LVM分區管理實戰：創建和擴容的完整指南
在生產環境中，通常會使用LVM（Logical Volume Manager，邏輯卷管理）作為管理存儲設備的工具，以便于快速靈活地進行擴容、縮容等操作。本文將展示如何基于LVM創建分區，并對該分區擴容。
首先，我們需要認識LVM中的幾個基本概念：
- 物理卷（Physical Volume，PV）：存儲底層的塊設備，通常是物理磁盤，也可以是磁盤上的某個分區。
- 卷組（Volume Group，VG）：由一個或多個物理卷組成，為邏輯卷提供待分配的空間。
- 邏輯卷（Logical Volume，LV）：從卷組中劃分的虛擬分區，是實際上用于存儲文件系統的空間。
- 物理塊（Physical Extent，PE）：LVM中用于分配的最小存儲單元，默認為4MB，邏輯卷和物理卷都由這種單元構成，并且組成同一卷組的PE大小相同。
壹、初始分區環境
首先看一下當前的分區情況：
圖片
我們計劃在 vdb 這塊磁盤上創建一個LVM分區，掛載到工作目錄/tyun。
貳、創建一個基本LVM分區
剛掛載的物理磁盤需要經過 LVM 的初始化操作，才能被 LVM 管理。
具體流程如下：
1. 創建物理卷、卷組和邏輯卷
# 創建物理卷，將磁盤vdb加入lvm管理
root@ubuntu:~# pvcreate /dev/vdb
Physical volume "/dev/vdb" successfully created.
# 創建一個卷組，命名為vg0，并將物理卷添加進去
root@ubuntu:~# vgcreate vg0 /dev/vdb
Volume group "vg0" successfully created
# 創建邏輯卷組，-n參數指定新建邏輯卷的名稱（我命名為lv0），-l 100%FREE表示添加卷組內所有剩余空間
root@ubuntu:~# lvcreate -l 100%FREE -n lv0 vg0
Logical volume "lv0" created.2. 查看物理卷、卷組和邏輯卷
# 查看物理卷狀態，想查看詳細信息可用pvdisplay
root@ubuntu:~# pvs
PV VG Fmt Attr PSize PFree
/dev/vdb vg0 lvm2 a-- <30.00g 0
# 查看卷組狀態，想查看詳細信息可用vgdisplay
root@ubuntu:~# vgs
VG #PV #LV #SN Attr VSize VFree
vg0 1 1 0 wz--n- <30.00g 0
# 查看邏輯卷狀態，想查看詳細信息可用lvdisplay
root@ubuntu:~# lvs
LV VG Attr LSize Pool Origin Data% Meta% Move Log Cpy%Sync Convert
lv0 vg0 -wi-a----- <30.00g因為磁盤操作涉及數據，每一步的檢查都是必要的，每一步的操作都要小心謹慎。
3.格式化邏輯卷
# 根據相應的文件系統格式化邏輯卷，例如使用ext4文件系統
root@ubuntu:~# mkfs.ext4 /dev/vg0/lv0
mke2fs 1.44.1 (24-Mar-2018)
Creating filesystem with 7863296 4k blocks and 1966080 inodes
Filesystem UUID: 168c20f6-f93a-4f6a-9d4f-93609b53fc44
Superblock backups stored on blocks:
32768, 98304, 163840, 229376, 294912, 819200, 884736, 1605632, 2654208,
4096000
Allocating group tables: done
Writing inode tables: done
Creating journal (32768 blocks): done
Writing superblocks and filesystem accounting information: done此時再次查看磁盤分區，發現 vdb 磁盤下已經有了一個 lvm 分區。
圖片
4. 掛載分區到工作目錄上
# 將vdb的lvm分區掛載到/tyun工作目錄上
root@ubuntu:~# mount /dev/vg0/lv0 /tyun需要提醒的是，該命令只是臨時掛載，系統重啟就會取消。如果想要掛載持久化，需要編輯/etc/fstab文件，讓系統啟動時自動掛載。
具體操作如下：
# 用blkid命令查看邏輯磁盤lv0的uuid
root@ubuntu:~# blkid /dev/vg0/lv0
/dev/vg0/lv0: UUID="168c20f6-f93a-4f6a-9d4f-93609b53fc44" TYPE="ext4"
# 編輯/etc/fstab文件，將lv0的信息添加在新行
root@ubuntu:~# vim /etc/fstab
UUID=baf9b14e-1faf-11e9-84e3-fa9a00532b00 / ext4 defaults 0 0
UUID=168c20f6-f93a-4f6a-9d4f-93609b53fc44 /tyun ext4 defaults 0 0查看分區，已經成功掛載。
叁、擴容LVM分區
LVM最強大的地方就在于可以靈活地對邏輯卷進行擴容和縮容，此時我們需要對剛剛創建的/tyun分區進行擴容，添加一塊磁盤 vdc 后，分區情況如下：
圖片
1. 將新添加的磁盤 vdc 初始化為物理卷
root@ubuntu:~# pvcreate /dev/vdc
Physical volume "/dev/vdc" successfully created.
root@ubuntu:~# pvs
PV VG Fmt Attr PSize PFree
/dev/vdb vg0 lvm2 a-- <30.00g 0
/dev/vdc lvm2 --- 30.00g 30.00g2. 對現有卷組 vg0 進行擴展，把新的物理卷加入
root@ubuntu:~# vgextend vg0 /dev/vdc
Volume group "vg0" successfully extended查看當前卷組，確認卷組容量已擴容，確認 vdc 已加入 vg0 。
3. 對掛載工作目錄/tyun的邏輯卷 lv0 進行擴容
# 新添加的磁盤有30G，本次僅擴容20G空間
# 使用 -L 選項并使用 +20G 參數擴展邏輯卷
root@ubuntu:~# lvextend -L +20G /dev/vg0/lv0
Size of logical volume vg0/lv0 changed from <30.00 GiB (7679 extents) to <50.00 GiB (12799 extents).
Logical volume vg0/lv0 successfully resized.此時查看分區信息，發現邏輯卷 lv0 已經擴容到 50G，但/tyun分區還是原來的 30G。
這是因為文件系統層感知不到邏輯卷的大小變化，需要用一些工具根據實際的卷空間，重新調整文件系統的大小。
4. 調整文件系統的大小
因為是 ext4 文件系統，使用resize2fs工具在線擴容。如果是 xfs 文件系統，可使用xfs_growfs工具進行擴容。
# 使用邏輯卷的整個可用空間，以適應邏輯卷的新大小
root@ubuntu:~# resize2fs /dev/vg0/lv0
resize2fs 1.44.1 (24-Mar-2018)
Filesystem at /dev/vg0/lv0 is mounted on /tyun; on-line resizing required
old_desc_blocks = 4, new_desc_blocks = 7
The filesystem on /dev/vg0/lv0 is now 13106176 (4k) blocks long.再次查看，已經完成擴容。
肆、關于LVM的一些擴展
1. 磁盤空間收縮
與擴容相反，這是個不常見的操作，同樣是通過分配邏輯卷空間實現，涉及到文件系統調整，且需要卸載分區，如果條件允許，操作前一定要進行備份。
# 1. 卸載分區，調整文件系統空間，例如將 50G 空間調整為 40G
root@ubuntu:~# umount /tyun # 卸載分區
root@ubuntu:~# e2fsck -f /dev/vg0/lv0 # 檢查文件系統
e2fsck 1.44.1 (24-Mar-2018)
Pass 1: Checking inodes, blocks, and sizes
Pass 2: Checking directory structure
Pass 3: Checking directory connectivity
Pass 4: Checking reference counts
Pass 5: Checking group summary information
/dev/vg0/lv0: 11/3276800 files (0.0% non-contiguous), 251751/13106176 blocks
root@ubuntu:~# resize2fs /dev/vg0/lv0 40G # 調整文件系統大小
resize2fs 1.44.1 (24-Mar-2018)
Resizing the filesystem on /dev/vg0/lv0 to 10485760 (4k) blocks.
The filesystem on /dev/vg0/lv0 is now 10485760 (4k) blocks long.
# 2. 調整邏輯卷大小
root@ubuntu:~# lvreduce -L -10G /dev/vg0/lv0
WARNING: Reducing active logical volume to <40.00 GiB.
THIS MAY DESTROY YOUR DATA (filesystem etc.)
Do you really want to reduce vg0/lv0? [y/n]: y
Size of logical volume vg0/lv0 changed from <50.00 GiB (12799 extents) to <40.00 GiB (10239 extents).
Logical volume vg0/lv0 successfully resized.此時查看 lv0 邏輯卷大小，已經縮容到 40G，重新掛載到工作目錄即可。
再次提醒，縮小磁盤容量是一個敏感操作，可能導致數據丟失，一定要確保對重要文件做了備份，以及預留了足夠的縮容空間。
LVM 的快照功能
LVM的快照就是對邏輯卷拷貝一份副本，可以在進行重要操作前創建一個邏輯卷快照，防止操作意外導致的數據損失。
root@ubuntu:~# lvcreate --size 5G --snapshot --name lv0_snapshot_231225 /dev/vg0/lv0
Using default stripesize 64.00 KiB.
Logical volume "lv0_snapshot_231225" created.- --size：指定快照的大小
- --snapshot：表示創建快照操作
- --name：指定快照的名稱
- /dev/vg0/lv0：指定需要創建快照的邏輯卷
使用快照就是將這個快照的邏輯卷掛載到新建的某個目錄上。
LVM 默認創建的快照是 COW（Copy-On-Write，寫時復制）類型的，即在原始卷上寫入時，在快照卷記錄發生變化的數據，這種類型可以在創建快照后繼續對原始卷進行寫入而不影響快照一致性，一般用于測試操作前的備份。
如果在創建快照的命令中加-ro參數，可以創建一個RO（Read-Only，只讀）快照，它是原始卷的靜態副本，不允許在快照卷上進行寫入操作，通常用于記錄某個時間點的原始卷狀態。
伍、總結
LVM 作為 Linux 下的磁盤管理工具，已在各種環境和場景中得到了廣泛應用，將底層的存儲設備抽象成一個邏輯層，令運維人員可以靈活和高效地管理存儲空間，并提供了快照等豐富功能。
掌握 LVM 如何擴容，熟悉它的功能，是系統運維人員必修的技能，但須注意：在生產環境中，任何對磁盤的操作都是高危操作，一定要小心謹慎，避免影響數據！
