Linux LVM(四):条带化与镜像

字数 1659，阅读大约需 9 分钟

LVM 不仅能管理存储，还能做软 RAID。本篇讲清 LVM 的两大特性：条带化（Striping，提速） 和 镜像（Mirroring，备份），以及 lvconvert 的类型转换。

一、条带化（Striping）

1.1 原理

把数据轮流写到多块盘上，提升顺序读写性能。类似 RAID 0。

文件块：   [B1][B2][B3][B4][B5][B6]
           ↓   ↓   ↓
磁盘：     sdb sdc sdd    （循环写入）

优势：

• • 顺序读写带宽 ≈ N 块盘叠加
• • 适合大文件顺序读写（视频、备份、数据库表扫描）

劣势：

• • 没有冗余，任何一块盘坏，全部数据丢失
• • 块大小不合适会拖慢随机 I/O

1.2 创建条带 LV

$ lvcreate -L 30G -i 3 -I 64 -n lv_stripe vg_data

参数：

参数	含义
-i 3	stripe 数（用几块盘）
-I 64	stripe 大小（KiB），常见值：64、128、256
-L 30G	LV 总大小（必须是 stripe 数 × stripe 大小的整数倍）

要求：VG 至少有 3 块 PV。

1.3 stripe 大小怎么选？

场景	推荐 stripe 大小
大文件顺序 I/O（视频、备份）	256 KiB ~ 1 MiB
数据库（特别是 OLTP）	64 KiB ~ 128 KiB
普通文件系统	64 KiB（默认）
虚拟化磁盘	64 KiB ~ 256 KiB

经验：先按 64K 测试，再按业务负载调到 128K 或 256K。

1.4 验证条带

$ lvs --segments
  LV         VG      #Seg Type   SSize
  lv_stripe  vg_data    1 striped 30.00g
  lv_stripe  vg_data   1 striped 10.00g   /dev/sdb 0
  lv_stripe  vg_data   1 striped 10.00g   /dev/sdc 0
  lv_stripe  vg_data   1 striped 10.00g   /dev/sdd 0

Type 显示 striped 就是条带 LV。

1.5 普通 LV 转条带

不能直接转！要：

# 1. 备份数据
# 2. 删除原 LV
$ lvremove /dev/vg_data/lv_demo

# 3. 重新创建为条带
$ lvcreate -L 10G -i 2 -I 64 -n lv_demo vg_data

# 4. 还原数据

二、镜像（Mirroring）

2.1 原理

把数据复制到多块盘上，提供冗余。类似 RAID 1。

写入：    [B1] → 同时写入 sdb 和 sdc
读出：    [B1] ← 从 sdb 或 sdc 读取（负载均衡）

优势：

• • 单盘损坏不丢数据
• • 读性能可能提升（多源读）
• • 镜像转换可在后台进行

劣势：

• • 容量利用率 = 1/N（N=镜像数）
• • 写性能略降（多写一份）
• • 同步写需要日志盘

2.2 创建镜像 LV

# -m 1 表示 1 份镜像（即总共 2 份：1 份数据 + 1 份镜像）
$ lvcreate -L 10G -m 1 -n lv_mirror vg_data /dev/sdb /dev/sdc

参数：

要求：

• • VG 至少有 2 块 PV
• • 默认会创建 mirror log（也称 log LV），需要单独空间

2.3 镜像同步进度

刚创建时，后台在做数据同步。看进度：

$ lvs vg_data
  LV        VG      Attr       LSize  Cpy%Sync
  lv_mirror vg_data mwi-a-m--- 10.00g    45.32

m = mirror，Cpy%Sync = 同步百分比。等 100% 后才是真正冗余。

2.4 单独指定 log 盘

mirror log 是关键元数据，建议放 SSD 上：

$ lvcreate -L 10G -m 1 --mirrorlog mirrored -n lv_mirror vg_data \
    /dev/sdb /dev/sdc /dev/nvme0n1p1

--mirrorlog mirrored 把 log 也做镜像（生产推荐）。
--mirrorlog core 用内存，但重启会丢 log。
--mirrorlog disk（默认）放盘上，单点风险。

2.5 故障盘替换

镜像的好处就是单盘损坏后自动降级：

# 1. 发现 /dev/sdc 故障，从 VG 移除
$ vgreduce --removemissing vg_data

# 2. 物理换上新盘
$ pvcreate /dev/sdc     # 假设换了新盘（同设备名）
$ vgextend vg_data /dev/sdc

# 3. 修复镜像（自动同步）
$ lvconvert --repair vg_data/lv_mirror

2.6 转换普通 LV 为镜像

# 给已有的 lv_demo 加镜像（不影响业务）
$ lvconvert -m 1 /dev/vg_data/lv_demo /dev/sdc

后台同步，进度看 Cpy%Sync。

2.7 拆除镜像

# 拆除镜像（变回单盘）
$ lvconvert -m 0 /dev/vg_data/lv_mirror /dev/sdb

三、RAID 风格镜像（推荐用于生产）

传统的 -m 1 镜像有一些局限（如：单点 log、扩展不灵活）。LVM 提供 RAID1 / RAID5 / RAID6 / RAID10 风格：

# 创建 RAID1
$ lvcreate --type raid1 -L 10G -n lv_raid1 vg_data \
    /dev/sdb /dev/sdc

# 创建 RAID5（至少 3 块盘）
$ lvcreate --type raid5 -L 20G -i 2 -n lv_raid5 vg_data \
    /dev/sdb /dev/sdc /dev/sdd

# 创建 RAID6（至少 4 块盘）
$ lvcreate --type raid6 -L 30G -i 3 -n lv_raid6 vg_data \
    /dev/sdb /dev/sdc /dev/sdd /dev/sde

# 创建 RAID10（条带+镜像）
$ lvcreate --type raid10 -L 20G -i 2 -m 1 -n lv_raid10 vg_data \
    /dev/sdb /dev/sdc /dev/sdd /dev/sde

RAID 风格镜像 vs 传统 -m 1：

生产推荐用 --type raid1，更现代、更灵活。

四、LVM Cache：把 SSD 当 HDD 的缓存

LVM 可以把 SSD 用作机械盘的读/写缓存，提升随机 I/O 性能。

4.1 创建缓存池

# SSD 做 cache pool（先把 SSD 做成 cache pool）
$ lvcreate -L 50G -n cache_pool vg_data /dev/nvme0n1

# 把 cache pool 转换成 cache pool 类型
$ lvconvert --type cache-pool --cachemode writethrough vg_data/cache_pool

4.2 把现有 LV 接入缓存

# 把 lv_data 接入缓存
$ lvconvert --type cache --cachepool vg_data/cache_pool vg_data/lv_data

效果：

• • 读热点数据从 SSD 命中，性能提升 5~10 倍
• • 写也走 SSD 缓存（writeback 模式）

4.3 缓存模式

4.4 拆分缓存

# 把 LV 从缓存中拆出来（缓存失效，但 LV 完整）
$ lvconvert --uncache vg_data/lv_data

五、lvconvert：万能转换器

lvconvert 是 LVM 的"变形金刚"，常用转换：

六、选型决策树

你的需求是什么？
│
├── 极致顺序读性能（视频、备份）
│   └── Striping（RAID 0）
│
├── 极致顺序读性能 + 冗余
│   └── RAID10 / RAID 5/6
│
├── 高冗余（关键数据）
│   └── RAID1 / RAID6
│
├── 利用 SSD 提升慢盘性能
│   └── LVM Cache
│
└── 灵活分配、按需使用
    └── Thin Provisioning（见下一篇）

七、本篇小结

生产环境最常用：

• • 数据库：raid10 或 raid5 + SSD cache
• • 文件存储：raid6
• • 临时数据：striped（可丢）
• • 系统盘：raid1