lvm详细笔记

LVM简介

逻辑卷管理器，是Linux 系统中用于管理磁盘储存的关键技术。

LVM 则打破了磁盘分区一旦确定，其大小调整往往较为复杂，且难以灵活应对业务变化这种限制，它允许用户将多个物理分区组合卷组。例如，系统中的多个物理磁盘/dev/sda,/dev/sdb可以把它们的部分空间整合起来，形成一个统一管理的卷组。

从卷组中,用户可以进一步划分逻辑卷。逻辑卷类似于虚拟磁盘分区，具有极高的灵活性。用户可以根据实际需求，动态地调整逻辑卷的大小，进行格式化等操作。如构建数据库的时候，可在卷组上创建逻辑卷来专门存储MYSQL数据库的数据文件，为数据库的高效运行提供高效运行提供有力的支持。

二、LVM 快照概念

LVM 快照是对现有逻辑卷（源逻辑卷）在某一特定时刻的 “瞬间影像”。它本质上是一个特殊的逻辑卷，初始时几乎不占用额外存储空间（仅记录少量元数据），并且与源逻辑卷共享数据块。

当源逻辑卷中的数据发生变化时，LVM 会将原始数据块的内容复制到快照区域（前提是这些数据块此前未被复制过）。通过这种机制，快照始终能够反映出创建它时源逻辑卷的数据状态。例如，对于一个持续运行的文件系统，在创建快照后，即便文件系统中的数据不断更新、删除或新增，快照中的数据依然保持创建时刻的状态，为数据备份和恢复提供了稳定的副本。

三、LVM 快照备份过程

（一）拍摄快照

使用 lvcreate 命令来创建快照。假设我们有一个名为 vg_mysql 的卷组，其中包含用于存储 MySQL 数据的逻辑卷 lv_mysql，现在要创建一个名为 lv_mysql_snapshot、大小为 1GB 的快照，执行以下命令：

lvcreate -n lv_mysql_snapshot -L 1G -s /dev/vg_mysql/lv_mysql

参数解释：

-n：用于指定快照的名称，这里为 lv_mysql_snapshot。
-L：指定快照的大小，设置为 1GB。需注意，快照大小应根据源逻辑卷的数据变化频率和数据量合理估算，以确保备份过程中快照空间充足。
-s：表示创建的是快照，其后紧跟源逻辑卷的路径 /dev/vg_mysql/lv_mysql。

（二）挂载快照

创建挂载点首先，使用 mkdir 命令创建一个挂载点，例如 /mnt/mysql_snapshot：

mkdir -p /mnt/mysql_snapshot

-p 选项的作用是确保如果指定的目录不存在，会递归创建该目录及其上级目录；若目录已存在，则不报错。

挂载快照然后，使用 mount 命令将快照挂载到创建的挂载点上：

mount /dev/vg_mysql/lv_mysql_snapshot /mnt/mysql_snapshot

此时，通过访问 /mnt/mysql_snapshot 目录，就可以读取到快照中的数据，为后续的备份操作做好准备。

（三）进行备份

挂载点 /mnt/mysql_snapshot 进行备份操作，可选用多种备份工具：

Rsync 备份 rsync 是一款强大的文件同步工具，具有高效、灵活的特点。例如，将快照中的数据备份到 /backup/mysql_snapshot_$(date +%Y%m%d) 目录（其中 $(date +%Y%m%d) 会根据当前日期生成目录名，方便区分不同日期的备份），执行以下命令：

rsync -avz /mnt/mysql_snapshot/ /backup/mysql_snapshot_$(date +%Y%m%d)/

参数解释：

-a：以归档模式同步，保留文件的权限、所有者、组等属性，确保备份数据的完整性和一致性。
-v：输出详细信息，在备份过程中可以实时查看同步进度和文件传输情况。
-z：在传输过程中进行压缩，可有效减少数据传输量，提高传输效率，尤其适用于网络备份场景。

Tar 备份 tar 是常用的归档工具，用于将文件和目录打包成一个归档文件。例如，将挂载点的内容打包成一个压缩归档文件，执行以下命令：

tar czf /backup/mysql_snapshot_$(date +%Y%m%d).tar.gz /mnt/mysql_snapshot

参数解释：

c：创建新的归档文件。
z：使用 gzip 进行压缩，以减小归档文件的大小，节省存储空间。
f：指定归档文件的名称，这里为 /backup/mysql_snapshot_$(date +%Y%m%d).tar.gz。

（四）清理快照

备份完成后，为释放存储空间，需要及时清理快照：

卸载快照使用 umount 命令卸载已挂载的快照：

umount /mnt/mysql_snapshot

删除快照使用 lvremove 命令删除快照：

lvremove -f /dev/vg_mysql/lv_mysql_snapshot

-f 选项表示强制删除，即使逻辑卷正在使用也会删除。但需谨慎使用，以免误删重要数据。

四、LVM 快照备份的优点

（一）实现热备份

对于正在运行的服务，如 MySQL 数据库、Web 服务器等，LVM 快照备份允许在不停止服务的情况下进行备份操作。

（二）高效利用存储空间

快照初始占用的空间相对较小，它仅记录创建快照后数据的变化部分。

（三）数据一致性较好

由于快照能够精确记录创建瞬间的数据状态，只要在备份过程中快照空间足够，就可以保证备份数据的一致性。

LVM快照备份实验

实验环境

操作系统：CentOS 8 或其他使用 systemd 和 LVM 的 Linux 发行版。

MySQL 版本：MySQL 8.0

实验步骤

准备 LVM 卷

首先，确保你已经有一个存储 MySQL 数据的逻辑卷。如果没有，可以按照以下步骤创建一个：

# 检查磁盘信息
fdisk -l

# 假设使用 /dev/sda 磁盘，创建物理卷
pvcreate /dev/sda

# 创建卷组
vgcreate vg_mysql /dev/sda

# 创建逻辑卷
lvcreate -n lv_mysql -L 4G vg_mysql

# 格式化逻辑卷为 ext4 文件系统
mkfs.ext4 /dev/vg_mysql/lv_mysql

# 创建挂载点
mkdir /var/lib/mysql

# 挂载逻辑卷
mount /dev/vg_mysql/lv_mysql /var/lib/mysql

# 确保开机自动挂载，添加到 /etc/fstab 文件
echo "/dev/vg_mysql/lv_mysql /var/lib/mysql ext4 defaults 0 0" >> /etc/fstab

安装和配置 MySQL (安装在了lvm卷中 )

安装 MySQL 并将数据存储在 /var/lib/mysql 中：

dnf install mysql-server -y
systemctl start mysqld
systemctl enable mysqld

创建测试数据

mysql -u root -p

输入密码，然后在 MySQL 中执行以下 SQL 语句：

CREATE DATABASE testdb;
USE testdb;
CREATE TABLE test_table (id INT AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,name VARCHAR(100),email VARCHAR(100)
);
INSERT INTO test_table (name, email) VALUES ('Alice', 'alice@example.com'), ('Bob', 'bob@example.com');

创建 LVM 快照

创建一个 LVM 快照，用于备份：

# 刷新表锁，创建快照，解锁表
mysql -u root -p -e "flush tables with read lock; system lvcreate -n lv_mysql_snapshot -L 1G -s /dev/vg_mysql/lv_mysql; unlock tables;"

# 创建挂载点
mkdir /mnt/mysql_snapshot

# 挂载快照
mount /dev/vg_mysql/lv_mysql_snapshot /mnt/mysql_snapshot

备份数据

使用 rsync 或 tar 备份数据：

# 使用 rsync 备份
rsync -avz /mnt/mysql_snapshot/ /backup/mysql_snapshot_$(date +%Y%m%d)/

# 或者使用 tar 备份
tar czf /backup/mysql_snapshot_$(date +%Y%m%d).tar.gz /mnt/mysql_snapshot

清理快照

完成备份后，清理快照：

# 卸载快照
umount /mnt/mysql_snapshot

# 删除快照
lvremove -f /dev/vg_mysql/lv_mysql_snapshot

恢复数据（可选）

假设你需要恢复数据，你可以使用之前的备份文件：

# 假设使用 tar 备份，先解压
tar xzf /backup/mysql_snapshot_20250117.tar.gz -C /tmp/restore

# 停止 MySQL 服务
systemctl stop mysqld

# 清空当前数据目录
rm -rf /var/lib/mysql/*

# 复制备份数据到数据目录
cp -r /tmp/restore/mnt/mysql_snapshot/* /var/lib/mysql/

# 更改权限
chown mysql:mysql -R /var/lib/mysql

# 启动 MySQL 服务
systemctl start mysqld

show databases;

实验总结

步骤 1：创建 LVM 逻辑卷，将其格式化为 ext4 并挂载到 /var/lib/mysql，用于存储 MySQL 数据。
步骤 2：安装和启动 MySQL 服务。
步骤 3：创建测试数据，验证 MySQL 数据库的正常使用。
步骤 4：使用 flush tables with read lock 锁定表，创建 LVM 快照，解锁表，然后挂载快照。
步骤 5：使用 rsync 或 tar 备份快照中的数据。
步骤 6：卸载和删除快照，完成备份操作。
步骤 7：可选的恢复数据步骤，展示如何使用备份文件恢复数据。

注意事项

在创建快照时，确保快照的大小足够存储在创建快照期间发生变化的数据。
操作过程中，确保有足够的权限，通常需要使用 root 权限或 sudo。
备份的频率和时间应该根据实际情况确定，以确保数据的安全性和可恢复性。

通过上述实验，你可以实现一个简单的 LVM 快照备份 MySQL 数据库的过程，以保护数据免受意外数据丢失或损坏的影响。

以下是上述实验的脚本形式，你可以将其保存为 lvm_snapshot_backup.sh 并运行：

#!/bin/bash

# 刷新表锁，创建快照，解锁表
mysql -u root -p -e "flush tables with read lock; system lvcreate -n lv_mysql_snapshot -L 1G -s /dev/vg_mysql/lv_mysql; unlock tables;"

# 创建挂载点
mkdir -p /mnt/mysql_snapshot

# 挂载快照
mount /dev/vg_mysql/lv_mysql_snapshot /mnt/mysql_snapshot

# 使用 rsync 备份
rsync -avz /mnt/mysql_snapshot/ /backup/mysql_snapshot_$(date +%Y%m%d)/

# 或者使用 tar 备份
# tar czf /backup/mysql_snapshot_$(date +%Y%m%d).tar.gz /mnt/mysql_snapshot

# 卸载快照
umount /mnt/mysql_snapshot

# 删除快照
lvremove -f /dev/vg_mysql/lv_mysql_snapshot

你可以使用以下方式运行该脚本：

chmod +x lvm_snapshot_backup.sh
./lvm_snapshot_backup.sh

这个实验可以帮助你了解如何使用 LVM 快照备份 MySQL 数据库，并且在需要时可以使用备份文件恢复数据，确保数据的安全和完整性。请根据实际情况调整用户名、密码、设备名称、备份目录等信息。