简单理解LVM(Logical Volume Manager)的基本原理

  早就想了解下LVM的原理，正好今天碰到个与LVM相关的问题，阅读了些LVM相关的资料，总结一下与大家分享！

一. LVM 架构

1.基本概念介绍：

• PP，物理分区（Physical Partition），如硬盘的分区，或 RAID 分区。
• PV，物理卷（Physical Volume），是 PP 的 LVM 抽象，它维护了 PP 的结构信息，是组成 VG 的基本逻辑单元，一般一个 PV 对应一个 PP。
• PE，物理扩展单元（Physical Extends），每个 PV 都会以 PE 为基本单元划分。
• VG，卷组（Volume Group），即 LVM 卷组，它可由一个或数个 PV 组成，相当于 LVM 的存储池。
• LE，逻辑扩展单元（Logical Extends），组成 LV 的基本单元，一个 LE 对应一个 PE。
• LV，逻辑卷（Logical Volume），它建立在 VG 之上，文件系统之下，由若干个 LE 组成。

2. LVM 原理分析

    LVM 在每个物理卷（PV）头部都维护了一个MetaData，叫做卷组描述域（VGDA，Volume Group Description Area），每个VGDA中都包含了整个VG（Volume Group）的信息，包括每个VG的布局配置、PV 的编号、LV的编号，以及每个PE到LE的映射关系。同一个VG中的每个PV头部的信息是相同的，这样有利于发生故障时进行数据恢复。

    LVM 对上层文件系统提供 LV 层，隐藏了操作细节。对文件系统而言，对 LV 的操作与原先对 Partition 的操作没有差别。当对 LV 进行写入操作时，LVM 定位相应的 LE，通过 PV 头部的映射表，将数据写入到相应的 PE 上。

    LVM 实现的关键在于在PE 和LE间建立映射关系，不同的映射规则决定了不同的LVM存储模型。LVM 支持多个PV的Stripe和Mirror，这点和软RAID的实现十分相似。

    LVM 对上层文件系统提供抽象层，隐藏了操作细节，对文件系统而言，对LV的操作与原先对分区（ Partition）的操作没有差别。当对LV进行写入操作时，LVM定位相应的LE，通过PV头部的映射表，将数据写入到相应的PE上。

3. LVM 优缺点分析

（1）LVM优点：

• 文件系统可以跨多个磁盘，因此大小不会受物理磁盘的限制。
• 可以在系统运行状态下动态地扩展文件系统大小。
• 可以增加新磁盘到 LVM 的存储池中。
• 可以以镜像的方式冗余重要数据到多个物理磁盘上。
• 可以很方便地导出整个卷组，并导入到另外一台机器上。

（2）LVM缺点

• 在从卷组中移除一个磁盘时必须使用 reducevg，否则会出问题。
• 当卷组中的一个磁盘损坏时，整个卷组都会受影响。
• 仅支持有限个文件系统类型的减小操作（ext3不支持减少文件系统大小的操作）。
• 因为加入了额外的操作，存储性能会受影响（使用 Stripe 的情况另当别论）

4. 使用LVM的基本步骤

（1）在物理分区（PP）上创建物理卷（PV）

pvcreate /dev/sda1   //将传统分区变为LVM中的物理卷

（2）在创建卷组（VG）

vgcreate vg /dev/sda1   //将（1）中创建的物理卷加入卷组vg来完成卷组的创建

（3）从 VG 中分配空间，创建逻辑卷（LV）

lvcreate -L 20G -n data vg //从卷组vg中创建大小为20G，名称为data的逻辑卷分区

（4）格式化新创建的LV为某种文件系统类型

mke2fs -j /dev/vg/data     //将LV格式化为ext2文件系统类型

（5）挂载LV

mount -t reiserfs /dev/vg/data /mnt/

自此，新创建的LV可用。

   至于，LVM相关的高级功能将会在后续的文章中介绍！