通用线程：学习 Linux LVM，第 2部分
简介： 在本文中，Daniel 和我们一起分享了他将 cvs.gentoo.org 的 /home 文件系统转换成 LVM 逻辑卷的经历。在转换之后，当 cvs.gentoo.org 的 /home 分区实时动态地进行大小调整，而无需重新引导、卸装 /home，甚至无需降低到运行级别 1 时，我们将会看到 LVM 的种种优点。所有进程在没有任何中断的情况下继续工作。Daniel 对转换的逐步详细介绍将对那些有兴趣在他们自己的机器上执行类似转换的人有所帮助。
在 我前一篇 LVM 文章 中，我解释了 LVM 背后的概念。现在该是发挥 LVM 作用的时候了。在本文中，我将在官方 Gentoo Linux web/cvs/email 服务器 -- cvs.gentoo.org -- 上设置 LVM。尽管 cvs.gentoo.org 只有一个硬盘，但灵活性很强的 LVM 仍然令人难以置信地提供了比标准静态分区方法好得多的改进。我将为您介绍 LVM 转换过程的的所有步骤，这样，如果您有兴趣，可以在自己的机器上执行类似的转换。
在开始之前有一个告诫。因为实现 LVM 是对系统进行的一项重要的变动（包括创建新分区和其它一些潜在的冒险操作），所以在开始这一过程之前备份整个系统 不失为 一个好主意。如果您不想进行备份，我希望您能使用一台没有什么重要数据的测试机器 :) 应该说我在转换到 LVM 时并没有遇到任何问题，但最好做好准备以防万一。
那么，让我们继续。在开始转换过程之前，我对 cvs.gentoo.org 进行了升级，让它使用下列软件包。在我执行 LVM 转换的时候，这些是当时的最新版本（请参阅本文稍后部分的 参考资料）：
- Linux 内核 2.4.1-ac19
- LVM 0.9.1_beta5
- reiserfs-utils 3.6.25
现在轮到硬盘驱动器了。cvs.gentoo.org 有一个不错的新的 IBM 45 GB 硬盘驱动器；不过，当我在 cvs 上安装 Gentoo Linux 时，我只对驱动器中的 10 GB 进行了分区，而将余下的 35 GB 留作“将来的分区”使用。这些是在不使用 LVM 时耍的一点小计谋 -- 将部分驱动器保留不分区是一种为今后的扩充作准备的简单但有效的方式。不过，如果使用 LVM，会有更好的方法。
空间问题
在过去的几个星期中，我注意到我的根 ReiserFS 分区在被缓慢地填满，这可以从下面的 "df" 输出中看出：
Filesystem 1k-blocks Used Available Use% Mounted on /dev/hda3 9765200 6989312 2775888 72% / tmpfs 269052 0 269052 0% /dev/shm |
现在，72% 被占满的根分区并不构成什么危机，但也决不是一种良好的状况。ReiserFS 和许多其它文件系统一样，随着它越来越满而开始逐渐减慢速度，在根文件系统被完全填满、文件系统的性能遭到重创之前，这只是时间问题。
我决定在硬盘驱动器的结尾处使用 LVM，从 35 GB 的当前未分区空间中创建新逻辑卷来解决这一问题。然后，我会在这个卷上创建一个文件系统，并将 /dev/hda3 的大部分内容转移到其中。
如果您考虑在自己的机器上进行类似的转换，首先需要做的就是在根文件系统上找一个合适的部分转移到逻辑卷上。对我来说，选择很容易 -- 我的 /home 树占用了大约 5.7 GB。通过将 /home 转移到它自己的 LVM 逻辑卷，我的根文件系统处于大约 20% 容量的位置。因为大多数新数据被添加到 /home，所以我的根文件系统很可能也停留在大约 20% 容量的位置 -- 一种非常健康的状态。
解决方案的开始
在开始转换之前，首先在硬盘驱动器的结尾处对未使用的空间进行分区。我使用 cfdisk 创建了一个 35 GB 的分区 (/dev/hda5)，然后将分区的分区类型设置成 "8E"（正规 LVM 分区类型）。在这一更改后，我进行了重新引导以强制重新读取分区表。在重新引导后，我的分区表如下：
# sfdisk -l Disk /dev/hda: 89355 cylinders, 16 heads, 63 sectors/track Units = cylinders of 516096 bytes, blocks of 1024 bytes, counting from 0 Device Boot Start End #cyls #blocks Id System /dev/hda1 * 0+ 247 248- 124960+ 83 Linux /dev/hda2 248 743 496 249984 82 Linux swap /dev/hda3 744 20119 19376 9765504 83 Linux /dev/hda4 20120 89354 69235 34894440 5 Extended /dev/hda5 20120+ 89354 69235- 34894408+ 8e Linux LVM |
既然有了空的 35 GB 的分区，我就准备为 LVM 初始化它。以下是过程 -- 首先，我将 35 GB 初始化成 物理卷；然后，使用这个物理卷创建一个 卷组 ，最后，在卷组上分配一些范围，创建将包含新文件系统并存放当前 /home 中所有文件的 逻辑卷。
为开始这个过程，我使用 pvcreate 命令将 /dev/hda5 初始化成物理卷：
# pvcreate /dev/hda5 pvcreate -- physical volume "/dev/hda5" successfully created |
pvcreate 在 /dev/hda5 上设置一个特殊的“记帐”区域，称作 VGDA（“卷组描述符区域”）。LVM 使用该区域来记录物理范围是如何分配的，以及其它一些操作。
下一步是创建卷组并向该卷组添加 /dev/hda5。卷组将充当范围池（许多存储块）。创建卷组之后，创建所需数量的逻辑卷。我决定将卷组称为 "main"：
# vgcreate main /dev/hda5 vgcreate -- INFO: using default physical extent size 4 MB vgcreate -- INFO: maximum logical volume size is 255.99 Gigabyte vgcreate -- doing automatic backup of volume group "main" vgcreate -- volume group "main" successfully created and activated |
vgcreate 命令执行几个操作。除了创建 "main" 卷组以外，它还设置 /dev/hda5，使它使用 4 MB 的范围，4 GB 是缺省范围大小。这意味着在卷组上创建的所有逻辑卷都可以以 4 MB 为增量单位来进行扩充或缩减。
由于内核限制的原因，范围大小决定了逻辑卷的最大大小。您可以从上面的输出中看出，4 MB 的范围大小决定了逻辑卷大小限制为 256 GB，如果您向卷组添加几个高容量驱动器，这是很容易达到的逻辑卷组大小。如果每一个卷最后都大于 256 GB，我建议您在运行 vgcreate 时指定更大一些的范围大小。范围的大小可以是从 8 KB 到 512 MB 之间的任何值，并且必须总是 2 的倍数。通过将范围大小增加到 4 MB 以上，最大的物理卷大小将相应地增加到最大为 1 Petabyte（尽管当今现实世界中，x86 系统上的大小限制是 2 Terabytes）。例如，如果希望使用 32 MB 的范围创建卷组，我会输入：
# vgcreate -s 32M main /dev/hda5 |
32 MB 是个合适的范围大小，因为 32 MB 的颗粒度仍然便于管理，并将引导的最大逻辑卷大小增加到 2 TB。创建卷组之后，可以通过输入 "vgdisplay" 来查看其信息：
# vgdisplay --- Volume group --- VG Name main VG Access read/write VG Status available/resizable VG # 0 MAX LV 256 Cur LV 0 Open LV 0 MAX LV Size 255.99 GB Max PV 256 Cur PV 1 Act PV 1 VG Size 33.28 GB PE Size 4 MB Total PE 8519 Alloc PE / Size 0 / 0 Free PE / Size 8519 / 33.28 GB VG UUID 2qC2H2-iA8s-qW6F-cwXx-JVIh-I6VC-VVCGmn |
既然有了自己的卷组，我准备创建逻辑卷。我决定在最初时将它的大小设置为 8 GB，并称它作 "lv_home"：
# lvcreate -L8G -nlv_home main lvcreate -- doing automatic backup of "main" lvcreate -- logical volume "/dev/main/lv_home" successfully created |
然后，在逻辑卷上创建文件系统：
# mkreiserfs /dev/main/lv_home
<----------- MKREISERFSv2 ----------->
Block size 4096 bytes
Block count 2097152
Used blocks 8275
Journal - 8192 blocks (18-8209), journal header is in block 8210
Bitmaps: 17, 32768, 65536, 98304, 131072, 163840,
196608, 229376, 262144, 294912, 327680, 360448,
393216, 425984, 458752, 491520, 524288, 557056,
589824, 622592, 655360, 688128, 720896, 753664,
786432, 819200, 851968, 884736, 917504, 950272,
983040, 1015808, 1048576, 1081344, 1114112,
1146880, 1179648, 1212416, 1245184, 1277952,
1310720, 1343488, 1376256, 1409024, 1441792,
1474560, 1507328, 1540096, 1572864, 1605632,
1638400, 1671168, 1703936, 1736704, 1769472,
1802240, 1835008, 1867776, 1900544, 1933312,
1966080, 1998848, 2031616, 2064384
Root block 8211
Hash function "r5"
ATTENTION: ALL DATA WILL BE LOST ON '/dev/main/lv_home'! (y/n)y
journal size 8192 (from 18)
Initializing journal - 0%....20%....40%....60%....80%....100%
Syncing..done. |
既然创建了文件系统，我就可以在 /mnt/newhome 上安装它：
# mkdir /mnt/newhome # mount /dev/main/lv_home /mnt/newhome # df Filesystem 1k-blocks Used Available Use% Mounted on /dev/hda3 9765200 6989840 2775360 72% / tmpfs 291388 0 291388 0% /dev/shm /dev/main/lv_home 8388348 32840 8355508 1% /mnt/newhome |
您可以从上面看出，我几乎准备复制 /home 中的所有数据。 在开始之前，我把系统降低到运行级别 1 以确保在复制 /home 中的文件时，没有用户或进程能够访问或修改它们：
# init 1 |
然后，开始复制文件：
# cp -avx /home/* /mnt/newhome |
复制操作需要大约 10 分钟的时间完成。然后，我将原始 /home 备份成 /home.old，这只是为在复制过程中有任何错误而准备的。创建一个新的安装点，然后在 /home 上重新安装新 home：
# cd / # mv home home.old # mkdir home # umount /mnt/newhome # mount /dev/main/lv_home /home |
然后，应该设置服务器以使我的新 /home 分区可以在每次启动机器时使用。首先修改 /etc/fstab 以使它包括新的 /home 项：
# /etc/fstab: static file system information. # # fs mountpoint type opts dump/pass /dev/hda3 / reiserfs defaults 1 1 /dev/main/lv_home /home reiserfs defaults 2 2 /dev/hda2 none swap sw 0 0 /dev/hda1 /boot reiserfs noauto 0 0 /dev/cdrom /mnt/cdrom iso9660 noauto,ro 0 0 proc /proc proc defaults 0 0 none /dev/pts devpts mode=620 0 0 tmpfs /dev/shm tmpfs defaults 0 0 |
然后，我对初始化脚本进行了一些小小改动。我修改了 "checkroot" 启动脚本，使以下命令可以在根分区重新安装读／写后立即运行：
/sbin/vgscan /sbin/vgchange -a y |
接下来，我修改了在关机时运行的文件系统卸装脚本，使以下命令在卸装了所有文件系统 后立即运行：
/sbin/vgchange -a n |
完成了这些步骤后，我重新引导了机器，让我高兴的是一切都工作正常。在接下去的一天左右的时间里完全没有问题，随后我删除了 /home.old 以释放根文件系统上的一些空间。太棒了！到 LVM 的转换成功了。
LVM 的优点
虽然到 LVM 的转换有些痛苦，但一旦转换完成之后，管理文件系统就变得非常简单。例如，我决定重新调整新的 /home 逻辑卷大小，向文件系统结尾添加大约 2 GB 的空间。首先，我向 "lv_home" 逻辑卷添加了额外的容量，然后使用 resize_reiserfs 实用程序来扩充文件系统，使它可以使用额外的容量。以下是执行所有这些操作的两个命令：
# lvextend -L+2G /dev/main/lv_home # resize_reiserfs -f /dev/main/lv_home |
在大约一秒钟的时间里，我将 /home 文件系统扩大了 2 GB；令人惊奇的是，我不需要重新引导、降低到运行级别 1，甚至不需要卸装 /home 来执行大小调整。一切都照常工作。是不是很了不起？下面是我的文件系统的当前状态：
# df Filesystem 1k-blocks Used Available Use% Mounted on /dev/hda3 9765200 1413340 8351860 15% / /dev/main/lv_home 10485436 5609836 4875600 54% /home |
您可以看出 LVM 的确可以让管理员的工作轻松许多。我希望在今后能将根文件系统的其它部分转移到 LVM，最终甚至将我的根文件系统转换成 LVM 逻辑卷。下面的参考资料可以帮助您了解有关 LVM 的更多知识。
参考资料
- 您可以参阅本文在 developerWorks 全球站点上的 英文原文.
- 有关 LVM 的概念和如何在系统上安装最新的内核补丁和工具的建议，请参阅 developerWorks上 Daniel 的前一篇文章， 学习 LVM，第 1 部分。
- 从 Sistina Software 下载 LVM tar 文件。
- 现在 Sistina 有一个非常棒的 LVM HOWTO （它与简单的 HOWTO 相比，更接近于一个完整描述的手册）。
- 请务必仔细查看 Linux LVM FAQ。
- 等不及的读者可以查看 Heinz Mauelshagen 的 LVM 快速入门，它包含了有关如何设置卷组和逻辑卷的更多示例。
- 另外还有一个有意思的 HOWTO，告诉您 如何在逻辑卷上设置根文件系统 。LVM-0.9.1_final 问世后，我会尝试执行这一操作。
- Andreas Dilger 参与了 Linux LVM 项目，他有一个看上去不错的 联机。
- ReiserFS 是一种非常好的文件系统（特别在与 LVM 结合使用时）。如果使用的是 ReiserFS，需要获取 reiserfs-utils tar 文件，它包含了一个称为 "reiserfs_resize" 的程序 -- 允许对 ReiserFS 文件系统联机调整大小。
- 有关设置 Linux 软件 RAID 卷的详细信息，请参阅 Daniel 在 developerWorks上有关软件 RAID 系列的 第 1 部分和 第 2 部分。
- 对于复习进修者，请参阅 developerWorks Linux 内核编译教程。