Logical Volume Manager

LVM是一个device mapper框架，用来支持在多个磁盘或分区上建立逻辑分区。当前的实现是LVM2

logical volumes有下列好处

Flexible capacity

Resizeable storage pools

disk striping

mirroring volumes

volume snapshots

LVM包括3个部分

physical volume (PV)

volume group (VG)

logical volume (LV)

LVM logical volume components如下图所示：

Physical Volume

PV是LVM的底层物理存储单元。PV可以创建在整个磁盘上，也可以创建在一个分区上。

每个PV都包含了LVM Label，通常存储在第二个sector。

LVM Label包含了 PV UUID等信息。

PV设备还包含了LVM metadata。存储LVM volume groups的详细配置信息。LVM medtadata很小，存储为ASCII可读字符串形式。

创建PV

使用pvcreate命令创建PV。会写入LVM label等数据到磁盘。

# pvcreate /dev/loop22

查看内容

# hexdump -C /dev/loop22
00000000  00 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00  |................|
*
00000200  4c 41 42 45 4c 4f 4e 45  01 00 00 00 00 00 00 00  |LABELONE........|
00000210  c7 63 a2 d9 20 00 00 00  4c 56 4d 32 20 30 30 31  |.c.. ...LVM2 001|
00000220  4f 41 58 6d 57 52 78 63  77 59 6a 64 58 65 62 6a  |OAXmWRxcwYjdXebj|
00000230  64 4d 43 71 6d 72 63 39  58 31 5a 46 4c 75 37 6f  |dMCqmrc9X1ZFLu7o|
00000240  00 00 00 08 00 00 00 00  00 00 10 00 00 00 00 00  |................|
00000250  00 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00  |................|
00000260  00 00 00 00 00 00 00 00  00 10 00 00 00 00 00 00  |................|
00000270  00 f0 0f 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00  |................|
00000280  00 00 00 00 00 00 00 00  02 00 00 00 00 00 00 00  |................|
00000290  00 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00  |................|
*
00000800  ff ff ff ff ff ff ff ff  ff ff ff ff ff ff ff ff  |................|
*
00001000  16 d6 8e db 20 4c 56 4d  32 20 78 5b 35 41 25 72  |.... LVM2 x[5A%r|
00001010  30 4e 2a 3e 01 00 00 00  00 10 00 00 00 00 00 00  |0N*>............|
00001020  00 f0 0f 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00  |................|
00001030  00 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00  |................|
*
00002000  ff ff ff ff ff ff ff ff  ff ff ff ff ff ff ff ff  |................|
*

查看sector size，大小一般都为512

# blockdev --getss /dev/loop22

512

可以看到在第1个sector，和第8个sector写入了信息。

扫描block devices，lvmdiskscan

# lvmdiskscan
  /dev/loop1  [    <505.09 MiB]
  /dev/sda1   [     512.00 MiB]
  /dev/loop2  [      55.66 MiB]
  /dev/sda2   [    <599.50 GiB]
  /dev/loop3  [     <63.95 MiB]
  /dev/loop4  [     <63.95 MiB]
  /dev/loop5  [     104.19 MiB]
  /dev/loop6  [      55.66 MiB]
  /dev/loop7  [      74.27 MiB]
  /dev/loop8  [     103.99 MiB]
  /dev/loop9  [     218.39 MiB]
  /dev/loop10 [     504.15 MiB]
  /dev/loop11 [     349.69 MiB]
  /dev/loop12 [      74.27 MiB]
  /dev/loop13 [    <349.70 MiB]
  /dev/loop14 [      38.73 MiB]
  /dev/loop15 [      81.26 MiB]
  /dev/loop16 [     <38.83 MiB]
  /dev/loop17 [     218.39 MiB]
  /dev/sdb1   [    <256.00 GiB]
  /dev/loop18 [      12.32 MiB]
  /dev/loop19 [     <91.69 MiB]
  /dev/loop20 [     <12.93 MiB]
  /dev/loop21 [      74.27 MiB]
  /dev/loop22 [     128.00 MiB] LVM physical volume
  /dev/loop23 [     128.00 MiB]
  0 disks
  25 partitions
  0 LVM physical volume whole disks
  1 LVM physical volume

显示PV

有3个命令：pvs，pvdisplay，pvscan。

pvs提供很好的自定义输出和格式控制，很适合脚本使用。

pvdisplay提供多行显示。

pvscan扫描所有PV的块设备。pvscan支持配置文件lvm.conf。可以不扫描特定block，扫描结果保存到配置等。

# pvs
  PV          VG Fmt  Attr PSize   PFree
  /dev/loop22    lvm2 ---  128.00m 128.00m
root@yuan-vm:/work/lvm# pvdisplay
  "/dev/loop22" is a new physical volume of "128.00 MiB"
  --- NEW Physical volume ---
  PV Name               /dev/loop22
  VG Name
  PV Size               128.00 MiB
  Allocatable           NO
  PE Size               0
  Total PE              0
  Free PE               0
  Allocated PE          0
  PV UUID               OAXmWR-xcwY-jdXe-bjdM-Cqmr-c9X1-ZFLu7o
 
root@yuan-vm:/work/lvm# pvscan
  PV /dev/loop22                      lvm2 [128.00 MiB]
  Total: 1 [128.00 MiB] / in use: 0 [0   ] / in no VG: 1 [128.00 MiB]

disable pv

如果磁盘坏了，或者要移除一个PV，可以设置这个PV禁止分配physical extents。

使用pvchange命令，注意：这个PV需要先加入到VG才可以设置。

# pvchange -x n /dev/loop22
  Allocatability not supported by orphan lvm2 format PV /dev/loop22
  Physical volume /dev/loop22 not changed
  0 physical volumes changed / 1 physical volume not changed

resize pv

使用pvresize命令

remove pv

使用pvremove，擦除LVM label、清空LVM metadata。恢复到正常的磁盘状态。是pvcreate的反向操作。

# pvremove /dev/loop22

Labels on physical volume "/dev/loop22" successfully wiped.

Volume Group

多个PV组成虚拟的VG。在VG内部，最小存储单元叫做extents，叫做logical extens (LE)。

对应到PV，叫做physical extents（PE）。LE等于PE。VG维护LE到PE的映射关系。

create vg

使用vgcreate命令创建vg。

# vgcreate vg1 /dev/loop22 /dev/loop23

Volume group "vg1" successfully created

创建vg后，会写入vg信息，且两个pv上的这个信息相同。

hexdump查看多了：

# hexdump -C /dev/loop22
00000000  00 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00  |................|
*
00000200  4c 41 42 45 4c 4f 4e 45  01 00 00 00 00 00 00 00  |LABELONE........|
00000210  00 ff 79 40 20 00 00 00  4c 56 4d 32 20 30 30 31  |..y@ ...LVM2 001|
00000220  65 68 32 45 64 66 39 7a  61 54 49 6c 6d 67 6d 67  |eh2Edf9zaTIlmgmg|
00000230  76 65 53 74 56 32 44 4e  72 6c 44 53 61 5a 63 76  |veStV2DNrlDSaZcv|
00000240  00 00 00 08 00 00 00 00  00 00 10 00 00 00 00 00  |................|
00000250  00 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00  |................|
00000260  00 00 00 00 00 00 00 00  00 10 00 00 00 00 00 00  |................|
00000270  00 f0 0f 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00  |................|
00000280  00 00 00 00 00 00 00 00  02 00 00 00 01 00 00 00  |................|
00000290  00 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00  |................|
*
00000800  ff ff ff ff ff ff ff ff  ff ff ff ff ff ff ff ff  |................|
*
00001000  ea 2d 64 14 20 4c 56 4d  32 20 78 5b 35 41 25 72  |.-d. LVM2 x[5A%r|
00001010  30 4e 2a 3e 01 00 00 00  00 10 00 00 00 00 00 00  |0N*>............|
00001020  00 f0 0f 00 00 00 00 00  00 02 00 00 00 00 00 00  |................|
00001030  93 03 00 00 00 00 00 00  8a 46 06 16 00 00 00 00  |.........F......|
00001040  00 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00  |................|
*
00001200  76 67 31 20 7b 0a 69 64  20 3d 20 22 6a 62 53 46  |vg1 {.id = "jbSF|
00001210  49 70 2d 55 4a 70 54 2d  4f 78 45 77 2d 6a 67 64  |Ip-UJpT-OxEw-jgd|
00001220  42 2d 31 64 56 4b 2d 73  6b 41 6a 2d 72 6c 79 4d  |B-1dVK-skAj-rlyM|
00001230  72 32 22 0a 73 65 71 6e  6f 20 3d 20 31 0a 66 6f  |r2".seqno = 1.fo|
00001240  72 6d 61 74 20 3d 20 22  6c 76 6d 32 22 0a 73 74  |rmat = "lvm2".st|
00001250  61 74 75 73 20 3d 20 5b  22 52 45 53 49 5a 45 41  |atus = ["RESIZEA|
00001260  42 4c 45 22 2c 20 22 52  45 41 44 22 2c 20 22 57  |BLE", "READ", "W|
00001270  52 49 54 45 22 5d 0a 66  6c 61 67 73 20 3d 20 5b  |RITE"].flags = [|
00001280  5d 0a 65 78 74 65 6e 74  5f 73 69 7a 65 20 3d 20  |].extent_size = |
00001290  38 31 39 32 0a 6d 61 78  5f 6c 76 20 3d 20 30 0a  |8192.max_lv = 0.|
000012a0  6d 61 78 5f 70 76 20 3d  20 30 0a 6d 65 74 61 64  |max_pv = 0.metad|
000012b0  61 74 61 5f 63 6f 70 69  65 73 20 3d 20 30 0a 0a  |ata_copies = 0..|
000012c0  70 68 79 73 69 63 61 6c  5f 76 6f 6c 75 6d 65 73  |physical_volumes|
000012d0  20 7b 0a 0a 70 76 30 20  7b 0a 69 64 20 3d 20 22  | {..pv0 {.id = "|
000012e0  65 68 32 45 64 66 2d 39  7a 61 54 2d 49 6c 6d 67  |eh2Edf-9zaT-Ilmg|
000012f0  2d 6d 67 76 65 2d 53 74  56 32 2d 44 4e 72 6c 2d  |-mgve-StV2-DNrl-|
00001300  44 53 61 5a 63 76 22 0a  64 65 76 69 63 65 20 3d  |DSaZcv".device =|
00001310  20 22 2f 64 65 76 2f 6c  6f 6f 70 32 32 22 0a 0a  | "/dev/loop22"..|
00001320  73 74 61 74 75 73 20 3d  20 5b 22 41 4c 4c 4f 43  |status = ["ALLOC|
00001330  41 54 41 42 4c 45 22 5d  0a 66 6c 61 67 73 20 3d  |ATABLE"].flags =|
00001340  20 5b 5d 0a 64 65 76 5f  73 69 7a 65 20 3d 20 32  | [].dev_size = 2|
00001350  36 32 31 34 34 0a 70 65  5f 73 74 61 72 74 20 3d  |62144.pe_start =|
00001360  20 32 30 34 38 0a 70 65  5f 63 6f 75 6e 74 20 3d  | 2048.pe_count =|
00001370  20 33 31 0a 7d 0a 0a 70  76 31 20 7b 0a 69 64 20  | 31.}..pv1 {.id |
00001380  3d 20 22 72 47 75 42 63  57 2d 72 6c 5a 6a 2d 45  |= "rGuBcW-rlZj-E|
00001390  77 53 6b 2d 4d 4b 4e 30  2d 4b 67 6c 61 2d 50 57  |wSk-MKN0-Kgla-PW|
000013a0  52 7a 2d 7a 61 75 58 4f  63 22 0a 64 65 76 69 63  |Rz-zauXOc".devic|
000013b0  65 20 3d 20 22 2f 64 65  76 2f 6c 6f 6f 70 32 33  |e = "/dev/loop23|
000013c0  22 0a 0a 73 74 61 74 75  73 20 3d 20 5b 22 41 4c  |"..status = ["AL|
000013d0  4c 4f 43 41 54 41 42 4c  45 22 5d 0a 66 6c 61 67  |LOCATABLE"].flag|
000013e0  73 20 3d 20 5b 5d 0a 64  65 76 5f 73 69 7a 65 20  |s = [].dev_size |
000013f0  3d 20 32 36 32 31 34 34  0a 70 65 5f 73 74 61 72  |= 262144.pe_star|
00001400  74 20 3d 20 32 30 34 38  0a 70 65 5f 63 6f 75 6e  |t = 2048.pe_coun|
00001410  74 20 3d 20 33 31 0a 7d  0a 7d 0a 0a 0a 7d 0a 23  |t = 31.}.}...}.#|
00001420  20 47 65 6e 65 72 61 74  65 64 20 62 79 20 4c 56  | Generated by LV|
00001430  4d 32 20 76 65 72 73 69  6f 6e 20 32 2e 30 33 2e  |M2 version 2.03.|
00001440  30 37 28 32 29 20 28 32  30 31 39 2d 31 31 2d 33  |07(2) (2019-11-3|
00001450  30 29 3a 20 57 65 64 20  53 65 70 20 31 31 20 31  |0): Wed Sep 11 1|
00001460  30 3a 33 39 3a 30 38 20  32 30 32 34 0a 0a 63 6f  |0:39:08 2024..co|
00001470  6e 74 65 6e 74 73 20 3d  20 22 54 65 78 74 20 46  |ntents = "Text F|
00001480  6f 72 6d 61 74 20 56 6f  6c 75 6d 65 20 47 72 6f  |ormat Volume Gro|
00001490  75 70 22 0a 76 65 72 73  69 6f 6e 20 3d 20 31 0a  |up".version = 1.|
000014a0  0a 64 65 73 63 72 69 70  74 69 6f 6e 20 3d 20 22  |.description = "|
000014b0  57 72 69 74 65 20 66 72  6f 6d 20 76 67 63 72 65  |Write from vgcre|
000014c0  61 74 65 20 76 67 31 20  2f 64 65 76 2f 6c 6f 6f  |ate vg1 /dev/loo|
000014d0  70 32 32 20 2f 64 65 76  2f 6c 6f 6f 70 32 33 2e  |p22 /dev/loop23.|
000014e0  22 0a 0a 63 72 65 61 74  69 6f 6e 5f 68 6f 73 74  |"..creation_host|
000014f0  20 3d 20 22 79 75 61 6e  2d 76 6d 22 09 23 20 4c  | = "yuan-vm".# L|
00001500  69 6e 75 78 20 79 75 61  6e 2d 76 6d 20 35 2e 31  |inux yuan-vm 5.1|
00001510  35 2e 30 2d 31 31 39 2d  67 65 6e 65 72 69 63 20  |5.0-119-generic |
00001520  23 31 32 39 7e 32 30 2e  30 34 2e 31 2d 55 62 75  |#129~20.04.1-Ubu|
00001530  6e 74 75 20 53 4d 50 20  57 65 64 20 41 75 67 20  |ntu SMP Wed Aug |
00001540  37 20 31 33 3a 30 37 3a  31 33 20 55 54 43 20 32  |7 13:07:13 UTC 2|
00001550  30 32 34 20 78 38 36 5f  36 34 0a 63 72 65 61 74  |024 x86_64.creat|
00001560  69 6f 6e 5f 74 69 6d 65  20 3d 20 31 37 32 36 30  |ion_time = 17260|
00001570  32 32 33 34 38 09 23 20  57 65 64 20 53 65 70 20  |22348.# Wed Sep |
00001580  31 31 20 31 30 3a 33 39  3a 30 38 20 32 30 32 34  |11 10:39:08 2024|
00001590  0a 0a 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00  |................|
000015a0  00 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00  |................|
*
00002000  ff ff ff ff ff ff ff ff  ff ff ff ff ff ff ff ff  |................|
*
08000000

创建vg后，pv上的磁盘空间会分成4MB的extents。当然也可以使用-s选项，指定extent大小。

使用 --alloc 可以指定extent在不同PV上的分配策略。

add pv to vg

使用vgextend命令，可以添加一个新的pv到vg

# vgextend vg1 /dev/loop24

Volume group "vg1" successfully extended

display vg

和现实pv类似，有3个命令：vgs，vgdisplay，vgscan。

vgs适合脚本。vgdisplay是多行显示。

vgscan会扫描所有的磁盘，然后更新LVM cache file：/etc/lvm/.cache。

系统启动的时候，通常会自动调用vgscan，当插入新的磁盘后，可能需要手动调用vgscan

# vgs
  VG  #PV #LV #SN Attr   VSize   VFree
  vg1   3   0   0 wz--n- 276.00m 276.00m
 
# vgdisplay
  --- Volume group ---
  VG Name               vg1
  System ID
  Format                lvm2
  Metadata Areas        3
  Metadata Sequence No  4
  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               276.00 MiB
  PE Size               4.00 MiB
  Total PE              69
  Alloc PE / Size       0 / 0
  Free  PE / Size       69 / 276.00 MiB
  VG UUID               jbSFIp-UJpT-OxEw-jgdB-1dVK-skAj-rlyMr2
 
# vgscan
  Found volume group "vg1" using metadata type lvm2

remove pv from vg

使用vgreduce命令，可以移除一个pv。

# vgreduce vg1 /dev/loop24

Removed "/dev/loop24" from volume group "vg1"

change vg

使用vgchange命令，改变vg的属性。

比如限制lv的个数为128

# vgchange -l 128 vg1

Volume group "vg1" successfully changed

deactive一个vg

# vgchange -a n vg1

0 logical volume(s) in volume group "vg1" now active

remove vg

移除一个不包含logical volumes的vg，使用vgremove命令。

# vgremove vg1

Volume group "vg1" successfully removed

使用hexdump查看磁盘内容，之前的vg操作记录还在。应该LVM会循环写入vg操作记录。

move pv to new vg

使用vgsplit命令，将pv从它的旧vg中，已到一个新vg，要求是这个PV上，没有任何LV的内容。

# vgsplit vg1 vg2 /dev/loop24

New volume group "vg2" successfully split from "vg1"

merge vg

使用vgmerge命令，合并vg。

# vgmerge vg1 vg2

Volume group "vg2" successfully merged into "vg1"

rename vg

使用vgrename命令，重命名一个vg

# vgrename vg1 vg2

Volume group "vg1" successfully renamed to "vg2"

export/import vg

想要把一个vg从当前系统，移到另外一个系统，需要：

1 umount所有LVs

2 使用vgchange -a n，设置vg为inactive状态

3 使用vgexport导出vg。这将阻止对vg的继续访问

4 将磁盘拔下插入到新电脑

5 使用vgimport命令导入

6 使用vgchange -a y激活vg

7 mount文件系统

ILD