关于LVM(一)

关于LVM 

(整理时间：2009-08-13)

一、 基本概念

1、什么是LVM：LVM是逻辑盘卷管理（LogicalVolumeManager）的简称，它是Linux

环境下对磁盘分区进行管理的一种机制，LVM是建立在硬盘和 分区之上的一个逻辑层，来提高磁盘分区管理的灵活性。

2、物理卷（physicalvolume  PV）：　物理卷就是指硬盘分区或从逻辑上与磁盘分区具

有同样功能的设备(如RAID)，是LVM的基本存储逻辑块，但和基本的物理存储介质（如分区、磁盘等）比较，却包含有与LVM相关的管理参数（在设备的起始位置放置一个标签。默认这个标签放在前第2个512字节的扇区。但你可以将其放在前4个扇区中的任意一个。）。一个设备要在加入到一个LVM的逻辑卷之前必须要先将其初始成物理卷(PV)

（Figure 1 物理卷结构图）

  注：

a. 第一扇区可能是启动扇区

b.第二扇区是LVM标签扇区

     c. 第三记扇区是元数据扇区

d.之后是可用的空间

e. 在linux内核中一个扇区代表512字节的大小

3、卷组VolumeGroup（VG）: LVM卷组类似于非LVM系统中的物理硬盘，其由物理

卷组成。可以在卷组上创建一个或多个“LVM分区”（逻辑卷），LVM卷组由一个或多个物理卷组成。在一个卷组中，磁盘的空间被划分成固定大的“区”。而这个“区”是卷组中最小的空间章位，

上述的“分区”在逻辑卷中和物理卷中的大小是相同的，且在一个卷组中，所有的逻辑卷的“分区”的大小是一致的。卷组将逻辑卷上的分区映射到物理卷上。

4、逻辑卷LogicalVolume （LV）：LVM的逻辑卷类似于非LVM系统中的硬盘分区，在

逻辑卷之上可以建立文件系统(比如/home或者/usr等)。LVM的逻辑卷分成线性逻辑卷、条带逻辑卷和镜像逻辑卷三个种类。

a) 线性逻辑卷
线性逻辑卷可以将多个物理卷结合成一个逻辑卷。例如你有两个 60GB 的磁盘，你可以建立一个 120 GB 的逻辑卷。合成的逻辑卷可以看成是物理存储设备首尾相连而成的。
在创建线性逻辑卷时，是将一定范围的物理卷的“分区”映射成一区域的逻辑卷的“分区”。例如，如下图所示。逻辑卷的1到99号的分区映射到一个物理卷上了，而100到198分区映射到了另一个物理卷上。这样从应用来的角度来看，这个设备就有198个“分区”可用。

（分区映射）

用于创建逻辑卷的物理卷的大小可以不相同。

b) 条带逻辑卷
当你向LVM的逻辑卷写数据的时候，文件系统可能交叉的将这些数据写到物理卷上。你可以通过创建条带逻辑卷来控制向物理卷写数据的方法。到于大型的连接写的应用，这可以提高数据的I/O性能。
条带化通过循环地把数据写入预先定好数量的 PV 上来提高性能。通过条带化，I/O 可以以并行的方式进行。在某些情况下，这可以让条带卷里的每个物理卷都能得到接近线性卷的性能。条带卷的的条带的大小不能超过一个“分区”的大小。下图显示了跨PV的条带卷。
通过串接其它设备到当前条带卷的后，可以扩展条带卷。但是在扩展条带卷时，组成条带卷的物理卷必须要有足够的空间。例如，如果你是用跨越两个PV组成了一个条带卷，那么只增加一个PV，将不可以扩展条带卷

c) 镜像卷
镜像卷是将相同的数据镜像的写到不同的PV上。这样当其中的任何设备损坏时可以保护数据。当一个镜像 LV 的一部分失效时（例如一个 PV 失效），镜像 LV 会变成一个普通的线性 LV ，仍然可以被访问。在LVM中你可以用多个镜像来创建一个镜像逻辑卷，换句话说一个镜像逻辑卷可以保存不止一份数据的备份。
一个 LVM 镜像设备把源设备分成一个个区域，大小为 512 KB 。LVM 会维护一个日志，它用于跟踪那个（些）区域是同步。`  这个日志可以放在磁盘上，重启也不会丢失，或者可以被放在内存里。
下图显示了一个带有一个镜像的镜像逻辑卷，其日志是保存在磁盘。

注：
   当前集群不支持镜像逻辑卷

d) 快照卷 Snapshot Volumes
LVM 的快照功能允许你为一个设备在某个特定的时间点建立一个“虚拟的”的镜像，而不用中断服务。当原来的设备改动了，系统将生成快照。快照功能将保存一个在数据修改期间的备份以便以后可以重建设备。

注：

LVM的快照功能不支持集群中跨节点进行。
因为 snapshot 只拷贝在快照卷建立后被改变的数据区域，所以 snapshot 功能只需要很少的存储空间。 例如在一个很少更新的 LV 中，3-5%的空间就足够用于维护快照卷了。

当你创建快照文件系统时，原设备的读写可能会被中断。如果一个快照的块被修改，那么这个块被会被标识，并且不再从原来的卷中获得拷贝（注：没有明白是什么意思）

快照卷具有以下用处：

1) 你可以在不用卸载原来的文件系统或者停止应用的情况下对一个 LV 进行备份

2) 你可以对快照卷进行 fsck 再决定原来的文件系统是否需要修复

3) 因为快照卷是可读写的，你可以告诉应用程序对快照卷的数据进行测试，而不用动原来的数据

   5、物理分区Physical Extents (PE): 　每一个物理卷被划分为称为

PE(PhysicalExtents)的基本单元，具有唯一编号的PE是可以被LVM寻址的最小单元。PE的大小是可配置的，默认为4MB。

6、逻辑分区 LogicalExtents (LV): 逻辑卷也被划分为被称为LE(LogicalExtents)

的可被寻址的基本单位。在同一个卷组中，LE的大小和PE是相同的，并且一一对应。

（Figure 2）

7、关于LVM的标签

a) 默认情况下，LVM 标签被放在第2个 512 字节的扇区。你可以放在前4个扇区中的任意一个位置。因为其他应用可能也要用到这些扇区。

b) 一个 LVM 标签提供了一个物理设备的身份和设备顺序方面的信息（因为在系统启动时设备可以是以任何顺序出现）。

c) 一个 LVM 标签在重启后也会存在，同时在一个集群中都被知道。

d) LVM 标签用于把一个设备识别为一个 PV 。它含有针对该设备的随机的唯一的标识符（UUID）。同时也指出块设备的大小（字节），记录 LVM 元数据的存储位置。

e) LVM 元数据含有 LVM 卷组的详细配置信息。默认情况下，一个卷组的元数据被放置到该卷组中的每个 PV 的一个特殊区域， 元数据很小，且以 ASCII 格式存储。

f) LVM 允许在每个 PV 上存储0，1，2 个元数据的拷贝，默认是1个。一旦你配置了元数据个数这个数值，之后你就不能修改了。第一份拷贝是存储在设备的标签之后的起始位置。如果还有第二份拷贝，则它存储在设备的结尾。假如你不小心覆盖了开始位置的元数据，你可以使用结束位置的第2份来恢复

8、关于多分区的物理卷

LVM允许你依照磁盘分区来创建物理卷。但是基于以下的原因，一般推荐将一个物理盘分一个分区，然后将其创建成一个物理卷：

a) 管理方便。

这是因为，当将一块整盘建成一个物理卷将更容易跟踪，当硬盘损坏，将更容易被发现。另外，当一块盘上有多个物理卷，将可能在系统启动的时候引起内核出现不认分区类型的警告。

b) 条带化的性能。

因为LVM不能分别出两个物理卷是否是在同一个物理盘上，这样如果将同在一块硬盘上的两个物理卷创建成一个条带化的逻辑卷时，条带就会在同一块硬盘上的不同分区上。这会降低条带化的性能。