Linux LVM（逻辑卷管理）概述

什么是 LVM？

  LVM（Logical Volume Manager，逻辑卷管理器）是 Linux 系统中的一种存储管理方式，允许系统管理员将物理存储设备（如硬盘、SSD）抽象为逻辑卷，从而提供更灵活和高效的存储管理。LVM 使得用户能够动态调整存储空间，简化了存储管理的复杂性。

LVM 的组成

LVM 主要由以下几个概念组成：

LVM概述

  LVM（Logical Volume Manager，逻辑卷管理器）是一种灵活的存储管理方案，它允许您将物理存储设备（如硬盘或分区）抽象为更易管理的逻辑卷。LVM的优势在于其动态的存储空间分配，支持在线扩展和缩减容量，使得存储管理变得更加灵活高效。LVM的架构由多个重要组件构成，理解这些概念对于高效使用LVM至关重要。

1. 物理卷 (Physical Volume, PV)

  物理卷是LVM系统中的基础存储单元，它通常是硬盘、硬盘分区或其他物理存储设备。在LVM中，物理卷是实际存储数据的地方。通过将一个或多个物理卷组合成卷组，可以方便地扩展存储空间。

特点：

• 物理卷是LVM中的最底层存储设备。
• 它们提供存储空间，但本身不具备逻辑管理功能。

2. 卷组 (Volume Group, VG)

  卷组是由一个或多个物理卷组成的存储池。它是LVM管理的核心，类似于传统文件系统中的分区，但具备更强的灵活性。卷组为逻辑卷提供空间，可以随时扩展或者调整大小。

特点：

• 卷组内的空间是动态分配的，随着物理卷的增加可以方便地扩展。
• 卷组的空间可以被多个逻辑卷共享。

3. 逻辑卷 (Logical Volume, LV)

  逻辑卷是从卷组中分配的存储空间，类似于传统的磁盘分区。与传统分区不同，逻辑卷可以灵活调整大小，不需要重新格式化，也支持在线扩展。逻辑卷可以被格式化为文件系统并挂载到操作系统中使用。

特点：

• 支持动态调整大小，可以随时增加或减少容量。
• 可以像物理分区一样被格式化并挂载使用。
• 支持快照功能，能够创建数据的一致性副本。

4. 物理扩展 (Physical Extent, PE)

  物理扩展是物理卷中的最小分配单位，它将物理卷划分为小块。物理扩展的大小在创建LVM时指定，通常为4MB、8MB等。每个物理卷都由多个物理扩展组成，这些扩展是LVM存储管理的基本单元。

特点：

• 物理扩展的大小由创建LVM时指定，统一用于所有物理卷。
• LVM通过物理扩展进行空间的管理和分配。

5. 逻辑扩展 (Logical Extent, LE)

  逻辑扩展是逻辑卷中的最小分配单位。每个逻辑卷由多个逻辑扩展组成，逻辑扩展的大小与物理扩展一致。逻辑扩展与物理扩展一一对应，当逻辑卷需要存储数据时，LVM会根据需求动态分配逻辑扩展空间。

特点：

• 逻辑扩展与物理扩展一一对应，形成映射关系。
• 逻辑卷的大小由逻辑扩展的数量决定。

6. 精简池 (Thin Pool)

  精简池是一种特殊的存储池，它不同于传统的卷组。精简池采用了按需分配存储空间的方式，即它不会为每个逻辑卷预先分配空间，而是根据实际需要动态分配空间。精简池中的存储单位是精简扩展（Thin Extent），而这些扩展只有在数据实际写入时才会占用物理空间。这样，精简池能够有效地节省存储空间，并提供更灵活的资源管理。

特点：

• 精简池采用按需分配的机制，只有在数据写入时才会分配空间。
• 存储资源得以高效利用，避免了传统存储池中常见的“空间浪费”问题。
• 精简池支持动态扩展，可以根据需求随时增加存储空间。

7. 精简卷 (Thin Volume)

  精简卷是从精简池中创建的逻辑卷。与传统的逻辑卷不同，精简卷并不会立即占用物理空间，而是采用延迟分配的方式。简而言之，精简卷的大小并不等于它实际占用的物理空间，而是指它在逻辑上能够占用的最大容量。随着数据的写入，精简卷会根据实际需求自动扩展所需的物理存储空间。只有在数据写入时，精简卷才会真正占用物理空间，这样可以大大减少未使用存储空间的浪费。

特点：

• 精简卷采用延迟分配的机制，只有在数据写入时才会占用物理空间。
• 精简卷的大小代表它能占用的最大空间，但实际占用的空间仅为数据写入后的大小。
• 精简卷支持动态扩展，可以根据数据的增长自动调整大小。
• 精简卷能够显著减少未使用存储空间的浪费，特别适用于虚拟化环境和动态存储需求的场景。

  LVM为存储管理提供了高度的灵活性和可扩展性。通过物理卷、卷组和逻辑卷的组合，管理员可以轻松地管理和调整存储空间。而精简卷和精简池则进一步提升了存储空间的利用率和资源的灵活性，特别适用于动态变化的存储需求。精简卷采用延迟分配的方式，不会立即占用物理空间，而是根据实际需求动态扩展，这种机制可以大幅度减少存储浪费，使得LVM更加高效和适应现代存储环境的需求。

LVM 的优势

1. 动态调整：

  LVM 允许动态调整逻辑卷的大小。您可以在不影响系统运行的情况下扩展或缩小逻辑卷。

2. 快照功能：

  LVM 提供快照功能，可以在特定时间点创建逻辑卷的只读副本。这对于备份和恢复非常有用。

3. 简化管理：

  LVM 抽象化了物理存储，简化了存储管理。用户可以轻松地添加或删除存储设备，而无需重启系统。

4. RAID 支持：

  LVM 可以与软件 RAID 配合使用，提供更高的冗余和性能。

LVM 的基本操作

  以下是一些常见的 LVM 操作示例：

1. 安装 LVM

  在大多数 Linux 发行版中，LVM 是默认安装的。如果未安装，可以使用以下命令进行安装：

# 对于基于 Debian 的系统
sudo apt install lvm2

# 对于基于 Red Hat 的系统
sudo yum install lvm2

2. 创建物理卷

使用 pvcreate 命令将物理设备初始化为物理卷：

sudo pvcreate /dev/sdb1

3. 创建卷组

使用 vgcreate 命令创建卷组：

sudo vgcreate my_volume_group /dev/sdb1

4. 创建逻辑卷

使用 lvcreate 命令创建逻辑卷：

sudo lvcreate -n my_logical_volume -L 10G my_volume_group

5. 格式化逻辑卷

使用 mkfs 格式化逻辑卷：

sudo mkfs.ext4 /dev/my_volume_group/my_logical_volume

6. 挂载逻辑卷

创建挂载点并挂载逻辑卷：

sudo mkdir /mnt/my_mount_point
sudo mount /dev/my_volume_group/my_logical_volume /mnt/my_mount_point

7. 扩展逻辑卷

使用 lvextend 命令扩展逻辑卷：

sudo lvextend -L +5G /dev/my_volume_group/my_logical_volume

扩展文件系统：

sudo resize2fs /dev/my_volume_group/my_logical_volume

8. 创建快照

使用 lvcreate 创建逻辑卷的快照：

sudo lvcreate -s -n my_snapshot -L 1G /dev/my_volume_group/my_logical_volume

9. 删除逻辑卷、卷组和物理卷

删除逻辑卷：

sudo lvremove /dev/my_volume_group/my_logical_volume

删除卷组：

sudo vgremove my_volume_group

删除物理卷：

sudo pvremove /dev/sdb1