Linux磁盤管理中LVM邏輯卷基本概念及LVM的工作原理是什么

這篇文章給大家介紹Linux磁盤管理中LVM邏輯卷基本概念及LVM的工作原理是什么，內(nèi)容非常詳細(xì)，感興趣的小伙伴們可以參考借鑒，希望對(duì)大家能有所幫助。

Linux磁盤管理機(jī)制中的LVM邏輯卷的基本概念以及LVM的工作原理?。?！

一、傳統(tǒng)的磁盤管理

其實(shí)在Linux操作系統(tǒng)中，我們的磁盤管理機(jī)制和windows上的差不多，絕大多數(shù)都是使用MBR(Master Boot Recorder)都是通過(guò)先對(duì)一個(gè)硬盤進(jìn)行分區(qū)，然后再將該分區(qū)進(jìn)行文件系統(tǒng)的格式化，在Linux系統(tǒng)中如果要使用該分區(qū)就將其掛載上去即可，windows的話其實(shí)底層也就是自動(dòng)將所有的分區(qū)掛載好，然后我們就可以對(duì)該分區(qū)進(jìn)行使用了。

但是這種傳統(tǒng)的磁盤管理經(jīng)常會(huì)帶來(lái)很多的問(wèn)題，比如說(shuō)當(dāng)我們使用的一個(gè)分區(qū)，其空間大小已經(jīng)不再夠用了，這個(gè)時(shí)候我們沒(méi)有辦法通過(guò)拉伸分區(qū)來(lái)進(jìn)行分區(qū)擴(kuò)充，當(dāng)然目前也有其他第三方的磁盤管理軟件可以進(jìn)行磁盤的分區(qū)空間劃分，但是這樣會(huì)給我們的文件系統(tǒng)造成很大的傷害，有時(shí)會(huì)導(dǎo)致文件系統(tǒng)崩潰等問(wèn)題。對(duì)于傳統(tǒng)的磁盤管理如果說(shuō)我們碰到當(dāng)分區(qū)大小不足的時(shí)候，我們只能通過(guò)增加新的硬盤，然后在新的硬盤上創(chuàng)建分區(qū)，對(duì)分區(qū)進(jìn)行格式化以后，然后將之前分區(qū)的所有東西都拷貝到新的分區(qū)里面才行。但是新增加的硬盤是作為獨(dú)立的文件系統(tǒng)存在的，原有的文件系統(tǒng)并沒(méi)有得到任何的擴(kuò)充，上層應(yīng)用只能訪問(wèn)到一個(gè)文件系統(tǒng)。這樣的方式對(duì)個(gè)人的電腦來(lái)說(shuō)可能還能接受，但是如果對(duì)于生產(chǎn)環(huán)境下的服務(wù)器來(lái)說(shuō)，這是不可接受的。因?yàn)槿绻岩粋€(gè)分區(qū)的內(nèi)容都拷貝到另一個(gè)分區(qū)上去，勢(shì)必要首先卸載掉之前的那個(gè)分區(qū)，然后*對(duì)整個(gè)分區(qū)進(jìn)行拷貝，如果服務(wù)器上運(yùn)行著一個(gè)重要的服務(wù)，比如說(shuō)WWW或者FTP，其要求是 7*24 小時(shí)運(yùn)行正常的，那么卸載掉分區(qū)這是不可想象的，同時(shí)如果該分區(qū)保存的內(nèi)容非常非常的多，那么在對(duì)分區(qū)進(jìn)行轉(zhuǎn)移時(shí)時(shí)間可能會(huì)耗費(fèi)很久，所以，這個(gè)時(shí)候我們就會(huì)受到傳統(tǒng)磁盤管理的限制，因?yàn)槠洳荒軌蜻M(jìn)行動(dòng)態(tài)的磁盤管理。因此，為了解決這個(gè)問(wèn)題，LVM技術(shù)就誕生了?。。?/p>

二、LVM的磁盤管理

正是因?yàn)閭鹘y(tǒng)的磁盤管理不能對(duì)我們的磁盤空間進(jìn)行動(dòng)態(tài)的管理，因此就誕生出了LVM這個(gè)技術(shù)，那么LVM到底是什么呢？它又是怎么對(duì)磁盤進(jìn)行管理的呢？

LVM(Logical volume Manager)是邏輯卷管理的簡(jiǎn)稱。它是Linux環(huán)境下對(duì)磁盤分區(qū)進(jìn)行管理的一種機(jī)制?，F(xiàn)在不僅僅是Linux系統(tǒng)上可以使用LVM這種磁盤管理機(jī)制，對(duì)于其它的類UNIX操作系統(tǒng)，以及windows操作系統(tǒng)都有類似與LVM這種磁盤管理軟件。

LVM的工作原理其實(shí)很簡(jiǎn)單，它就是通過(guò)將底層的物理硬盤抽象的封裝起來(lái)，然后以邏輯卷的方式呈現(xiàn)給上層應(yīng)用。在傳統(tǒng)的磁盤管理機(jī)制中，我們的上層應(yīng)用是直接訪問(wèn)文件系統(tǒng)，從而對(duì)底層的物理硬盤進(jìn)行讀取，而在LVM中，其通過(guò)對(duì)底層的硬盤進(jìn)行封裝，當(dāng)我們對(duì)底層的物理硬盤進(jìn)行操作時(shí)，其不再是針對(duì)于分區(qū)進(jìn)行操作，而是通過(guò)一個(gè)叫做邏輯卷的東西來(lái)對(duì)其進(jìn)行底層的磁盤管理操作。比如說(shuō)我增加一個(gè)物理硬盤，這個(gè)時(shí)候上層的服務(wù)是感覺(jué)不到的，因?yàn)槌尸F(xiàn)給上次服務(wù)的是以邏輯卷的方式。

LVM最大的特點(diǎn)就是可以對(duì)磁盤進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理。因?yàn)檫壿嬀淼拇笮∈强梢詣?dòng)態(tài)調(diào)整的，而且不會(huì)丟失現(xiàn)有的數(shù)據(jù)。我們?nèi)绻略黾恿擞脖P，其也不會(huì)改變現(xiàn)有上層的邏輯卷。作為一個(gè)動(dòng)態(tài)磁盤管理機(jī)制，邏輯卷技術(shù)大大提高了磁盤管理的靈活性！?。?/p>

三、LVM的原理

要想理解好LVM的原理，我們必須首先要掌握4個(gè)基本的邏輯卷概念。

①PE　　(Physical Extend)　　物理拓展

②PV　　(Physical Volume)　　物理卷

③VG　　(Volume Group)　　卷組

④LV　　(Logical Volume)　　邏輯卷

我們知道在使用LVM對(duì)磁盤進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理以后，我們是以邏輯卷的方式呈現(xiàn)給上層的服務(wù)的。所以我們所有的操作目的，其實(shí)就是去創(chuàng)建一個(gè)LV(Logical Volume),邏輯卷就是用來(lái)取代我們之前的分區(qū)，我們通過(guò)對(duì)邏輯卷進(jìn)行格式化，然后進(jìn)行掛載操作就可以使用了。那么LVM的工作原理是什么呢？所謂無(wú)圖無(wú)真相，咱們下面通過(guò)圖來(lái)對(duì)邏輯卷的原理進(jìn)行解釋??！

1.將我們的物理硬盤格式化成PV(Physical Volume)

我們看到，這里有兩塊硬盤，一塊是sda，另一塊是sdb，在LVM磁盤管理里，我首先要將這兩塊硬盤格式化為我們的PV(Physical Volume),也就是我們的物理卷，其實(shí)格式化物理卷的過(guò)程中LVM是將底層的硬盤劃分為了一個(gè)一個(gè)的PE(Physical Extend),我們的LVM磁盤管理中PE的默認(rèn)大小是4M大小，其實(shí)PE就是我們邏輯卷管理的最基本單位。比如說(shuō)我有一個(gè)400M的硬盤，那么在將其格式化成PV的時(shí)候，其實(shí)際就是將這塊物理硬盤劃分成了100個(gè)的PE，因?yàn)镻E默認(rèn)的大小就是4M。這個(gè)就是我們的第一步操作。

2.創(chuàng)建一個(gè)VG(Volume Group)

在將硬盤格式化成PV以后，我們第二步操作就是創(chuàng)建一個(gè)卷組，也就是VG(Volume Group),卷組在這里我們可以將其抽象化成一個(gè)空間池，VG的作用就是用來(lái)裝PE的，我們可以把一個(gè)或者多個(gè)PV加到VG當(dāng)中，因?yàn)樵诘谝徊讲僮鲿r(shí)就已經(jīng)將該硬盤劃分成了多個(gè)PE，所以將多個(gè)PV加到VG里面后，VG里面就存放了許許多多來(lái)自不同PV中的PE，我們通過(guò)上面的圖片就可以看到，我們格式化了兩塊硬盤，每個(gè)硬盤分別格式化成了3個(gè)PE，然后將兩塊硬盤的PE都加到了我們的VG當(dāng)中，那么我們的VG當(dāng)中就包含了6個(gè)PE，這6個(gè)PE就是兩個(gè)硬盤的PE之和。通常創(chuàng)建一個(gè)卷組的時(shí)候我們會(huì)為其取一個(gè)名字，也就是該VG的名字。

3.基于VG創(chuàng)建我們最后要使用的LV(Logical Volume)

【注意】PV以及VG創(chuàng)建好以后我們是不能夠直接使用的，因?yàn)镻V、VG是我們邏輯卷底層的東西，我們其實(shí)最后使用的是在VG基礎(chǔ)上創(chuàng)建的LV(Logical Volume),所以第三步操作就是基于VG來(lái)創(chuàng)建我們最終要使用的LV。

當(dāng)我們創(chuàng)建好我們的VG以后，這個(gè)時(shí)候我們創(chuàng)建LV其實(shí)就是從VG中拿出我們指定數(shù)量的PE，還是拿上圖來(lái)說(shuō)，我們看到我們此時(shí)的VG里面已經(jīng)擁有了6個(gè)PE，這時(shí)候我們創(chuàng)建了我們的第一個(gè)邏輯卷，它的大小是4個(gè)PE的大小，也就是16M(因?yàn)橐粋€(gè)PE的默認(rèn)大小是4M)，而這4個(gè)PE有三個(gè)是來(lái)自于第一塊硬盤，而另外一個(gè)PE則是來(lái)自第二塊硬盤。當(dāng)我們創(chuàng)建第二個(gè)邏輯卷時(shí)，它的大小就最多只有兩個(gè)PE的大小了，因?yàn)槠渲械?個(gè)PE已經(jīng)分配給了我們的第一個(gè)邏輯卷。

所以創(chuàng)建邏輯卷其實(shí)就是我們從VG中拿出我們指定數(shù)量的PE，VG中的PE可以來(lái)自不同的PV，我們可以創(chuàng)建的邏輯卷的大小取決于VG當(dāng)中PE存在的數(shù)量，并且我們創(chuàng)建的邏輯卷其大小一定是PE的整數(shù)倍(即邏輯卷的大小一定要是4M的整數(shù)倍)。

4.將我們創(chuàng)建好的LV進(jìn)行文件系統(tǒng)的格式化，然后掛載使用

在創(chuàng)建好LV以后，這個(gè)時(shí)候我們就能夠?qū)ζ溥M(jìn)行文件系統(tǒng)的格式化了，我們最終使用的就是我們剛創(chuàng)建好的LV，其就相當(dāng)于傳統(tǒng)的文件管理的分區(qū)，我們首先要對(duì)其進(jìn)行文件系統(tǒng)的格式化操作，然后通過(guò)mount命令對(duì)其進(jìn)行掛載，這個(gè)時(shí)候我們就能夠像使用平常的分區(qū)一樣來(lái)使用我們的邏輯卷了。

我們?cè)趧?chuàng)建好LV以后，我們會(huì)在 /dev 目錄下看到我們的LV信息，例如 /dev/vgname/lvname， 我們每創(chuàng)建一個(gè)VG，其會(huì)在/dev目錄下創(chuàng)建一個(gè)以該VG名字命名的文件夾，在該VG的基礎(chǔ)上創(chuàng)建好LV以后，我們會(huì)在這個(gè)VG目錄下多出一個(gè)以LV名字命名的邏輯卷。

下面我們來(lái)對(duì)整個(gè)LVM的工作原理進(jìn)行一個(gè)總結(jié)：

(1)物理磁盤被格式化為PV，空間被劃分為一個(gè)個(gè)的PE

(2)不同的PV加入到同一個(gè)VG中，不同PV的PE全部進(jìn)入到了VG的PE池內(nèi)

(3)LV基于PE創(chuàng)建，大小為PE的整數(shù)倍，組成LV的PE可能來(lái)自不同的物理磁盤

(4)LV現(xiàn)在就直接可以格式化后掛載使用了

(5)LV的擴(kuò)充縮減實(shí)際上就是增加或減少組成該LV的PE數(shù)量，其過(guò)程不會(huì)丟失原始數(shù)據(jù)

我們看到，我們這里如果要對(duì)LV進(jìn)行擴(kuò)充，直接加進(jìn)來(lái)一塊sdc硬盤，然后將其格式化成PE，然后將該P(yáng)V加入到了VG當(dāng)中，這個(gè)時(shí)候我們就可以通過(guò)增加LV中PE的數(shù)量來(lái)動(dòng)態(tài)的對(duì)LV進(jìn)行擴(kuò)充了，只要我們的LV的大小不要超過(guò)我們VG空余空間的大小就行了??！

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