11.10 Linux LVM邏輯卷管理機制

我們在實際使用 Linux 服務器的時候，總會有一個讓人頭疼的問題，隨著業務的增加，文件系統負載會越來越大，當到了空間不足的情況時，如果我們還在使用傳統的分區方式管理硬盤，就不得不將現有的所有分區全部刪除，并重新規劃新的存儲方案。

不僅如此，分區到底應該分多大呢？分得太大，會浪費硬盤空間；分得太小，又會面臨不夠使用的情況。如果在安裝系統時規劃不合理，這種困擾就會經常出現。如果真出現了分區不夠用的情況，應該怎么解決呢？

在以往（2.4 內核以前）要想調整分區大小，要么先新建立一個更大的分區，然后復制舊分區中的內容到新分區，最后使用軟鏈接來替代舊分區；要么使用調整分區大小的工具（如 parted），parted 雖然可以調整分區大小，但是它需要卸載分區之后才可以進行，也就是說需要停止服務。

其實，從一開始，我們就需要有一種管理機制來幫助我們動態地管理存儲，LVM 就提供了這種功能。LVM 最大的好處就是可以隨時調整分區的大小，分區中的現有數據不會丟失，并且不需要卸載分區、停止服務。

LVM 是 Logical Volume Manager 的簡稱，譯為中文就是邏輯卷管理。它是 Linux 下對硬盤分區的一種管理機制。LVM 適合于管理大存儲設備，并允許用戶動態調整文件系統的大小。此外，LVM 的快照功能可以幫助我們快速備份數據。LVM 為我們提供了邏輯概念上的磁盤，使得文件系統不再關心底層物理磁盤的概念。

Linux LVM 允許我們在邏輯卷在線的狀態下將其復制到另一設備上，此成功被稱為快照功能。快照允許我們在復制的同時，保證運行關鍵任務的 Web 服務器或數據庫服務繼續工作。

LVM 是在硬盤分區之上建立一個邏輯層，這個邏輯層讓多個硬盤或分區看起來像一塊邏輯硬盤，然后將這塊邏輯硬盤分成邏輯卷之后使用，從而大大提高了分區的靈活性。我們把真實的物理硬盤或分區稱作物理卷（PV）；由多個物理卷組成一塊大的邏輯硬盤，叫作卷組（VG）；將卷組劃分成多個可以使用的分區，叫作邏輯卷（LV）。而在 LVM 中最小的存儲單位不再是 block，而是物理擴展塊（Physical Extend，PE）。我們通過圖 1 看看這些概念之間的聯系。

圖 1 LVM 示意圖

物理卷（Physical Volume，PV）：就是真正的物理硬盤或分區。

卷組（Volume Group，VG）：將多個物理卷合起來就組成了卷組。組成同一個卷組的物理卷可以是同一塊硬盤的不同分區，也可以是不同硬盤上的不同分區。我們可以把卷組想象為一塊邏輯硬盤。

邏輯卷（Logical Volume，LV）：卷組是一塊邏輯硬盤，硬盤必須分區之后才能使用，我們把這個分區稱作邏輯卷。邏輯卷可以被格式化和寫入數據。我們可以把邏輯卷想象為分區。

物理擴展（Physical Extend，PE）：PE 是用來保存數據的最小單元，我們的數據實際上都是寫入 PE 當中的。PE 的大小是可以配置的，默認是 4MB。

也就是說，我們在建立 LVM 的時候，需要按照以下步驟來進行：

把物理硬盤分成分區，當然也可以是整塊物理硬盤；

把物理分區建立為物理卷（PV），也可以直接把整塊硬盤都建立為物理卷。

把物理卷整合為卷組（VG）。卷組就已經可以動態地調整大小了，可以把物理分區加入卷組，也可以把物理分區從卷組中刪除。

把卷組再劃分為邏輯卷（LV），當然邏輯卷也是可以直接調整大小的。我們說邏輯卷可以想象為分區，所以也需要格式化和掛載。

創建 LVM 的過程，會按照以上步驟，在后續章節中逐個講解。

其實，在安裝 Linux 系統時，我們采用的圖形安裝界面就可以直接把硬盤配置成 LVM（RAID 也可以在安裝時直接配置），但當時我們只分配了基本分區。那是因為 LVM 最主要的作用是調整分區大小，所以就算在安裝時已經安裝了 LVM，我們還是需要學習 LVM 的命令（后續章節會詳解介紹）。

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