【一】LVM 概述

在生产环境中的服务器上，如果存储数据的分区磁盘空间不足该怎么办？只能更换一个更大的磁盘。如果使用一段时间后，空间再次不足又该怎么办？再换一块更大的磁盘？在更换磁盘的过程中，还需要将数据从一个磁盘复制到另一个磁盘，过程非常慢。如果能够实现在线动态扩容，那就方便多了，而LVM（逻辑卷管理）正好能实现这一功能。LVM是一种用于管理Linux系统硬盘分区的机制，具有较强的理论基础，其设计初衷是解决硬盘设备在创建分区后不易修改分区大小的缺陷。尽管理论上对传统硬盘分区进行强制扩容或缩容是可行的，但可能会导致数据丢失。而LVM技术在硬盘分区和文件系统之间增加了一个逻辑层，提供了一个抽象的卷组，可以将多块硬盘进行卷组合并。这样一来，用户无需关心物理硬盘设备的底层架构和布局，就可以实现对硬盘分区的动态调整。

LVM相关术语说明如表所示：

术语	说明
PP	物理分区，如硬盘的分区，或RAID分区
PV	物理卷，是组成 VG 的基本逻辑单元，一般一个 PV 对应一个 PP
PE	物理扩展单元，每个PV 都会以PE为基本单元划分
VG	即 LVM 卷组，它可由一个或数个 PV 组成，相当于LVM 的存储池
LE	逻辑扩展单元，组成LV的基本单元，一个LE对应一个 PE
LV	逻辑卷，它建立在 VG 之上，文件系统之下，由若干个 LE 组成

【二】 LVM 的工作原理

LVM在每个PV的头部都维护了一个MetaData，称为VGDA（卷组描述域），每个VGDA中包含了整个VG的信息，包括每个VG的布局配置、PV的编号、LV的编号以及每个PE到LE的映射关系。同一个VG中的每个PV头部的信息都是相同的，这有助于在发生故障时进行数据恢复。LVM对上层文件系统提供LV层，隐藏了操作细节。对于文件系统来说，对LV的操作与之前对Partition的操作没有区别。当对LV进行写入操作时，LVM定位相应的LE，并通过PV头部的映射表，将数据写入相应的PE上。LVM实现的关键在于建立PE和LE之间的映射关系，不同的映射规则决定了不同的LVM存储模型。LVM支持多个PV的条带逻辑卷（stripe）和镜像卷（mirror），这与软件RAID的实现非常相似。

【三】 LVM 的分区扩容操作

在进行分区扩容实验之前，需要添加两块新的硬盘，大小均为10GB。添加后，通过`lsblk`命令查看是否添加成功，如图10.22所示。sdd和sde分别是新添加的两块硬盘。添加硬盘后，需要安装LVM，可以直接使用`yum`命令进行安装，输入安装命令`yum -y install lvm2`并按Enter键，即可完成安装。安装完成后，就可以使用命令创建物理卷，可以一次将多个磁盘创建成物理卷，具体命令如图所示：

在物理卷创建完成后，可以通过`pvdisplay`命令查看创建的物理卷的详细信息，如图所示：

从图中可以看到两个PV的大小都是10GB。也可以通过`pvs`命令查看物理卷的简略信息。

物理卷创建完成后，接下来是创建卷组。将创建好的物理卷加入当前的卷组中，输入创建卷组的完整命令`vgcreate degroup /dev/sdd /dev/sde`，其中degroup是卷组的名称，按Enter键后，即可成功创建卷组。查看卷组信息的命令是`vgdisplay`，命令执行后列出的卷组信息如图所示：

卷组创建完成后，接下来是创建逻辑卷。为了展示LVM的动态扩容功能，我们先将逻辑卷的大小定义为10GB，随后再进行扩容。在这个操作中，将逻辑卷的名称定义为lv，创建逻辑卷的命令为`lvcreate`，具体操作如图所示：

逻辑卷创建完成后，通过`lvdisplay`命令查看逻辑卷信息，如图所示：

从图中可以看出逻辑卷的路径是`/dev/degroup/lv`，其中degroup是卷组名，lv是逻辑卷名。查看逻辑卷信息后，下一步是格式化操作，这里将文件系统格式化为ext4类型，具体操作如图所示:

如何使用创建的逻辑卷？需要将逻辑卷挂载到某个目录下，访问该目录即相当于访问逻辑卷。在根目录创建目录lv_disk，然后执行挂载命令，具体操作如图所示:

挂载完成后，可以通过`df`命令查看实际的挂载点。

在查看逻辑卷的挂载目录lv_disk时，可以看到当前的空间大小为9.8GB，加上系统占用的空间共10GB。此时对该分区进行扩容，扩容大小为增加5GB，输入命令“lvextend -L+5G /dev/degroup/lv”后按下Enter键来进行扩容。然而，扩容后的大小不会立即反映到文件系统中，需要使用resize2fs命令将扩容的大小同步到文件系统。通过df命令查看扩容后的分区大小，可以看到已经变为15GB，这表明动态扩容已经成功，具体操作如图所示: