM
#保存退出
[root@localhost ~]# partprobe
#记得重新读取分区表，否则重启系统
2．建立物理卷
建立物理卷的命令如下：
[root@localhost ~]# pvcreate [设备文件名]
在建立物理卷时，我们既可以把整块硬盘都建立成物理卷，也可以把某个分区建立成物理卷。如果要把整块硬盘都建立成物理卷，则命令如下：
[root@localhost ~]# pvcreate /dev/sdb
在我们的使用中要把分区建立成物理卷，所以执行以下命令：
[root@localhost ~]# pvcreate /dev/sdb5
Writing physical volume data to disk "/dev/sdb5"
Physical volume "/dev/sdb5" successfully created
[root@localhost ~]# pvcreate /dev/sdb6
Writing physical volume data to disk "/dev/sdb6"
Physical volume "/dev/sdb6" successfully created
[root@localhost ~]# pvcreate /dev/sdb7
Writing physical volume data to disk "/dev/sdb7"
Physical volume "/dev/sdb7" successfully created
3．查看物理卷
查看物理卷的命令有两个，第一个是pvscan，用来查询系统中哪些硬盘或分区是物理卷。命令如下：
[root@localhost ~]# pvscan
PV /dev/sdb5 lvm2 [1.01 GiB]
PV /dev/sdb6 lvm2 [1.01 GiB]
PV /dev/sdb7 lvm2 [1.01 GiB]
Total: 3 [3.03 GiB] / in use: 0 [0 ] / in no VG: 3 [3.03 GiB]
可以看到，在我们的系统中，/dev/sdb5～7这三个分区是物理卷。最后一行的意思是：共有3个物理卷[大小] / 使用了0个卷[大小] / 空闲3个卷[大小]。
第二个查询命令是pvdisplay，它可以查看到更详细的物理卷状态，命令如下：
[root@localhost ~]# pvdisplay
"/dev/sdb5" is a new physical volume of "1.01 GiB"
--- NEW Physical volume ---
PV Name /dev/sdb5←PV名
VG Name ←属于的VG名，还没有分配，所以空白
PV Size 1.01 GiB ←PV的大小
Allocatable NO ←是否已经分配
PE Size 0 ←PE大小，因为还没有分配，所以PE大小也没有指定
Total PE 0 ←PE总数
Free PE 0 ←空闲PE数
Allocated PE 0 ←可分配的PE数
PV UUID CEsVz3-f0sD-e1w0-wkHZ-iaLq-O6aV-xtQNTB ←PV的UUID
…其它两个PV省略…
4．删除物理卷
如果不再需要物理卷，则使用pvremove命令删除，命令如下：
[root@localhost ~]# pvremove /dev/sdb7
Labels on physical volume "/dev/sdb7" successfully wiped
# 当然，在我们的使用中还要用到/dev/sdb7物理卷，所以实验完成后，记得把它再添加回来
在删除物理卷时，物理卷必须不属于任何卷组，也就是需要先将物理卷从卷组中删除，再删除物理卷。其实所有的删除就是把创建过程反过来，建立时不能少某个步骤，删除时也同样不能跳过某一步直接删除。
1.2.4 命令模式管理LVM——卷组管理
物理分区已经建立，我们也把物理分区建立成了逻辑卷，按照步骤，接下来就要建立卷组了。我们说可以把卷组想象成基本分区中的硬盘，是由多个物理卷组成的。卷组就已经可以动态地调整空间大小了，当卷组空间不足时，可以向卷组中添加新的物理卷。
1．建立卷组
建立卷组使用的命令是vgcreate，具体命令格式如下：
[root@localhost ~]# vgcreate [选项] 卷组名 物理卷名
选项：
-s PE大小：指定PE的大小，单位可以是MB、GB、TB等。如果不写，则默认PE大小是4MB
我们有三个物理卷/dev/sdb5～7，先把/dev/sdb5和/dev/sdb6加入卷组，留着/dev/sdb7一会儿实验调整卷组大小，命令如下：
[root@localhost ~]# vgcreate -s 8MB scvg /dev/sdb5 /dev/sdb6
Volume group "scvg" successfully created
我们把/dev/sdb5和/dev/sdb6两个物理卷加入了卷组scvg，并指定了PE的大小是8MB
2．查看卷组
查看卷组的命令同样有两个：vgscan命令主要用于查看系统中是否有卷组；而vgdisplay命令则用于查看卷组的详细状态。命令如下：
[root@localhost ~]# vgscan
Reading all physical volumes. This may take a while...
Found volume group "scvg" using metadata type lvm2
#scvg卷组确实存在
[root@localhost ~]# vgdisplay
--- Volume group ---
VG Name scvg ←卷组名
System ID
Format lvm2
Metadata Areas 2
Metadata Sequence No 1
VG Access read/write ←卷组访问状态
VG Status resizable ←卷组状态
MAX LV 0 ←最大逻辑卷数
Cur LV 0
Open LV 0
Max PV 0 ←最大物理卷数
Cur PV 2 ←当前物理卷数
Act PV 2
VG Size 2.02 GiB ←卷组大小
PE Size 8.00 MiB ←PE大小
Total PE 258 ←PE总数
Alloc PE / Size 0 / 0 ←已用PE数量/大小
Free PE / Size 258 / 2.02 GiB ←空闲PE数量/大小
VG UUID Fs0dPf-LV7H-0Ir3-rthA-3UxC-LX5c-FLFriJ
3．增加卷组容量
我们现在要把/dev/sdb7加入卷组，使用的命令是vgextend。命令如下：
[root@localhost ~]# vgextend scvg /dev/sdb7
Volume group "scvg" successfully extended
#把/dev/sdb7物理卷也加入scvg卷组
[root@localhost ~]# vgdisplay
--- Volume group ---
VG Name scvg
System ID
Format lvm2
Metadata Areas 3
Metadata Sequence No 2
VG Access read/write
VG Status resizable
MAX LV 0
Cur LV 0
Open LV 0
Max PV 0
Cur PV 3
Act PV 3
VG Size 3.02 GiB ←卷组容量增加
PE Size 8.00 MiB
Total PE 387 ←PE总数增加
Alloc PE / Size 0 / 0
Free PE / Size 387 / 3.02 GiB
VG UUID Fs0dPf-LV7H-0Ir3-rthA-3UxC-LX5c-FLFriJ
4．减少卷组容量
既然可以增加卷组容量，当然也可以减少卷组容量，我们使用vgreduce命令在卷组中删除物理卷。命令如下：
[root@localhost ~]# vgreduce scvg /dev/sdb7
Removed "/dev/sdb7" from volume group "scvg"
#在卷组中删除/dev/sdb7物理卷
[root@localhost ~]# vgreduce -a
#删除所有未使用的物理卷
当然，删除之后记得再添加回来，以便下面再用于实验。
5．删除卷组
删除卷组的命令是vgremove。命令如下：
[root@localhost ~]# vgremove scvg
Volume group "scvg" successfully removed
只有在删除卷组之后，才能删除物理卷。还要注意的是，scvg卷组中还没有添加任何逻辑卷，如果拥有了逻辑卷，则记得先删除逻辑卷再删除卷组。再次强调，删除就是安装的反过程，每一步都不能跳过。
当然，删除之后记得再建立回来，否则逻辑卷的实验就不能完成了。命令如下：
[root@localhost ~]# vgcreate -s 8MB scvg /dev/sdb5 /dev/sdb6 /dev/sdb7
Volume group "scvg" successfully created
#这次三个物理卷就一起加入卷组了
1.2.5 命令模式管理LVM——逻辑卷管理
卷组建立完成后，接下来需要把卷组再划分为逻辑卷。我们可以把逻辑卷想象成分区，那么这个逻辑卷当然也需要被格式化和挂载。另外，逻辑卷也是可以动态调整大小的，而且数据不会丢失，也不用卸载逻辑卷。
1．建立逻辑卷
我们现在已经建立了3GB大小的卷组scvg，接下来需要在卷组中建立逻辑卷。命令格式如下：
[root@localhost ~]# lvcreate [选项] [-n逻辑卷名] 卷组名
选项：
-L容量：指定逻辑卷大小，单位为MB、GB、TB等
-l个数：按照PE个数指定逻辑卷大小，这个参数需要换算容量，太麻烦
-n逻辑卷名：指定逻辑卷名
我们建立一个1.5GB大小的lamplv逻辑卷，命令如下：
[root@localhost ~]# lvcreate -L 1.5G -n lamplv scvg
Logical volume "lamplv" created
#在scvg卷组中建立一个1.5GB大小的lamplv逻辑卷
建立完逻辑卷，还要在格式化和挂载之后才能正常使用。格式化和挂载命令与操作普通分区时是一样的，不过需要注意的是，逻辑卷的设备文件名是“/dev/卷组名/逻辑卷名”，如逻辑卷lamplv的设备文件名就是“/dev/scvg/lamplv”。具体命令如下：
[root@localhost ~]# mkfs -t ext4 /dev/scvg/lamplv
#格式化
[root@localhost ~]# mkdir /disklvm
[root@localhost ~]# mount /dev/scvg/lamplv /disklvm/
#建立挂载点，并挂载
[root@localhost ~]# mount
…省略部分输出…
/dev/mapper/scvg-lamplv on /disklvm type ext4 (rw)
#已经挂载了
当然，如果需要开机后自动挂载，则要修改/etc/fstab文件。
2．查看逻辑卷
查看命令同样有两个，第一个命令lvscan只能看到系统中是否拥有逻辑卷，命令如下：
[root@localhost ~]# lvscan
ACTIVE '/dev/scvg/lamplv' [1.50 GiB] inherit
#能够看到激活的逻辑卷，大小是1.5GB
第二个命令lvdisplay可以看到逻辑卷的详细信息，命令如下：
[root@localhost ~]# lvdisplay
--- Logical volume ---
LV Path /dev/scvg/lamplv ←逻辑卷的设备文件名
LV Name lamplv ←逻辑卷名
VG Name scvg ←所属的卷组名
LV UUID 2kyKmn-Nupd-CldB-8ngY-NsI3-b8hV-QeUuna
LV Write Access read/write
LV Creation host, time localhost, 2013-04-18 03:36:39 +0800
LV Status available
# open 1
LV Size 1.50 GiB ←逻辑卷大小
Current LE 192
Segments 2
Allocation inherit
Read ahead sectors auto
- currently set to 256
Block device 253:0
3．调整逻辑卷大小
我们可以使用lvresize命令调整逻辑卷的大小，不过我们一般不推荐减少逻辑卷的空间，因为这非常容易导致逻辑卷中的文件系统的数据丢失。所以，除非我们已经备份了逻辑卷中的数据，否则不要减少逻辑卷的空间。lvresize命令格式如下：
[root@localhost ~]# lvresize [选项] 逻辑卷的设备文件名
选项：
-L容量：安装容量调整大小，单位为KB、GB、TB等。使用+代表增加空间，-代表减少
空间。如果直接写容量，则代表设定逻辑卷大小为指定大小
-l个数：按照PE个数调整逻辑卷大小
我们先在/disklvm分区中建立一些测试文件，一会儿调整完大小，我们再看看数据是否丢失了。
[root@localhost ~]# cd /disklvm/
[root@localhost disklvm]# touch testf
[root@localhost disklvm]# mkdir testd
[root@localhost disklvm]# ls
lost+found testd testf
lamplv逻辑卷的大小是1.5GB，而scvg卷组中还有1.5GB的空闲空间，那么增加lamplv逻辑卷的大小到2.5GB。命令如下：
[root@localhost disklvm]# lvresize -L 2.5G /dev/scvg/lamplv
Extending logical volume lamplv to 2.50 GiB
Logical volume lamplv successfully resized
#增加lamplv逻辑卷的大小到2.5GB
#当然命令也可以这样写[root@localhost disklvm]# lvresize -L +1G /dev/scvg/lamplv
[root@localhost disklvm]# lvdisplay
--- Logical volume ---
LV Path /dev/scvg/lamplv
LV Name lamplv
VG Name scvg
LV UUID 2kyKmn-Nupd-CldB-8ngY-NsI3-b8hV-QeUuna
LV Write Access read/write
LV Creation host, time localhost, 2013-04-18 03:36:39 +0800
LV Status available
# open 1
LV Size 2.50 GiB ←大小改变了
Current LE 320
Segments 3
Allocation inherit
Read ahead sectors auto
- currently set to 256
Block device 253:0
逻辑卷的大小已经改变了，但是好像有如下一些问题：
[root@localhost disklvm]# df -h /disklvm/
文件系统 容量 已用 可用 已用%% 挂载点
/dev/mapper/scvg-lamplv 1.5G 35M 1.4G 3% /disklvm
怎么/disklvm分区的大小还是1.5GB啊？刚刚只是逻辑卷的大小改变了，如果要让分区使用这个新逻辑卷，则还要使用resize2fs命令来调整分区的大小。不过这里就体现出了LVM的优势：我们不需要卸载分区，直接就能调整分区的大小。resize2fs命令的格式如下：
[root@localhost ~]# resize2fs [选项] [设备文件名] [调整的大小]
选项：
-f：强制调整
设备文件名：指定调整哪个分区的大小
调整的大小：指定把分区调整到多大，要加M、G等单位。如果不加大小，则会使用整个分区
我们已经把逻辑卷调整到2.5GB，这时就需要把整个逻辑卷都加入/disklvm分区中，命令如下：
[root@localhost ~]# resize2fs /dev/scvg/lamplv
resize2fs 1.41.12 (17-May-2010)
Filesystem at /dev/scvg/lamplv is mounted on /disklvm; on-line resizing required
old desc_blocks = 1, new_desc_blocks = 1
Performing an on-line resize of /dev/scvg/lamplv to 655360 (4k) blocks.
The filesystem on /dev/scvg/lamplv is now 655360 blocks long.
#已经调整了分区大小
[root@localhost ~]# df -h /disklvm/
文件系统 容量 已用 可用 已用%% 挂载点
/dev/mapper/scvg-lamplv 2.5G 35M 2.4G 2% /disklvm
#分区大小已经是2.5GB了
[root@localhost ~]# ls /disklvm/
lost+found testd testf
#而且数据并没有丢失
如果要减少逻辑卷的容量，则只需把增加步骤反过来再做一遍就可以了。不过我们并不推荐减少逻辑卷的容量，因为这有可能导致数据丢失。
4．删除逻辑卷
删除了逻辑卷，其中的数据就会丢失，所以要确定你真的需要删除这个逻辑卷。命令格式如下：
[root@localhost ~]# lvremove逻辑卷的设备文件名
我们删除lamplv逻辑卷，记得在删除时要先卸载。命令如下：
[root@localhost ~]# umount /dev/scvg/lamplv
[root@localhost ~]# lvremove /dev/scvg/lamplv
Do you really want to remove active logical volume lamplv? [y/n]: n
Logical volume lamplv not removed
#这里选择的是no，因为一会儿还要做实验，所以就不真的删除了
当然，在删除逻辑卷后，里面的所有数据都会被清空。