LVM 逻辑卷管理¶

本文你会学到：

• LVM 的核心组件（PV、VG、LV、PE）及其层次关系
• 从零开始创建 LVM 的完整流程
• 在线扩容 LV 与文件系统的方法
• 利用快照（Snapshot）备份和恢复数据
• 精简配置（Thin Provisioning）的原理与用法
• 删除 LVM 的正确顺序

为什么需要 LVM¶

当初规划服务器时，把 /home 分了 50 GB，用着用着用户越来越多，分区撑满了。你只能新加硬盘、重新分区、格式化，然后把数据完整地复制过去，再重新挂载——费时费力。等下次又给多了，一大块空间白白浪费，想缩小又得再来一遍。

有没有一种方法，可以**在系统运行时**自由地调整分区大小，而不影响任何数据？

有，这就是 LVM（Logical Volume Manager，逻辑卷管理器）。

LVM 在物理磁盘和文件系统之间加了一层抽象。它的核心价值不是性能，而是**弹性**——可以随时在线扩大或缩小文件系统容量，跨多块物理磁盘整合存储空间，还能创建快照用于备份。

核心概念¶

LVM 的四个组件¶

graph TD
    PV1["PV\n/dev/sdb1"] --> VG
    PV2["PV\n/dev/sdc1"] --> VG
    VG["VG vg_data\n（存储池）"] --> LV1["LV lv_home\n10 GB"]
    VG --> LV2["LV lv_data\n20 GB"]
    LV1 --> FS1["xfs 文件系统\n挂载到 /home"]
    LV2 --> FS2["xfs 文件系统\n挂载到 /data"]

    classDef pv fill:transparent,stroke:#f57c00,color:#adbac7,stroke-width:2px
    classDef vg fill:transparent,stroke:#0288d1,color:#adbac7,stroke-width:2px
    classDef lv fill:transparent,stroke:#388e3c,color:#adbac7,stroke-width:2px
    classDef fs fill:transparent,stroke:#768390,color:#adbac7,stroke-width:1px
    class PV1,PV2 pv
    class VG vg
    class LV1,LV2 lv
    class FS1,FS2 fs

PV（Physical Volume，物理卷）：将物理磁盘或分区通过 pvcreate 初始化，使其成为 LVM 可以管理的底层单元。GPT 分区类型代码建议设为 8e00（Linux LVM）。

VG（Volume Group，卷组）：由一个或多个 PV 组成的存储池，是 LVM 的"大磁盘"。可以随时向 VG 中添加新 PV 来扩容。

LV（Logical Volume，逻辑卷）：从 VG 中划出的逻辑块设备，路径为 /dev/VG名/LV名，像普通磁盘分区一样格式化和挂载。

PE（Physical Extent，物理区块）：VG 的最小分配单元，默认 4 MB（vgcreate -s 可自定义）。LV 的大小必须是 PE 的整数倍，LV 的大小实际上就是它所占用的 PE 总数乘以 PE 大小。对应的 LE（Logical Extent）是 LV 视角下的叫法，大小与 PE 相同。

LVM 的核心优势¶

• 🔧 在线扩展：无需卸载文件系统，直接扩大 LV 并同步扩展文件系统
• 📸 快照（Snapshot）：瞬间创建一个"时间点副本"，用于备份或测试
• 📦 跨磁盘整合：多块物理磁盘统一进入同一个 VG，像一块大磁盘一样使用
• 💡 精简配置（Thin Provisioning）：分配超过实际物理空间的逻辑容量，按实际写入占用

创建 LVM¶

整个流程按照 PV → VG → LV → 文件系统的顺序依次进行。

准备物理卷（PV）¶

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# 将分区初始化为 PV（可以一次指定多个）
pvcreate /dev/sdb1 /dev/sdc1

# 搜索系统中所有 PV
pvscan

# 查看 PV 详细信息
pvdisplay /dev/sdb1

# 简洁输出所有 PV
pvs

创建卷组（VG）¶

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# 创建 VG，指定 PE 大小为 16 MB
vgcreate -s 16M vg_data /dev/sdb1 /dev/sdc1

# 不指定 -s 则使用默认 PE 大小（4 MB）
vgcreate vg_data /dev/sdb1 /dev/sdc1

# 查看 VG 详细信息（含可用 PE 数量）
vgdisplay vg_data

# 简洁输出
vgs

创建逻辑卷（LV）¶

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# 按容量创建（-L 后接大小，单位 M/G/T）
lvcreate -L 10G -n lv_home vg_data

# 按 PE 数量创建（-l 后接 PE 个数）
lvcreate -l 128 -n lv_home vg_data

# 使用 VG 内全部剩余空间
lvcreate -l 100%FREE -n lv_data vg_data

# 查看 LV 详细信息（注意使用 LV 全名）
lvdisplay /dev/vg_data/lv_home

# 简洁输出
lvs

格式化并挂载¶

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# 格式化为 XFS
mkfs.xfs /dev/vg_data/lv_home

# 格式化为 ext4
mkfs.ext4 /dev/vg_data/lv_home

# 创建挂载点并挂载
mkdir /home
mount /dev/vg_data/lv_home /home

# 验证挂载结果
df -Th /home

永久挂载写入 /etc/fstab，建议用 UUID（不受设备名变化影响）：

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# 查询 UUID
blkid /dev/vg_data/lv_home

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UUID=xxxxxxxx-xxxx-xxxx-xxxx-xxxxxxxxxxxx  /home  xfs  defaults  0  2

LV 扩容¶

LVM 最常用的功能就是在线扩容，无需停机。

ext4 扩容¶

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# 方法一：分步执行
lvextend -L +5G /dev/vg_data/lv_home   # 扩大 LV
resize2fs /dev/vg_data/lv_home          # 同步扩展 ext4 文件系统

# 方法二：-r 参数自动同步文件系统（推荐）
lvextend -L +5G -r /dev/vg_data/lv_home

# 扩展到指定总大小
lvextend -L 20G -r /dev/vg_data/lv_home

XFS 扩容¶

XFS 扩容**必须在挂载状态下**进行（xfs_growfs 作用于挂载点，不是设备）：

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lvextend -L +5G /dev/vg_data/lv_data
xfs_growfs /data   # 参数是挂载点，不是设备名

# 同样可以用 -r 一步完成
lvextend -L +5G -r /dev/vg_data/lv_data

VG 扩容（添加新磁盘）¶

当 VG 的剩余空间不足以继续扩大 LV 时，需要先向 VG 添加新的 PV：

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# 新磁盘初始化为 PV
pvcreate /dev/sdd1

# 将新 PV 加入 VG
vgextend vg_data /dev/sdd1

# 确认 VG 容量已增加
vgdisplay vg_data

之后再按正常流程扩大 LV 即可。

LV 缩容（仅限 ext4）¶

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# 第一步：卸载
umount /dev/vg_data/lv_home

# 第二步：检查文件系统（必须）
e2fsck -f /dev/vg_data/lv_home

# 第三步：缩小文件系统（必须先于 LV 缩减）
resize2fs /dev/vg_data/lv_home 8G

# 第四步：缩小 LV（容量须与上一步一致）
lvreduce -L 8G /dev/vg_data/lv_home

# 第五步：重新挂载
mount /dev/vg_data/lv_home /home

LVM 快照¶

快照的工作原理¶

快照创建时，LVM 在同一个 VG 内划出一块空间作为"变化日志区"。初始状态下快照与原 LV 共享所有数据（不复制）。之后每当原 LV 的某块数据被修改，**旧数据**会先被移入快照区保存，新数据写入原 LV。

graph LR
    A["原始 LV\n（当前状态）"] -->|"数据变更前\n旧数据迁入"| B["快照区\n（记录变化）"]
    A -->|"新数据写入"| A
    B -->|"挂载快照"| C["只读视图\n（快照时间点）"]

    classDef lv fill:transparent,stroke:#0288d1,color:#adbac7,stroke-width:2px
    classDef snap fill:transparent,stroke:#f57c00,color:#adbac7,stroke-width:2px
    classDef view fill:transparent,stroke:#388e3c,color:#adbac7,stroke-width:1px
    class A lv
    class B snap
    class C view

这意味着快照极其节省空间：没有发生变化的数据不占用快照区，只有被修改过的数据块才会占用。

创建与使用快照¶

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# 创建快照（-s 表示 snapshot，-l 指定快照区 PE 数量）
lvcreate -s -l 26 -n snap_home /dev/vg_data/lv_home

# 或用容量指定快照区大小
lvcreate -L 2G -s -n snap_home /dev/vg_data/lv_home

# 查看快照状态（注意 Allocated to snapshot 百分比）
lvdisplay /dev/vg_data/snap_home

挂载快照查看数据（XFS 需加 nouuid，因快照与原 LV 的 UUID 相同）：

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mkdir /mnt/snap
mount -o ro,nouuid /dev/vg_data/snap_home /mnt/snap

利用快照备份¶

快照挂载后，可以对其进行完整备份，此时原 LV 仍正常运行，互不影响：

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# 用 xfsdump 备份快照（XFS 文件系统）
xfsdump -l 0 -L snap1 -M snap1 -f /backup/home.dump /mnt/snap

# 备份完成后卸载并删除快照
umount /mnt/snap
lvremove /dev/vg_data/snap_home

删除快照¶

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umount /dev/vg_data/snap_home   # 先卸载（如果已挂载）
lvremove /dev/vg_data/snap_home

精简配置（Thin Provisioning）¶

什么是精简配置¶

传统 LV 在创建时就固定占用 VG 的空间。如果你想给 3 个测试环境各分 10 GB，但实际 VG 只剩 15 GB，就没法创建。

精简配置解决这个问题：先创建一个**精简池（Thin Pool），再从池中创建**精简卷。精简卷在创建时只是"宣告"一个大小，实际存储空间按写入量动态分配。

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# 创建 20 GB 的精简池
lvcreate -L 20G -T vg_data/thin_pool

# 从精简池创建一个"宣称" 100 GB 的精简卷
# 实际只占用写入量的空间
lvcreate -V 100G --thin -n lv_thin vg_data/thin_pool

# 查看精简池和精简卷的实际占用
lvs vg_data

删除 LVM¶

删除顺序**严格从上到下**：先 LV，再 VG，最后 PV。

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# 第一步：卸载所有相关文件系统
umount /home
umount /data

# 第二步：删除 LV（-f 强制，或交互确认）
lvremove /dev/vg_data/lv_home
lvremove /dev/vg_data/lv_data

# 第三步：删除 VG
vgremove vg_data

# 第四步：清除 PV 属性
pvremove /dev/sdb1 /dev/sdc1

常用命令速查¶

发行版差异¶

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apt install lvm2

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vgchange -ay   # 激活所有 VG