Linux - 邏輯卷冊管理 LVM

HowHow included in Linux

2022-02-15 2452 words 5 minutes

LVM ( Logical Volume Management ) 這管理工具可以更容易且有效的管理硬碟空間，可以任意組合多顆硬碟成為一個分割槽，也能任意的擴充放大透過 LVM 掛載的目錄及分割槽。

1. LVM 介紹

LVM 是個非常好用的硬碟空間管理工具，藉由軟體模擬出多個邏輯卷，以達到任意擴充硬碟也能增加其分割槽空間，架構如下圖所示。

https://i.imgur.com/t456hCH.png — From access.redhat.com

LVM 架構說明 :

Physical Volumes ( PV ) ：為 LVM 最底層單位，可以將一整個物理設備組成一個 PV。
Volume Group ( VG ) : 將多個 PV 組成一個 Group 就成為 VG。
Logical Volume ( LV ) : LV 就是一個完整的分割槽，透過 PG 的空間切割出來。

2. 創建 LVM

2.1 創建 PV

創建 PV 需透過 parted 工具先將硬碟設備建立分割表並決定要使用多少的硬碟空間來當作 pv ，一般全部使用是沒有問題的。

使用 parted 工具將 vdb ( 200M )及 vdc ( 300M ) 設備創建分割槽

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[[email protected] ~]#  parted -s /dev/vdb  mklabel msdos mkpart  primary  2048s 100%  set 1 lvm on  print 
Model: Virtio Block Device (virtblk)
Disk /dev/vdb: 210MB
Sector size (logical/physical): 512B/512B
Partition Table: msdos
Disk Flags: 

Number  Start   End    Size   Type     File system  Flags
 1      1049kB  210MB  209MB  primary               lvm, lba
 
 [[email protected] ~]#  parted -s /dev/vdc  mklabel msdos mkpart  primary  2048s 100%  set 1 lvm on  print
Model: Virtio Block Device (virtblk)
Disk /dev/vdc: 315MB
Sector size (logical/physical): 512B/512B
Partition Table: msdos
Disk Flags: 

Number  Start   End    Size   Type     File system  Flags
 1      1049kB  315MB  314MB  primary               lvm, lba

創建 pv

使用 pvcreate 工具創建 pv

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pvcreate <devices>

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[[email protected] ~]# pvcreate  /dev/vdb1 /dev/vdc1
  Physical volume "/dev/vdb1" successfully created.
  Physical volume "/dev/vdc1" successfully created.

2.2 創建 vg

使用 vgcreate 工具創建 vg

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vgcreate <vg-name> <pv-devices>

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[[email protected] ~]# vgcreate vg0 /dev/vdc1 /dev/vdb1 
  Volume group "vg0" successfully created

Note

vg 在創建時預設使用 4 MiB 為一個 PE size，如果要指定 PE Size 可以加上 -s 參數並指定 PE size

https://i.imgur.com/QgNhoJi.png — From wikipedia.org

2.3 創建 lv

使用 lvcreate 工具創建 lv

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lvcreate -n <lv-name> -L <size> <vg-name>

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[[email protected] ~]# lvcreate -n lv0 -L 250Mib vg0
  Rounding up size to full physical extent 252.00 MiB
  Logical volume "lv0" created.

2.4 lv 格式化檔案系統並掛載

創建好的 lv 就可以像一般的分割槽直接使用 mkfs 來指定所要的檔案系統

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[[email protected] ~]# mkfs.xfs /dev/vg0/lv0 
meta-data=/dev/vg0/lv0           isize=512    agcount=4, agsize=16128 blks
         =                       sectsz=512   attr=2, projid32bit=1
         =                       crc=1        finobt=1, sparse=1, rmapbt=0
         =                       reflink=1
data     =                       bsize=4096   blocks=64512, imaxpct=25
         =                       sunit=0      swidth=0 blks
naming   =version 2              bsize=4096   ascii-ci=0, ftype=1
log      =internal log           bsize=4096   blocks=1368, version=2
         =                       sectsz=512   sunit=0 blks, lazy-count=1
realtime =none                   extsz=4096   blocks=0, rtextents=0
Discarding blocks...Done.
[[email protected] ~]# mkdir -v /lv0
mkdir: created directory '/lv0'
[[email protected] ~]# mount /dev/vg0/lv0 /lv0/
[[email protected] ~]# df -h /lv0/
Filesystem           Size  Used Avail Use% Mounted on
/dev/mapper/vg0-lv0  247M   15M  233M   6% /lv0

3. 移除 LVM

移除 LVM 就等於把創建 LVM 步驟反過來即可

3.1 移除 lv

移除 lv 前，如果有掛載目錄，需先 umount 移除

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[[email protected] ~]# umount /lv0

使用 lvremove 工具移除 lv

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[[email protected] ~]# lvremove /dev/vg0/lv0 
Do you really want to remove active logical volume vg0/lv0? [y/n]: y
  Logical volume "lv0" successfully removed.

3.2 移除 vg

使用 vgremove 工具移除 vg

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[[email protected] ~]# vgremove vg0 
  Volume group "vg0" successfully removed

3.3 移除 pv

使用 pvremove 工具移除 pv

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[[email protected] ~]# pvremove /dev/vdb1 /dev/vdc1 
  Labels on physical volume "/dev/vdb1" successfully wiped.
  Labels on physical volume "/dev/vdc1" successfully wiped.

4. 查看已經創建的 LVM

4.1 查看 PV 詳細資訊

使用 pvdisplay 工具可以查看創建的 pv 詳細資訊

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[[email protected] ~]# pvcreate  /dev/vdb1 
  Physical volume "/dev/vdb1" successfully created.
[[email protected] ~]# pvdisplay /dev/vdb1 
  "/dev/vdb1" is a new physical volume of "199.00 MiB"
  --- NEW Physical volume ---
  PV Name               /dev/vdb1     
  VG Name               
  PV Size               199.00 MiB    
  Allocatable           NO 
  PE Size               0   
  Total PE              0
  Free PE               0
  Allocated PE          0
  PV UUID               Yp887I-KTUb-HBs4-TXmU-2xZZ-t1TW-ziqE3V
  

4.2 查看 vg 詳細資訊

使用 vgdisplay 工具可以查看創建的 vg 詳細資訊

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[[email protected] ~]# vgcreate vg0 /dev/vdb1
  Volume group "vg0" successfully created
[[email protected] ~]# vgdisplay vg0
  --- Volume group ---
  VG Name               vg0
  System ID             
  Format                lvm2
  Metadata Areas        1
  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                1
  Act PV                1
  VG Size               196.00 MiB
  PE Size               4.00 MiB
  Total PE              49
  Alloc PE / Size       0 / 0   
  Free  PE / Size       49 / 196.00 MiB
  VG UUID               UT3zNx-B2MV-JMgu-REpC-3IA6-ApjM-6S1Ayg
   

4.3 查看 lv 詳細資訊

使用 lvdisplay 工具可以查看創建的 lv 詳細資訊

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[[email protected] ~]# lvcreate -n lv0 -L 150Mib vg0
  Rounding up size to full physical extent 152.00 MiB
  Logical volume "lv0" created.
[[email protected] ~]# lvdisplay /dev/vg0/lv0 
  --- Logical volume ---
  LV Path                /dev/vg0/lv0
  LV Name                lv0
  VG Name                vg0
  LV UUID                XJ0WoQ-o7em-m16x-DMdU-OfNf-9oj9-XnQNQb
  LV Write Access        read/write
  LV Creation host, time serverc, 2022-03-22 22:01:10 +0800
  LV Status              available
  # open                 0
  LV Size                152.00 MiB
  Current LE             38
  Segments               1
  Allocation             inherit
  Read ahead sectors     auto
  - currently set to     8192
  Block device           253:2

5 擴展 lv 空間及 xfs 檔案系統

/dev/vg0/lv0 size 為 152 MiB 並掛載於 /lv0 目錄下，要擴展到 400 Mib的空間

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[[email protected] ~]# lsblk  -ap /dev/vg0/lv0
NAME                MAJ:MIN RM  SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
/dev/mapper/vg0-lv0 253:2    0  152M  0 lvm  /lv0

5.1. 查看 vg 目前還有多少空間可以分出來

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[[email protected] ~]# vgdisplay vg0
  --- Volume group ---
  VG Name               vg0
  System ID             
  Format                lvm2
  Metadata Areas        1
  Metadata Sequence No  2
  VG Access             read/write
  VG Status             resizable
  MAX LV                0
  Cur LV                1
  Open LV               1
  Max PV                0
  Cur PV                1
  Act PV                1
  VG Size               196.00 MiB
  PE Size               4.00 MiB
  Total PE              49
  Alloc PE / Size       38 / 152.00 MiB
  Free  PE / Size       11 / 44.00 MiB
  VG UUID               UT3zNx-B2MV-JMgu-REpC-3IA6-ApjM-6S1Ayg

5.2. 囿於 VG Free 空間只剩下 44 MiB ，再添加 PV 至 VG 內

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[[email protected] ~]# pvcreate /dev/vdc1 
  Physical volume "/dev/vdc1" successfully created.
[[email protected] ~]# vgextend vg0 /dev/vdc1
  Volume group "vg0" successfully extended
[[email protected] ~]# vgdisplay vg0
  --- Volume group ---
  VG Name               vg0
  System ID             
  Format                lvm2
  Metadata Areas        2
  Metadata Sequence No  3
  VG Access             read/write
  VG Status             resizable
  MAX LV                0
  Cur LV                1
  Open LV               1
  Max PV                0
  Cur PV                2
  Act PV                2
  VG Size               492.00 MiB
  PE Size               4.00 MiB
  Total PE              123
  Alloc PE / Size       38 / 152.00 MiB
  Free  PE / Size       85 / 340.00 MiB
  VG UUID               UT3zNx-B2MV-JMgu-REpC-3IA6-ApjM-6S1Ayg

5.3. lv 擴展至 400 Mib 需增加 250 Mib

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[[email protected] ~]# lvextend -L +250Mib /dev/vg0/lv0 
  Rounding size to boundary between physical extents: 252.00 MiB.
  Size of logical volume vg0/lv0 changed from 152.00 MiB (38 extents) to 404.00 MiB (101 extents).
  Logical volume vg0/lv0 successfully resized.
[[email protected] ~]# lvdisplay /dev/vg0/lv0 
  --- Logical volume ---
  LV Path                /dev/vg0/lv0
  LV Name                lv0
  VG Name                vg0
  LV UUID                XJ0WoQ-o7em-m16x-DMdU-OfNf-9oj9-XnQNQb
  LV Write Access        read/write
  LV Creation host, time serverc, 2022-02-15 22:01:10 +0800
  LV Status              available
  # open                 1
  LV Size                404.00 MiB
  Current LE             101
  Segments               2
  Allocation             inherit
  Read ahead sectors     auto
  - currently set to     8192
  Block device           253:2

5.4. 使用 xfs_growfs 擴展 xfs 檔案系統

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[[email protected] ~]# df -h /lv0
Filesystem           Size  Used Avail Use% Mounted on
/dev/mapper/vg0-lv0  147M  8.9M  138M   7% /lv0
[[email protected] ~]# xfs_growfs /lv0/
meta-data=/dev/mapper/vg0-lv0    isize=512    agcount=4, agsize=9728 blks
         =                       sectsz=512   attr=2, projid32bit=1
         =                       crc=1        finobt=1, sparse=1, rmapbt=0
         =                       reflink=1
data     =                       bsize=4096   blocks=38912, imaxpct=25
         =                       sunit=0      swidth=0 blks
naming   =version 2              bsize=4096   ascii-ci=0, ftype=1
log      =internal log           bsize=4096   blocks=1368, version=2
         =                       sectsz=512   sunit=0 blks, lazy-count=1
realtime =none                   extsz=4096   blocks=0, rtextents=0
data blocks changed from 38912 to 103424
[[email protected] ~]# df -h /lv0
Filesystem           Size  Used Avail Use% Mounted on
/dev/mapper/vg0-lv0  399M   12M  388M   3% /lv0

Tip

LVM 是可以縮容的，不過無法使用在 XFS 檔案系統上，可以再 ext 系列，先將掛載目錄 umount ，再使用 lvreduce 就可以減少 lv 空間，最後使用 resize2fs 將 ext 系列檔案系統改變大小掛載即可。

6. LAB 練習

6.1 LAB

練習環境

可以使用 HowHow 的創建 Lab 練習環境，操作錯誤導致系統失敗可以直接重置還原，使用方式請參閱 HowHow 網站。

lv 名為 qa ， vg 屬於 qagroup ，另 lv 空間為 225 MiB ，vg qagroup 的 PE size 應為 8 MiB ，並使用 ext3 檔案格式掛載至 /ext3 ，另確保開機後自動掛載。

6.2 LAB 解答

6.2.1 創建 pv

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[[email protected] ~]# parted -s /dev/vdd mklabel msdos mkpart primary ext3 2048s 251Mib set 1 lvm on print
Model: Virtio Block Device (virtblk)
Disk /dev/vdd: 524MB
Sector size (logical/physical): 512B/512B
Partition Table: msdos
Disk Flags: 

Number  Start   End    Size   Type     File system  Flags
 1      1049kB  263MB  262MB  primary  ext3         lvm, lba

[[email protected] ~]# pvcreate /dev/vdd1 
  Physical volume "/dev/vdd1" successfully created.

6.2.2 創建 vg 名為 qagroup 且 PE size 等於 8 Mib

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[[email protected]c ~]# vgcreate -s 8MiB qagroup /dev/vdd1
  Volume group "qagroup" successfully created
[[email protected] ~]# vgdisplay qagroup 
  --- Volume group ---
  VG Name               qagroup
  System ID             
  Format                lvm2
  Metadata Areas        1
  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                1
  Act PV                1
  VG Size               248.00 MiB
  PE Size               8.00 MiB
  Total PE              31
  Alloc PE / Size       0 / 0   
  Free  PE / Size       31 / 248.00 MiB
  VG UUID               rLY7hW-LnNR-RIUx-dEZP-HzRW-SeSD-PfSbmg

6.2.3 創建 lv 名為 qa ， size 為 225 MiB ，並以 ext3 格式掛至 /ext3

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[[email protected] ~]# lvcreate -n qa -L 225MiB qagroup 
  Rounding up size to full physical extent 232.00 MiB
  Logical volume "qa" created.
[[email protected] ~]# mkfs.ext3 /dev/qagroup/qa 
mke2fs 1.45.6 (20-Mar-2020)
Discarding device blocks: done                            
Creating filesystem with 237568 1k blocks and 59392 inodes
Filesystem UUID: ff4948a5-415b-4566-988d-904a5c6d2335
Superblock backups stored on blocks: 
	8193, 24577, 40961, 57345, 73729, 204801, 221185

Allocating group tables: done                            
Writing inode tables: done                            
Creating journal (4096 blocks): done
Writing superblocks and filesystem accounting information: done 

[[email protected] ~]# mkdir -v /ext3
mkdir: created directory '/ext3'
[[email protected] ~]# cat >> /etc/fstab << EOL
> /dev/qagroup/qa  /ext3  ext3  defaults  0  0
> EOL
[[email protected] ~]# mount -a
[[email protected] ~]# df -h /ext3/
Filesystem              Size  Used Avail Use% Mounted on
/dev/mapper/qagroup-qa  221M  2.1M  208M   1% /ext3

6.2.4. reboot 重新開機

確保重新開機後，所有目錄都正常掛載。

Tip

如果無法正常開機，表示 /etc/fstab 中有錯誤，可以至 bastion 機器執行 rht-vmctl reset serverc 重置 serverc 回初始設定。

7. 小結

LVM 比原生的分割槽來的彈性且好用，使用的指令也不多大多數都是重複的，聚焦在 pv、 vg 、 lv 這三個項目，並配合 create 、 display 、 remove 就可以組合出 LVM 。

如果你還沒有註冊 Like Coin，你可以在文章最下方看到 Like 的按鈕，點下去後即可申請帳號，透過申請帳號後可以幫我的文章按下 Like，而 Like 最多可以點五次，而你不用付出任何一塊錢，就能給我寫這篇文章的最大的回饋！

Contents

Linux - 邏輯卷冊管理 LVM

1. LVM 介紹

2. 創建 LVM

2.1 創建 PV

2.2 創建 vg

2.3 創建 lv

2.4 lv 格式化檔案系統並掛載

3. 移除 LVM

3.1 移除 lv

3.2 移除 vg

3.3 移除 pv

4. 查看已經創建的 LVM

4.1 查看 PV 詳細資訊

4.2 查看 vg 詳細資訊

4.3 查看 lv 詳細資訊

5 擴展 lv 空間及 xfs 檔案系統

5.1. 查看 vg 目前還有多少空間可以分出來

5.2. 囿於 VG Free 空間只剩下 44 MiB ，再添加 PV 至 VG 內

5.3. lv 擴展至 400 Mib 需增加 250 Mib

5.4. 使用 xfs_growfs 擴展 xfs 檔案系統

6. LAB 練習

6.1 LAB

6.2 LAB 解答

6.2.1 創建 pv

6.2.2 創建 vg 名為 qagroup 且 PE size 等於 8 Mib

6.2.3 創建 lv 名為 qa ， size 為 225 MiB ，並以 ext3 格式掛至 /ext3

6.2.4. reboot 重新開機

7. 小結