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磁盘管理之LVM和系统磁盘扩容

10 February 2020

简介

  • 小伙伴们好，好久不见，今天想给大家介绍一下关于磁盘管理的方法和心得；磁盘管理可谓运维工作中的重要内容，主要包括磁盘的合理规划以及扩缩容
  • 常用的磁盘管理方法为LVM（Logical Volume Manager 逻辑卷管理），这种方法能够实现磁盘的灵活扩缩容，使得磁盘得以充分使用，节约成本；但LVM只适用于数据盘的管理，对于系统盘，则需要通过其他工具进行扩容，本文将从这两个方面展开介绍，不足之处，欢迎批评指正。

LVM逻辑卷管理

关于LVM的一些知识

  • LVM利用Linux内核的 device-mapper 来实现存储系统的虚拟化（系统分区独立于底层硬件）。通过LVM，你可以实现存储空间的抽象化并在上面建立虚拟分区，可以更简便地扩大和缩小分区，可以增删分区时无需担心某个硬盘上没有足够的连续空间。
  • 简单来说：LVM是Linux环境中对磁盘分区进行管理的一种机制，是建立在硬盘和分区之上、文件系统之下的一个逻辑层，可提高磁盘分区管理的灵活性。

LVM的基本组成块如下：

  • 物理卷Physical volume (PV)：可以在上面建立卷组的媒介，可以是硬盘分区，也可以是硬盘本身或者回环文件（loopback file）。物理卷包括一个特殊的header，其余部分被切割为一块块物理区域（physical extents）。
  • 卷组Volume group (VG)：将一组物理卷收集为一个管理单元。
  • 逻辑卷Logical volume (LV)：虚拟分区，由物理区域（physical extents）组成。

LVM的操作命令：

  • 如图所示，为LVM的逻辑图，硬盘分区，分区创建为PV，PV创建为VG，VG创建为LV img-w500

    下面举几个例子

  • 创建逻辑卷和删除逻辑卷 
    fdisk /dev/sdb                              # 对磁盘进行分区
n, +3G, t, 8e, w
partprobe /dev/sdb
cat /proc/partitions 
pvcreate /dev/sdb{5,6}                      # 创建PV
pvs                                         # 查看PV
pvdisplay                                   # 查看PV详情
pvdisplay /dev/sdb5                         # 只显示一个PV
pvscan                                      # 扫描存在的PV
vgcreate myvg /dev/sdb{5,6}                 # 创建vg
vgs                                         # 显示创建的vg
vgdisplay myvg                              # 显示vg详情
pvdisplay /dev/sdb5                         # 查看PE
vgremove myvg                               # 删除myvg
vgcreate -s 8M myvg /dev/sdb{5,6}           # 创建PE为8MB的VG
pvs                                         # 查看pv属于哪个vg
pvmove /dev/sdb5                            # 移除一个pv
vgreduce myvg /dev/sdb5                     # 从vg中移除一个pv
pvcreate /dev/sdb7                          # 创建pv
vgextend myvg /dev/sdb7                     # vg扩展
lvcreate -L 50M -n testlv myvg              # 创建lv
lvs                                         # 显示lv
lvdisplay                                   # 显示lv详情
lvdisplay /dev/myvg/testlv                  # 显示testlv详情
mke2fs -j /dev/myvg/testlv                  # 格式化lv
mount /dev/myvg/testlv /mnt/                # 挂载lv
umount /mnt/                                # 卸载mnt
lvremove /dev/myvg/testlv                   # 移除lv
  • 扩展LG 
    lvcreate -L 2G -n testlv myvg               # 创建lv
mke2fs -j /dev/myvg/testlv                  # 格式化lv
mkdir /users
vim /etc/fstab                              # 设定开机自动挂载
/dev/myvg/testlv /users ext4 defaults 0 0　 # 将该条目添加到fstab
mount -a                                    # 挂载fstab内容
mount                                       # 查看挂载
df -lh                                      # 查看挂载大小
vgs                                         # 确保VFree足够
lvextend -L 5G /dev/myvg/testlv             # 扩展lv
lvextend /dev/myvg/testlv  /dev/sdb7        # 动态扩展lv
df -lhP                                     # 查看文件系统磁盘利用率
lvs                                         # 查看lv大小
resize2fs -p /dev/myvg/testlv               # 更新逻辑磁盘扩展
df -lhP                                     # 查看文件系统磁盘利用率
  • 缩减LG 
    df -lhP                                     # 查看文件系统磁盘利用率
umount /users/                              # 先卸载
mount                                       # 查看挂载
e2fsck -f /dev/myvg/testlv                  # 强行进行文件系统检测
resize2fs /dev/myvg/testlv 3G               # 调整磁盘逻辑大小
lvreduce -L 3G /dev/myvg/testlv             # 调整磁盘物理大小
mount -a                                    # 重新挂载
df -lhP                                     # 查看系统磁盘利用率
cat test.txt                                # 查看文件是否正常
  • 快照卷 
    lvcreate -L 50M -n testlv-snap -s -p r /dev/myvg/testlv  # 创建快照卷
mount /dev/myvg/testlv-snap /mnt/           # 挂载快照
cat test.txt                                # 查看文件是否正常 
cd /mnt/
tar jcf /tmp/users.tar.bz2 ./*              # 归档文件
umount /mnt/                                # 卸载mnt
lvremove /dev/myvg/tetlv-snap               # 移除快照
tar vxf /tmp/users.tar.bz2 -C ./            # 展开归档

    ###

系统盘扩容

  • 系统盘一般在系统创建的时候生成，无法进行逻辑卷规划，但随着时间的推移，系统盘不够用的情况常有发生，因此系统盘的扩容则成为一个很重要的工作，下面就介绍扩容系统盘的方法
  • 根据系统安装扩容工具
# CentOS 系统
yum install cloud-utils-growpart
yum install xfsprogs

# Ubuntu、Debain系统
apt install cloud-guest-utils
apt install xfsprogs
  • 运行fdisk -l命令查看现有云盘大小
  • 如果磁盘不足，可先在云平台进行扩容 
    [root@ecshost ~]# fdisk -l
Disk /dev/vda: 107.4 GB, 107374182400 bytes, 209715200 sectors
Units = sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disk label type: dos
Disk identifier: 0x0008d73a

 Device Boot      Start         End      Blocks   Id  System
/dev/vda1   *        2048    41943039    20970496   83  Linux
  • 运行df -h命令查看云盘分区大小
  • 也就是查看系统盘分区的大小
[root@ecshost ~]# df -h
Filesystem      Size  Used Avail Use% Mounted on
/dev/vda1        20G  1.5G   18G   8% /
devtmpfs        7.8G     0  7.8G   0% /dev
tmpfs           7.8G     0  7.8G   0% /dev/shm
tmpfs           7.8G  344K  7.8G   1% /run
tmpfs           7.8G     0  7.8G   0% /sys/fs/cgroup
tmpfs           1.6G     0  1.6G   0% /run/user/0
  • 运行growpart <DeviceName> <PartionNumber>命令调用growpart为需要扩容的云盘和对应的第几个分区扩容 
    [root@ecshost ~]# growpart /dev/vda 1
CHANGED: partition=1 start=2048 old: size=41940992 end=41943040 new: size=209710462,end=209712510
  • 运行resize2fs <PartitionName>命令调用resize2fs扩容文件系统 
    [root@ecshost ~]# resize2fs /dev/vda1
resize2fs 1.42.9 (28-Dec-2013)
Filesystem at /dev/vda1 is mounted on /; on-line resizing required
old_desc_blocks = 2, new_desc_blocks = 7
The filesystem on /dev/vda1 is now 26213807 blocks long.
  • 运行df -h命令查看云盘分区大小 
    [root@ecshost ~]# df -h
Filesystem      Size  Used Avail Use% Mounted on
/dev/vda1        99G  1.6G   93G   2% /
devtmpfs        7.8G     0  7.8G   0% /dev
tmpfs           7.8G     0  7.8G   0% /dev/shm
tmpfs           7.8G  500K  7.8G   1% /run
tmpfs           7.8G     0  7.8G   0% /sys/fs/cgroup
tmpfs           1.6G     0  1.6G   0% /run/user/0
  • 系统盘的扩容实现了，但系统盘的缩容也时有需求，现在还不知道有什么好的解决方案，希望有见解的小伙伴留言讨论

总结

  • 逻辑卷的管理方法可有效的实现数据盘的扩缩容，建议挂载数据盘以100G的标准添加，设定规范的PV大小，方便磁盘的管理
  • 系统盘目前只能够实现扩容，建议初始系统盘设定规范，比如100G，使其不至于过大浪费或过小需要频繁扩容

参考文档