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复习之linux高级存储管理

news 2026/2/9 3:40:55

一、lvm----逻辑卷管理

1.lvm定义

LVM是 Logical Volume Manager（逻辑卷管理）的简写，它是Linux环境下对磁盘分区进行管理的一种机制。

逻辑卷管理器(LogicalVolumeManager)本质上是一个虚拟设备驱动，是在内核中块设备和物理设备之间添加的一个新的抽象层次，如图所示。它可以将几块磁盘(物理卷，PhysicalVolume)组合起来形成一个存储池或者卷组(VolumeGroup)。LVM可以每次从卷组中划分出不同大小的逻辑卷(LogicalVolume)创建新的逻辑设备。底层的原始的磁盘不再由内核直接控制，而由LVM层来控制。对于上层应用来说卷组替代了磁盘块成为数据存储的基本单元。LVM管理着所有物理卷的物理盘区，维持着逻辑盘区和物理盘区之间的映射。LVM逻辑设备向上层应用提供了和物理磁盘相同的功能，如文件系统的创建和数据的访问等。但LVM逻辑设备不受物理约束的限制，逻辑卷不必是连续的空间，它可以跨越许多物理卷，并且可以在任何时候任意的调整大小。相比物理磁盘来说，更易于磁盘空间的管理。

pv ：物理卷，被处理过的物理分区
pe：物理扩展，设定存储最小单元
vg：物理卷组，捆绑pv到一个组中
lv：逻辑卷分配最终的使用设备

2.实验素材

建立lvm分区
新建目录
建立监控

建立lvm分区：

首先建立分区，然后设置标签--8e 即lvm分区

建立成功后记得wq保存！以及同步分区表！

实验建立监控查看：watch -n 1 "pvs;echo ====;vgs;echo =====;lvs;echo =====;df -h /westosdir"

新建目录： /westosdir/

3. lvm设备建立

（1）创建pv---物理卷

# pvcreate /dev/vdb3

（2）创建vg---物理卷组

-s设定pe大小位2M

# vgcreate -s 2M westos_vg /dev/vdb3

（3）创建lv---逻辑卷

-L指定大小 -n指定名称

# lvcreate -L 100M -n westos_lv westos_vg

（4）格式化--创建文件系统

# mkfs.xfs /dev/westos_vg/westos_lv

（5）挂载设备至目录

# mount /dev/westos_vg/westos_lv /westosdir/

监控界面如下：

4. lvm拉伸

（1）vg容量充足

vg容量为1G.容量充足直接拉伸！

# lvextend -L 200M /dev/westos_vg/westos_lv：拉伸到200M

# xfs_growfs /dev/westos_vg/westos_lv：拉伸文件系统，否则无法使用

（2）vg容量不足

pvcreate /dev/vdb5：创建新pv
vgextend westos_vg /dev/vdb5：扩展vg容量
lvextend -L 1500M /dev/westos_vg/westos_lv ：拉伸lvm
xfs_growfs /dev/westos_vg/westos_lv：格式化文件系统

想要拉伸lvm为1.5G，发现容量不够

此时进入磁盘，寻找lvm分区来创建新pv

扩展原来的vg容量，然后进行lvm拉伸，格式化文件系统

最后查看监控，该设备容量拉伸成功！

5.lvm缩减

卸载设备：umount /westosdir
扫描文件大小，看看缩减大小是否合适：e2fsck -f /dev/westos_vg/westos_lv
缩减文件系统： resize2fs /dev/westos_vg/westos_lv 500M
缩减lvm：lvreduce -L 500M /dev/westos_vg/westos_lv
重新挂载设备：mount /dev/westos_vg/westos_lv /westosdir/

（1）前提

缩减lvm设备的前提是：文件系统是ext或者ext4，xfs文件系统不能缩减！

由于之前实验我们使用的是xfs文件系统，因此本节首先给lvm设备更换文件系统！

# mkfs.ext4 /dev/westos_vg/westos_lv：设定文件系统为ext4

（2）卸载设备+扫描

扫描设备的文件大小，防止lvm缩减太小不可用！

（3）缩减文件系统+lvm，重新挂载设备

挂载成功后查看，lvm设备已经成功缩减到500M

6. vg缩减

vgreduce westos_vg /dev/vdb3 ：把分区3从该vg中缩减
pvmove /dev/vdb3 ：删除该pv

假如想缩减3，首先将3的东西转移到5

pvmove /dev/vdb3 /dev/vdb5

然后直接将pv3从vg中减去

最后彻底删除pv3

7.lvm快照

LVM 机制还提供了对 LV 做快照的功能，也就是说可以给⽂件系统做⼀个备份，这也是设计 LVM 快照的主要⽬的。快照可以用于记录系统当前状态，以便后续进行回滚操作回到此状态，或将这些状态用于系统备份。这⽐传统的备份技术的效率要⾼很多。创建快照时不⽤停⽌服务，就可以对数据进⾏备份。

创建快照：快照名：westos_lvbackup 原始：/dev/westos_vg/westos_lv
重新挂载即可生效

[root@westosa ~]# lvcreate -L 50M -n westos_lvbackup -s /dev/westos_vg/westos_lv Logical volume "westos_lvbackup" created.
[root@westosa ~]# mount /dev/westos_vg/westos_lvbackup /westosdir/

=================================实验==================================

接上节，建立的lvm设备挂载在/westosdir目录上！

此时在目录中建立10个重要的文件！由于设备挂载在该目录上，因此该设备也有该数据！

创建该设备的快照，可记录下此时的系统状态！便于备份！

将快照挂载在该目录。

[root@westosa ~]# umount /westosdir 
[root@westosa ~]# lvcreate -L 50M -n westos_lvbackup -s /dev/westos_vg/westos_lv Logical volume "westos_lvbackup" created.
[root@westosa ~]# mount /dev/westos_vg/westos_lvbackup /westosdir/
[root@westosa ~]# df
Filesystem                            1K-blocks    Used Available Use% Mounted on
devtmpfs                                 391196       0    391196   0% /dev
tmpfs                                    419040       0    419040   0% /dev/shm
tmpfs                                    419040    6872    412168   2% /run
tmpfs                                    419040       0    419040   0% /sys/fs/cgroup
/dev/vda3                               9450496 4344352   5106144  46% /
/dev/vda1                                506528  218856    287672  44% /boot
tmpfs                                     83808    1180     82628   2% /run/user/42
tmpfs                                     83808      28     83780   1% /run/user/0
/dev/mapper/westos_vg-westos_lvbackup     96928    6068     90860   7% /westosdir
[root@westosa ~]# ls /westosdir/
westosfile1   westosfile2  westosfile4  westosfile6  westosfile8
westosfile10  westosfile3  westosfile5  westosfile7  westosfile9

如果不小心删除了10个重要的文件，怎么办？

因为有快照的存在，可以恢复！

首先卸载设备，删除快照，重新建立快照，再次挂载至该目录！

发现文件仍然存在！

[root@westosa ~]# umount /westosdir 
[root@westosa ~]# lvremove /dev/westos_vg/westos_lvbackup 
Do you really want to remove active logical volume westos_vg/westos_lvbackup? [y/n]: yLogical volume "westos_lvbackup" successfully removed
[root@westosa ~]# lvcreate -L 50M -n westos_lvbackup -s /dev/westos_vg/westos_lvLogical volume "westos_lvbackup" created.
[root@westosa ~]# mount /dev/westos_vg/westos_lvbackup /westosdir/
[root@westosa ~]# ls /westosdir/
westosfile1   westosfile2  westosfile4  westosfile6  westosfile8
westosfile10  westosfile3  westosfile5  westosfile7  westosfile9

8. lvm设备删除

卸载设备
删除快照
删除lv设备
删除vg
删除pv

[root@westosa ~]# umount /westosdir 
[root@westosa ~]# lvremove /dev/westos_vg/westos_lvbackup 
Do you really want to remove active logical volume westos_vg/westos_lvbackup? [y/n]: yLogical volume "westos_lvbackup" successfully removed
[root@westosa ~]# lvremove /dev/westos_vg/westos_lv
Do you really want to remove active logical volume westos_vg/westos_lv? [y/n]: yLogical volume "westos_lv" successfully removed
[root@westosa ~]# vgremove westos_vg Volume group "westos_vg" successfully removed
[root@westosa ~]# pvremove /dev/vdb3 Labels on physical volume "/dev/vdb3" successfully wiped.

删除成功！查看监控！

二、vdo（Virtual Data Optimize）----虚拟数据优化器

VDO是一个内核模块，目的是通过压缩和优化重复数据来节省磁盘空间，从而降低数据中心的成本。原理主要是压缩和优化重复数据，优化重复数据就是硬盘里拷贝来相同的数据，以前要占多份空间，现在只需要1份空间就可以了。

1. vdo的创建及使用

前提：vdo必须要用没使用过的硬盘

ps:在创建新硬盘时空间不足，在虚拟机管理界面把其他硬盘删除也不行！！

解决方法：进入主机的硬盘存放地址,删除不用的硬盘！！

983  cd /var/lib/libvirt/images/984  ls985  rm -fr aa.qcow2 qq.qcow2 westosa-2.qcow2 westosa-4.qcow2 bb.qcow2 westosa-1.qcow2 westosa-3.qcow2 westosa-5.qcow2 westos.qcow2

删除后添加新硬盘，发现空间足够了！

vdo的安装
vdo的创建: vdo create --name=westosvdo --device=/dev/vdb

[root@westosa ~]# dnf install vdo -y
Updating Subscription Management repositories.
Unable to read consumer identity
This system is not registered to Red Hat Subscription Management. You can use subscription-manager to register.
AppStream                                       169 MB/s | 5.8 MB     00:00    
BaseOS                                          144 MB/s | 2.3 MB     00:00    
Package vdo-6.2.2.117-13.el8.x86_64 is already installed.
Dependencies resolved.
Nothing to do.
Complete!
[root@westosa ~]# vdo create --name=westosvdo --device=/dev/vdb
Creating VDO westosvdo
vdo: ERROR - Not enough available memory in system for index requirement of 256M

vdo的创建出现问题，提示内存不足！！！

只需要增加虚拟机的物理内存即可！

增加后再次创建vdo！成功！

[root@westosa ~]# dnf install vdo -y
Updating Subscription Management repositories.
Unable to read consumer identity
This system is not registered to Red Hat Subscription Management. You can use subscription-manager to register.
Last metadata expiration check: 0:05:08 ago on Sun 30 Jul 2023 02:56:24 PM CST.
Package vdo-6.2.2.117-13.el8.x86_64 is already installed.
Dependencies resolved.
Nothing to do.
Complete!
[root@westosa ~]# vdo create --name=westosvdo --device=/dev/vdb
Creating VDO westosvdoLogical blocks defaulted to 1569686 blocks.The VDO volume can address 6 GB in 3 data slabs, each 2 GB.It can grow to address at most 16 TB of physical storage in 8192 slabs.If a larger maximum size might be needed, use bigger slabs.
Starting VDO westosvdo
Starting compression on VDO westosvdo
VDO instance 0 volume is ready at /dev/mapper/westosvdo

查看vdo的功能

数据压缩和重复检测功能均开启！

[root@westosa ~]# vdo status --name=westosvdo 
VDO status:Date: '2023-07-30 15:06:08+08:00'Node: westosa.org
Kernel module:Loaded: trueName: kvdoVersion information:kvdo version: 6.2.2.117
Configuration:File: /etc/vdoconf.ymlLast modified: '2023-07-30 15:01:44'
VDOs:westosvdo:Acknowledgement threads: 1Activate: enabledBio rotation interval: 64Bio submission threads: 4Block map cache size: 128MBlock map period: 16380Block size: 4096CPU-work threads: 2Compression: enabledConfigured write policy: autoDeduplication: enabledDevice mapper status: 0 12557488 vdo /dev/vdb normal - online online 1049638 2621440Emulate 512 byte: disabledHash zone threads: 1

vdo格式化：文件系统的建立
挂载vdo设备，可以使用拉！

[root@westosa ~]# mkfs.xfs /dev/mapper/westosvdo 
meta-data=/dev/mapper/westosvdo  isize=512    agcount=4, agsize=392422 blks=                       sectsz=4096  attr=2, projid32bit=1=                       crc=1        finobt=1, sparse=1, rmapbt=0=                       reflink=1
data     =                       bsize=4096   blocks=1569686, imaxpct=25=                       sunit=0      swidth=0 blks
naming   =version 2              bsize=4096   ascii-ci=0, ftype=1
log      =internal log           bsize=4096   blocks=2560, version=2=                       sectsz=4096  sunit=1 blks, lazy-count=1
realtime =none                   extsz=4096   blocks=0, rtextents=0
[root@westosa ~]# mkdir /westosdir
[root@westosa ~]# mount /dev/mapper/westosvdo /westosdir/
[root@westosa ~]# df
Filesystem            1K-blocks    Used Available Use% Mounted on
devtmpfs                 906060       0    906060   0% /dev
tmpfs                    935132       0    935132   0% /dev/shm
tmpfs                    935132    9784    925348   2% /run
tmpfs                    935132       0    935132   0% /sys/fs/cgroup
/dev/mapper/rhel-root   8374272 4331900   4042372  52% /
/dev/vda1               1038336  234160    804176  23% /boot
tmpfs                    187024    1180    185844   1% /run/user/42
tmpfs                    187024      24    187000   1% /run/user/0
/dev/mapper/westosvdo   6268504   76808   6191696   2% /westosdir

2.vdo的优化重复数据功能测试

建立监控：查看测试结果

[root@westosa ~]# vdostats --human-readable 
Device                    Size      Used Available Use% Space saving%
/dev/mapper/westosvdo     10.0G      4.0G      6.0G  40%           98%
[root@westosa ~]# watch -n 1 vdostats --human-readable