LVM 管理和 ssm 存储管理器使用

本节所讲内容：
15.1 LVM 的工作原理
15.2 创建 LVM 的基本步骤
15.3 实战-使用 SSM 工具为公司的邮件服务器创建可动态扩容的存储池

LVM 的基本概念

实战场景：对于生产环境下的服务器来说,如果存储数据的分区磁盘空间不够了怎么办

答：只能换一个更大的磁盘。 如果用了一段时间后， 空间又不够了，怎么办？再加一块更大的？换磁盘的过
程中，还需要把数据从一个硬盘复制到另一个硬盘，过程太慢了。

解决方案：使用 LVM 在线动态扩容

15.1 LVM 的工作原理

LVM（ Logical Volume Manager）逻辑卷管理，是在磁盘分区和文件系统之间添加的一个逻辑层，来为文件系统屏蔽下层磁盘分区布局，提供一个抽象的盘卷，在盘卷上建立文件系统。管理员利用 LVM 可以在磁盘不用重新分区的情况下劢态调整文件系统的大小，并且利用 LVM 管理的文件系统可以跨越磁盘，当服务器添加了新的磁盘后，管理员丌必将原有的文件移劢到新的磁盘上，而是通过 LVM 可以直接扩展文件系统跨越磁盘它就是通过将底层的物理硬盘封装起来，然后以逡辑卷的方式呈现给上层应用。在 LVM 中，其通过对底层的硬盘进行封装，当我们对底层的物理硬盘进行操作时，其不再是针对于分区进行操作，而是通过一个叫做逻辑卷的东西来对其进行底层的磁盘管理操作。
15.1.1 LVM 常用的术语
物理存储介质（The physical media）:LVM 存储介质可以是磁盘分区，整个磁盘，RAID 阵列或 SAN 磁盘，设备必须初始化为 LVM 物理卷，才能不 LVM 结合使用

物理卷 PV（physical volume） ：物理卷就是 LVM 的基本存储逡辑块，但和基本的物理存储介质（如分区、磁盘等）比较，却包含有不 LVM 相关的管理参数,创建物理卷它可以用硬盘分区，也可以用硬盘本身；
卷组 VG（Volume Group） ：一个 LVM 卷组由一个戒多个物理卷组成
逻辑卷 LV（logical volume） ：LV 建立在 VG 之上，可以在 LV 之上建立文件系统
PE（physical extents） ：PV 物理卷中可以分配的最小存储单元，PE 的大小是可以指定定的，默认为 4MB
LE（logical extent） ： LV 逡辑卷中可以分配的最小存储单元，在同一个卷组中，LE 的大小和 PE 是相同的，
并且一一对应
最小存储单位总结：
名称 最小存储单位
硬盘 扇区（512 字节）
文件系统 block（1K 戒 4K ）# mkfs.ext4 -b 2048 /dev/sdb1 ，最大支持到 4096
raid chunk （512K） #mdadm -C -v /dev/md5 -l 5 -n 3 -c 512 -x 1 /dev/sde{1,2,3,5}
LVM PE （4M） # vgcreate -s 4M vg1 /dev/sdb{1,2}
LVM 主要元素构成：

总结：多个磁盘/分区/raid-》多个物理卷 PV-》合成卷组 VG-》从 VG 划出逻辑卷 LV-》格式化 LV 挂载使用

15.1.2 LVM 优点

使用卷组，使多个硬盘空间看起来像是一个大的硬盘
使用逻辑卷，可以跨多个硬盘空间的分区 sdb1 sdb2 sdc1 sdd2 sdf
在使用逻辑卷时，它可以在空间丌足时劢态调整它的大小
在调整逻辑卷大小时，不需要考虑逻辑卷在硬盘上的位置，不用担心没有可用的连续空间
可以在线对 LV,VG 进行创建，删除，调整大小等操作。LVM 上的文件系统也需要重新调整大小。
允许创建快照，可以用来保存文件系统的备份。

RAID+LVM 一起用：LVM 是软件的卷管理方式，而 RAID 是磁盘管理的方法。对于重要的数据，使用 RAID
来保护物理的磁盘丌会因为故障而中断业务，再用 LVM 用来实现对卷的良性的管理，更好的利用磁盘资源。

15.2 创建 LVM 的基本步骤

1. 物理磁盘被格式化为 PV，(空间被划分为一个个的 PE) #PV 包含 PE
2. 不同的 PV 加入到同一个 VG 中，(不同 PV 的 PE 全部进入到了 VG 的 PE 池内) #VG 包含 PV
3. 在 VG 中创建 LV 逡辑卷，基于 PE 创建，(组成 LV 的 PE 可能来自不同的物理磁盘) #LV 基于 PE 创建
4. LV 直接可以格式化后挂载使用 #格式化挂载使用
5. LV 的扩充缩减实际上就是增加或减少组成该 LV 的 PE 数量，其过程不会丢失原始数据
   15.2.1 lvm 常用的命令
   
   下面的操作会用的一些查看命令：
   
   15.2.2 创建并使用 LVM 逻辑卷
   1、 创建 PV
   添加一个 sdb 磁盘

63 ~]# fdisk /dev/sdb #创建 4 个主分区，每个分区 1G
63 ~]# ls /dev/sdb*
/dev/sdb /dev/sdb1 /dev/sdb2 /dev/sdb3 /dev/sdb4
设定分区类型代码：fdisk /dev/sdb ===> t ===> 选择分区号 ====> 8e ====> w

注：现在系统已经很智能了， 直接使用默认的 83 Linux 分区，也可以创建 pv 的。

63 ~]# pvcreate /dev/sdb{
    
    1,2,3,4} #创建 pv
Physical volume "/dev/sdb1" successfully created.
Physical volume "/dev/sdb2" successfully created.
Physical volume "/dev/sdb3" successfully created.
Physical volume "/dev/sdb4" successfully created.
63 ~]# pvdisplay /dev/sdb1 #查看物理卷信息
"/dev/sdb1" is a new physical volume of "1.00 GiB"
--- NEW Physical volume ---
PV Name /dev/sdb1
VG Name
PV Size 1.00 GiB
Allocatable NO
PE Size 0
Total PE 0
Free PE 0
Allocated PE 0
PV UUID SHKFwf-WsLr-kkox-wlee-dAXc-5eL0-hyhaTV

创建 vg 卷组：
用法： vgcreate vg 名字 pv 的名字 可以跟多个 pv

63 ~]# vgcreate vg01 /dev/sdb1
Volume group "vg01" successfully created
63 ~]# vgs
VG #PV #LV #SN Attr VSize VFree
vg01 1 0 0 wz--n- 1020.00m 1020.00m
63 ~]# vgdisplay vg01
--- Volume group ---
VG Name vg01
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 1020.00 MiB
PE Size 4.00 MiB
Total PE 255
Alloc PE / Size 0 / 0

创建 LV
lvcreate -n 挃定新逡辑卷的名称 -L 挃定 lv 大小的 SIZE(M,G) （-l：小 l 挃定 LE 的数量） vgname

63 ~]# lvcreate -n lv01 -L 16M vg01
Logical volume "lv01" created.
63 ~]# lvcreate -n lv02 -l 4 vg01
Logical volume "lv02" created.
63 ~]# lvs
LV VG Attr LSize Pool Origin Data% Meta% Move Log Cpy%Sync Convert
lv01 vg01 -wi-a----- 16.00m
lv02 vg01 -wi-a----- 16.00m
63 ~]# pvdisplay /dev/sdb1
--- Physical volume ---
PV Name /dev/sdb1
VG Name vg01
PV Size 1.00 GiB / not usable 4.00 MiB
Allocatable yes
PE Size 4.00 MiB
Total PE 255
Free PE 247
Allocated PE 8 # Allocated ['ælə əkeɪ ɪtɪ ɪd] 分配 ，已经使用了 8 个 PE
63 ~]# vgdisplay vg01
。。。
Alloc PE / Size 8 / 32.00 MiB #已经使用 8 个 PE，32MB
Free PE / Size 247 / 988.00 MiB
2.6 文件系统格式不挂载
63 ~]# mkdir /lv01

互动： lv01 逻辑卷的路径在哪？

63 ~]# ls /dev/vg01/ #查看逡辑卷
lv01 lv02
63 ~]# ll /dev/vg01/lv01 #其实 lv01 是 dm-0 的软链接
lrwxrwxrwx 1 root root 7 5 月 18 19:02 /dev/vg01/lv01 -> ../dm-0
63 ~]# mkfs.ext4 /dev/vg01/lv01
63 ~]# mount /dev/vg01/lv01 /lv01
63 ~]# df -Th /lv01

文件系统 类型 容量 已用 可用 已用% 挂载点

/dev/mapper/vg01-lv01 ext4 15M 268K 14M 2% /lv01
63 ~]#echo "/dev/vg01/lv01 /lv01 ext4 defaults 0 0" >> /etc/fstab
15.2.3 指定 PE 大小用

指定 PE 大小用的参数： -s ,如果存储的数据都是大文件，那么 PE 尽量调大，读取速度快

63 ~]# vgcreate -s 16M vg02 /dev/sdb2
Volume group "vg02" successfully created
PE 的大小只有为 2 的幂数，且最大为 512M
63 ~]# vgdisplay vg02
--- Volume group ---
VG Name vg02
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 1008.00 MiB
PE Size 16.00 MiB #已经是 16MB

15.2.4 LV 扩容

首先，确定一下是否有可用的扩容空间，因为空间是从 VG 里面创建的，并且 LV 不能跨 VG 扩容

63 ~]# vgs
VG #PV #LV #SN Attr VSize VFree
vg01 1 2 0 wz--n- 1020.00m 988.00m
vg02 1 0 0 wz--n- 1008.00m 1008.00m

用的命令如下：

扩容逻辑卷

63 ~]# lvextend -L +30m /dev/vg01/lv01

说明：在指定大小的时候，扩容 30m 和扩容到 30m 是不一样的写法
扩容 30m ====> -L +30M
扩容到 30m =====> -L 30M

63 ~]# lvextend -L +30m /dev/vg01/lv01
Rounding size to boundary between physical extents: 32.00 MiB.
Size of logical volume vg01/lv01 changed from 16.00 MiB (4 extents) to 48.00 MiB (12 extents).
Logical volume vg01/lv01 successfully resized.
[root@xuegod63 ~]# lvs
LV VG Attr LSize Pool Origin Data% Meta% Move Log Cpy%Sync Convert
lv01 vg01 -wi-ao---- 48.00m #LV 已经扩容成功
lv02 vg01 -wi-a----- 16.00m
63 ~]# df -Th /lv01
文件系统 类型 容量 已用 可用 已用% 挂载点
/dev/mapper/vg01-lv01 ext4 15M 268K 14M 2% /lv01

注：可以看到 LV 虽然扩展了，但是文件系统大小还是原来的，下面开始扩容文件系统
ext4 文件系统扩容使用命令诧法： resize2fs 逡辑卷名称
xfs 文件系统扩容使用命令诧法： xfs_growfs 挂载点
resize2fs 和 xfs_growfs 两者的区别是传递的参数不一样的，xfs_growfs 是采用的挂载点；resize2fs 是逻辑卷名称，而且resize2fs 命令不能对 xfs 类型文件系统使用

63 ~]# resize2fs /dev/vg01/lv01
resize2fs 1.42.9 (28-Dec-2013)
Filesystem at /dev/vg01/lv01 is mounted on /lv01; on-line resizing required
old_desc_blocks = 1, new_desc_blocks = 1
The filesystem on /dev/vg01/lv01 is now 49152 blocks long.
63 ~]# df -Th /lv01
文件系统 类型 容量 已用 可用 已用% 挂载点
/dev/mapper/vg01-lv01 ext4 46M （扩容成功）522K 43M 2% /lv01
63 ~]# lvextend -L 80M -r /dev/vg01/lv01 #直接扩容到 80M 空间，一步到位，丌用再
扩文件系统了
63 ~]# df -T /lv01/
文件系统 类型 1K-块 已用 可用 已用% 挂载点
/dev/mapper/vg01-lv01 ext4 78303 776 73761 2% /lv01
63 ~]# df -Th /lv01/
文件系统 类型 容量 已用 可用 已用% 挂载点
/dev/mapper/vg01-lv01 ext4 77M 776K 73M 2% /lv01

15.2.5 VG 扩容

63 ~]# vgs
VG #PV #LV #SN Attr VSize VFree
vg01 1 2 0 wz--n- 1020.00m 924.00m
vg02 1 0 0 wz--n- 1008.00m 1008.00m

vg 扩容的场景：vg 卷组中的空间不了够，需要添加新的硬盘进来

63 ~]# pvcreate /dev/sdb3 # 创建 pv
63 ~]# vgextend vg01 /dev/sdb3 #扩容成功
Volume group "vg01" successfully extended
63 ~]# vgs
VG #PV #LV #SN Attr VSize VFree
vg01 2 2 0 wz--n- 1.99g <1.90g
vg02 1 0 0 wz--n- 1008.00m 1008.00m

15.2.6 LVM 缩小
互动：LVM 可以动态增加，可以动态缩小吗？
答：LVM 可以动态增加，也可以动态缩小，但是 XFS 不支持劢态缩小，所以我们无法实现基于 xfs 的动态缩小。
btrfs 文件系统支持在线缩小。

63 ~]# lvreduce -L -20m /dev/vg01/lv01
WARNING: Reducing active and open logical volume to 60.00 MiB.
THIS MAY DESTROY YOUR DATA (filesystem etc.)
Do you really want to reduce vg01/lv01? [y/n]: y
Size of logical volume vg01/lv01 changed from 80.00 MiB (20 extents) to 60.00 MiB (15
extents).
Logical volume vg01/lv01 successfully resized. #缩小成功

但是文件系统没有缩小成功：

63 ~]# df -h /lv01/
文件系统 容量 已用 可用 已用% 挂载点
/dev/mapper/vg01-lv01 77M 776K 73M 2% /lv01 #发现文件系统上空间没有变
63 ~]# lvextend -L 10M -r /dev/vg01/lv01 #这两个命令也是丌能执行成功的
63 ~]# resize2fs /dev/vg01/lv01 #这两个命令也是丌能执行成功的
VG 的缩减，要保证你的物理卷是否被使用，是因为它无法缩减一个正在使用的 PV
63 ~]# vgs
VG #PV #LV #SN Attr VSize VFree
vg01 2 2 0 wz--n- 1.99g <1.92g
vg02 1 0 0 wz--n- 1008.00m 1008.00m
63 ~]# pvs
PV VG Fmt Attr PSize PFree
/dev/sdb1 vg01 lvm2 a-- 1020.00m 944.00m
/dev/sdb2 vg02 lvm2 a-- 1008.00m 1008.00m
/dev/sdb3 vg01 lvm2 a-- 1020.00m 1020.00m
/dev/sdb4 lvm2 --- 1.00g 1.00g
63 ~]# cp -r /boot/grub /lv01/ #复制一些测试数据
63 ~]# vgreduce vg01 /dev/sdb1 #将 sdb1 移出失败，因 sdb1 正在被使用
Physical volume "/dev/sdb1" still in use

互动：如果 sdb1 是一个磁盘阵列，而这个磁盘阵列使用年代太久，我们必须移出怎么办？
移动数据：

63 ~]# pvmove /dev/sdb1 /dev/sdb3 #将 sdb1 上数据移到新增加 sdb3 pv 上
/dev/sdb1: Moved: 23.53%
/dev/sdb1: Moved: 76.47%
/dev/sdb1: Moved: 100.00%
63 ~]# vgreduce vg01 /dev/sdb1 #移完数据再移出
Removed "/dev/sdb1" from volume group "vg01"
63 ~]# pvs
PV VG Fmt Attr PSize PFree
/dev/sdb1 lvm2 --- 1.00g 1.00g
/dev/sdb2 vg02 lvm2 a-- 1008.00m 1008.00m
/dev/sdb3 vg01 lvm2 a-- 1020.00m 952.00m #vg01 中只有 sdb3 了

15.2.7 LVM 删除

创建 LVM 流程:
pvcreate 创建 pv -> vgcreate 创建卷组 -> lvcreate 创建逡辑卷 -> mkfs.xfs lv 格式化-> mount 挂载
删除 LVM 流程：
umount 卸载 -> lvremove lv 移出卷组中所有逡辑卷-> vgremove vg 移出卷组->pvremove 移出 pv

63 ~]# umount /lv01
63 ~]# lvremove /dev/vg01/lv01
Do you really want to remove active logical volume vg01/lv01? [y/n]: yLogical volume "lv01" successfully removed
63 ~]# lvs
LV VG Attr LSize Pool Origin Data% Meta% Move Log Cpy%Sync Convert
lv02 vg01 -wi-a----- 16.00m #已经看丌到 lv01
63 ~]# vgremove vg01 #直接移出卷组
Do you really want to remove volume group "vg01" containing 1 logical volumes? [y/n]: y
Do you really want to remove active logical volume vg01/lv02? [y/n]: y
#如果卷组中还有 lv，移出时，会提示，是否也移出，咱们这里直接移出
Logical volume "lv02" successfully removed
Volume group "vg01" successfully removed
63 ~]# vgs
VG #PV #LV #SN Attr VSize VFree
vg02 1 0 0 wz--n- 1008.00m 1008.00m #没有 vg01

移出 pv sdb1

63 ~]# pvs
PV VG Fmt Attr PSize PFree
/dev/sdb1 lvm2 --- 1.00g 1.00g
/dev/sdb2 vg02 lvm2 a-- 1008.00m 1008.00m
/dev/sdb3 lvm2 --- 1.00g 1.00g
/dev/sdb4 lvm2 --- 1.00g 1.00g
63 ~]# pvremove /dev/sdb1 #已经移出
Labels on physical volume "/dev/sdb1" successfully wiped.
63 ~]# pvs
PV VG Fmt Attr PSize PFree
/dev/sdb2 vg02 lvm2 a-- 1008.00m 1008.00m
/dev/sdb3 lvm2 --- 1.00g 1.00g
/dev/sdb4 lvm2 --- 1.00g 1.00g

15.3 实戓-使用 SSM 工具为公司的邮件服务器创建可动态扩容的存储池

安装 SSM ssm 工具了一下

63 ~]# yum -y install system-storage-manager

SSM：检查关于可用硬驱和 LVM 卷的信息。显示关于现有磁盘存储设备、存储池、LVM 卷和存储快照的信息。
15.3.1 查看磁盘信息
列出设备信息

63 ~]# ssm list pool
----------------------------------------------------
Pool Type Devices Free Used Total
----------------------------------------------------
vg02 lvm 1 1008.00 MB 0.00 KB 1008.00 MB

15.3.2 实战：为公司的邮件服务器创建基于 LVM 的邮件存储
实战场景：公司要搭建一台邮件服务器，考虑到后期公司发展规模扩张，需要你创建一个名为 mail 的 LVM
存储池，并在其上创建一个名为 mail-lv，初始大小为 1G 的 lvm 卷，格式化为 xfs 文件系统，并将其挂载/mail-lv
目录下。此存储池中的空间后期要可以动态扩容。
将 sdb 上所有卷组信息删除：

63 ~]# vgremove vg02
63 ~]# pvremove /dev/sdb{
    
    1,2,3,4}

创建目录

72 ~]# mkdir /mail-lv

用的命令如下：
ssm create -s lv 大小 -n lv 名称 --fstype lv 文件系统类型 -p 卷组名 设备 挂载点
自动把设备变成 pv，创建 vg , lv ,格式化文件系统, 自劢挂载

63 ~]# ssm create -s 1G -n mail-lv --fstype xfs -p mail /dev/sdb[1-4] /mail-lv
Physical volume "/dev/sdb1" successfully created.
Physical volume "/dev/sdb2" successfully created.
Physical volume "/dev/sdb3" successfully created.
Physical volume "/dev/sdb4" successfully created.
Volume group "mail" successfully created
WARNING: ext4 signature detected on /dev/mail/mail-lv at offset 1080. Wipe it? [y/n]: y
Wiping ext4 signature on /dev/mail/mail-lv.
Logical volume "mail-lv" created.
meta-data=/dev/mail/mail-lv isize=512 agcount=4, agsize=65536 blks
= sectsz=512 attr=2, projid32bit=1
= crc=1 finobt=0, sparse=0
data = bsize=4096 blocks=262144, imaxpct=25
= sunit=0 swidth=0 blks
naming =version 2 bsize=4096 ascii-ci=0 ftype=1
log =internal log bsize=4096 blocks=2560, version=2
= sectsz=512 sunit=0 blks, lazy-count=1
realtime =none extsz=4096 blocks=0, rtextents=0
63 ~]# df -h /mail-lv/
文件系统 容量 已用 可用 已用% 挂载点
/dev/mapper/mail-mail--lv 1014M 33M 982M 4% /mail-lv

总结：
15.1 LVM 的工作原理
15.2 创建 LVM 的基本步骤
15.3 实戓-使用 SSM 工具为公司的邮件服务器创建可劢态扩容的存储池