（一图胜千言）
背景
我们在使用 Linux 的时候，经常会遇到如下问题：
/var/log、/var/lib/docker 等都会使用磁盘分区或者独立磁盘来管理容量和性能，但是不同集群规模，需要的容量是不一样的，硬盘设备容量不足时，往往就需要做迁移等操作；
容器在不同节点上运行的时候，为了保证 volume 映射的一致性，需要使用 mount bind 来让某一路径是同一的。
数据盘在使用的过程中，有些用得多，有些用得少，最终十几块硬盘可能会出现若干空间浪费（总空间足够，但是分散在各个硬盘上，无法整合使用）；
幸运的是 Linux 提供的逻辑盘卷管理（LVM，LogicalVolumeManager）机制就是一个不错的解决方案。
LVM 简介
LVM 是逻辑卷管理（Logical Volume Manager）的简称，它是 Linux 环境下对磁盘分区进行管理的一种机制。LVM通过在硬盘和文件系统之间添加一个逻辑层，来为文件系统屏蔽下层硬盘分区布局，提高硬盘分区管理的灵活性。
使用LVM管理硬盘的基本过程如下：
将硬盘创建为物理卷。
将多个物理卷组合成卷组。
在卷组中创建逻辑卷。
在逻辑卷之上创建文件系统。
通过 LVM 管理硬盘之后，文件系统不再受限于硬盘的大小，可以分布在多个硬盘上，也可以动态扩容。
LVM 历史
当然，LVM并不是最新技术，早在UNIX操作系统时代，在像HP、IBM AIX上就可以看到VM的身影，作为IBM的旗舰产品，AIX很早就支持了动态逻辑分区（DVM），当然，它的DVM设计是比较厉害的，此后在AIX 5L中，重构了UNIX内核，增加了逻辑卷管理（LVM）和日志文件系统（JFS）等功能。使之AIX更加强大。在各种商业UNIX系统中，譬如AIX、 HP-UNIX、Tru64 UNIX等系统中，逻辑卷管理已经被广泛采用，成为了事实上的一个标准。
LVM 的功能于 2.3 内核发展中版本纳入支持。2001年1月，Linux2.4.0内核发布，开始正式支持逻辑卷管理，使得 Linux 新内核更适应服务器的应用。以前版本的 Linux 必须要在内核上打上相应的补丁才能实现 LVM 功能。现在我们看到从 RHEL 9.0 开始已经在内核级支持LVM。因此，我们可以使用 LVM 帮助我们更加有效地管理磁盘。要注意的是LVM有两个版本，分别是 LVM 1 与LVM 2，相关工具与设定方式会有些差异性。LVM 1命令只能在2.4内核上工作。当运行2.6内核时，不能使用LVM 1命令。
关于更多关于LVM 2的信息，请参阅/usr/share/doc/lvm2*/WHATS_NEW。一个完整的LVM 2命令被安装在/usr/sbin/下。在/usr/无效的启动环境中，每个命令前需要加上/sbin/lvm.static（例如，/sbin /lvm.static vgchange -ay）。在/usr有效的环境中，不再需要在每个命令前加上lvm（例如，/usr/sbin/lvm vgchage –ay变为/usr/sbin/vgchange -ay）。新的LVM2命令（例如，/usr/sbin/vgchange –ay和/sbin/lvm.static vgchange –ay）会检测你是否在运行2.4内核。如果是，它会调用旧的LVM 1命令。
基本概念
物理存储介质（The physical media）：指系统的物理存储设备，如硬盘，系统中为/dev/hda、/dev/sda等等，是存储系统最低层的存储单元。
物理卷（Physical Volume，PV）：指硬盘分区或从逻辑上与磁盘分区具有同样功能的设备(如RAID)，是LVM的基本存储逻辑块。物理卷包括一个特殊的标签，该标签默认存放在第二个 512 字节扇区，但也可以将标签放在最开始的四个扇区之一。该标签包含物理卷的随机唯一识别符（UUID），记录块设备的大小和LVM元数据在设备中的存储位置。
卷组（Volume Group，VG）：由物理卷组成，屏蔽了底层物理卷细节。可在卷组上创建一个或多个逻辑卷且不用考虑具体的物理卷信息。
逻辑卷（Logical Volume，LV）：卷组不能直接用，需要划分成逻辑卷才能使用。逻辑卷可以格式化成不同的文件系统，挂载后直接使用。
物理块（Physical Extent，PE）：物理卷以大小相等的“块”为单位存储，块的大小与卷组中逻辑卷块的大小相同。
逻辑块（Logical Extent，LE）：逻辑卷以“块”为单位存储，在一卷组中的所有逻辑卷的块大小是相同的。
LVM 命令一览
PV 命令
| 命令 | 描述 |
| pvcreate | 将物理分区建成为PV |
| pvscan | 搜索当前系统里任何具有PV的磁盘 |
| pvdisplay | 显示当前系统上的PV状态 |
| pvremove | 将PV属性删除，让该分区不具有PV属性 |
| partprobe | 这个命令可以让核心立刻读入最新的分区表而不必重新引导 |
VG 命令
| 命令 | 描述 |
| vgcreate | 创建 VG |
| vgscan | 搜索系统上面是否有VG存在 |
| vgdisplay | 显示当前系统上的VG状态 |
| vgextend | 在VG内增加额外的PV |
| vgreduce | 在VG内删除PV |
| vgchange | 设置VG是否启动（active） |
| vgremove | 删除一个VG |
LV 命令
| 命令 | 描述 |
| lvcreate | 建立LV |
| lvscan | 查询系统上的LV |
| lvdisplay | 显示系统上的LV状态 |
| lvextend | 在LV里增加容量 |
| lvreduce | 在LV里减少容量 |
| lvremove | 删除一个LV |
| lvresize | 对LV进行容量大小的调整 |
汇总
| 操作 | PV | VG | LV |
| 搜索（scan） | pvscan | vgscan | lvscan |
| 建立（create） | pvcreate | vgcreate | lvcreate |
| 列出（display） | pvdisplay | vgdisplay | lvdisplay |
| 增加（extend） | vgextend | lvextend | |
| 减少（reduce） | vgreduce | lvreduce | |
| 删除（remove） | pvremove | vgremove | lvremove |
| 改变容量（resize） | vgresize |
上手操作
对于本次实践演练，我们构建了一个具有 40G 根存储（不重要）和三个大小为 5G 的外部磁盘的虚拟机，这些磁盘的大小可以是任意的。
安装 lvm2
CentOS 上安装：
sudo yum install -y lvm2创建物理卷
我们可以使用原始的未分区磁盘或分区本身创建物理卷。我们使用pvcreate命令创建物理卷：
sudo pvcreate /dev/sdcPhysical volume "/dev/sdc" successfully created.
接下来我将 /dev/sdd 分成相等的两部分。我们可以使用 cfdisk、parted 或者 fdisk ，它们都可以用来完成这项工作。
lsblk -o name,size,fstype | grep sddsdd 5G ├─sdd1 2.5G └─sdd2 2.5G
我们继续创建两个物理卷：
pvcreate /dev/sdd1 /dev/sdd2 Physical volume "/dev/sdd1" successfully created. Physical volume "/dev/sdd2" successfully created.
列出可用的物理卷
我们可以使用三个命令来获取可用物理卷的列表：pvscan、pvs和pvdisplay：
sudo pvscan PV /dev/sdc lvm2 [5.00 GiB] PV /dev/sdd1 lvm2 [2.50 GiB] PV /dev/sdd2 lvm2 [<2.50 GiB] Total: 3 [<10.00 GiB] / in use: 0 [0 ] / in no VG: 3 [<10.00 GiB]
sudo pvs PV VG Fmt Attr PSize PFree /dev/sdc lvm2 --- 5.00g 5.00g /dev/sdd1 lvm2 --- 2.50g 2.50g /dev/sdd2 lvm2 --- <2.50g <2.50g
sudo pvdisplay "/dev/sdc" is a new physical volume of "5.00 GiB" --- NEW Physical volume --- PV Name /dev/sdc VG Name PV Size 5.00 GiB Allocatable NO PE Size 0 Total PE 0 Free PE 0 Allocated PE 0 PV UUID SzSkdD-xKYa-4y7P-teyU-481p-uiQ8-qieMJJ "/dev/sdd1" is a new physical volume of "2.50 GiB" --- NEW Physical volume --- PV Name /dev/sdd1 VG Name PV Size 2.50 GiB Allocatable NO PE Size 0 Total PE 0 Free PE 0 Allocated PE 0 PV UUID 553Iy4-JJ21-LfIw-udtO-j9Cd-7gFS-iXXFVS "/dev/sdd2" is a new physical volume of "<2.50 GiB" --- NEW Physical volume --- PV Name /dev/sdd2 VG Name PV Size <2.50 GiB Allocatable NO PE Size 0 Total PE 0 Free PE 0 Allocated PE 0 PV UUID bf7ghn-QkPm-EUdp-GdyW-shMG-5sMn-VhNtYB
删除物理卷
我们可以使用以下命令删除物理卷 pvremove。就像一样 pvcreate，只需将设备（初始化为物理卷）传递给 pvremove 命令即可。
我将从 /dev/sdd2 列表中删除：
sudo pvremove /dev/sdd2 Labels on physical volume "/dev/sdd2" successfully wiped.
查看当前的物理卷：
sudo pvs PV VG Fmt Attr PSize PFree /dev/sdc lvm2 --- 5.00g 5.00g /dev/sdd1 lvm2 --- 2.50g 2.50g
我们可以看到，/dev/sdd2 已经被删除了。
卷组
卷组是物理卷的集合。它是 LVM 中的下一个抽象级别。卷组是组合多个原始存储设备的存储容量的存储池。
创建卷组
卷组是使用该 vgcreate 命令创建的。第一个参数 vgcreate 是要为该卷组指定的名称，其余参数是要支持存储池的物理卷的列表。
sudo vgcreate lvm_tutorial /dev/sdc /dev/sdd1 Volume group "lvm_tutorial" successfully created
列出卷组
列出卷组与列出物理卷类似，您可以使用具有不同详细级别的不同命令vgdisplay、vgscan和vgs。
sudo vgs VG #PV #LV #SN Attr VSize VFree lvm_tutorial 2 0 0 wz--n- 7.49g 7.49g
sudo vgscan Found volume group "lvm_tutorial" using metadata type lvm2
sudo vgdisplay --- Volume group --- VG Name lvm_tutorial System ID Format lvm2 Metadata Areas 2 Metadata Sequence No 1 VG Access read/write VG Status resizable MAX LV 0 Cur LV 0 Open LV 0 Max PV 0 Cur PV 2 Act PV 2 VG Size 7.49 GiB PE Size 4.00 MiB Total PE 1918 Alloc PE / Size 0 / 0 Free PE / Size 1918 / 7.49 GiB VG UUID LYVE9P-vY0G-OAW6-an8q-yfBx-rrB1-YU61m1
列出附加到卷组的物理卷
我们可以使用以下命令列出连接到特定卷组的所有物理卷：
sudo pvdisplay -S vgname=lvm_tutorial -C -o pv_name PV /dev/sdc /dev/sdd1
我们可以获得物理卷的计数：
sudo vgdisplay -S vgname=lvm_tutorial -C -o pv_count #PV 3
扩展卷组
扩展卷组意味着向卷组添加额外的物理卷。
sudo vgextend lvm_tutorial /dev/sdd2 Physical volume "/dev/sdd2" successfully created. Volume group "lvm_tutorial" successfully extended
我们之前将物理卷 /dev/sdd2 删除了，所以在执行 vgextend 之前必须重新创建物理卷 /dev/sdd2。
再次查看卷组，以确定是否满足期望：
sudo pvdisplay -S vgname=lvm_tutorial -C -o pv_name PV /dev/sdc /dev/sdd1 /dev/sdd2
卷组缩容
卷组缩容意味着删除卷组的一个或多个物理卷。
sudo vgreduce lvm_tutorial /dev/sdc /dev/sdd1 Removed "/dev/sdc" from volume group "lvm_tutorial" Removed "/dev/sdd1" from volume group "lvm_tutorial"
如果卷组上有任何已经创建出来的逻辑卷，则我们无法简单删除物理卷。
再次检查：
sudo pvdisplay -S vgname=lvm_tutorial -C -o pv_name PV /dev/sdd2
为了后续的实验，需要再次加回来：
sudo vgextend lvm_tutorial /dev/sdc /dev/sdd1
删除卷组
我们可以使用 vgremove 来删除卷组：
sudo vgremove lvm_tutorial
（先不要执行该命令，因为我们还需要进行实验）
逻辑卷
逻辑卷就像一个分区，但它不是位于原始磁盘之上，而是位于卷组之上。我们可以，
使用任何文件系统格式化逻辑卷；
将其 mount 到文件系统中的任何位置。
创建逻辑卷
逻辑卷是使用该lvcreate命令创建的。常用的语法如下所示，
sudo lvcreate -L <size> -n <lvname> <vgname>
其中：
该-L选项针对新逻辑卷的大小，可以使用任何以“GB”、“MB”或“KB”结尾的整数。例如“1GB”；
该-n选项用于命名该逻辑卷；
卷组的名称。
因此，在为逻辑卷提供大小时，请确保卷组具有可用空间。
sudo lvcreate -L 5GB -n lv1 lvm_tutorial Logical volume "lv1" created.
逻辑卷上的常见操作
创建后，我们可以在路径中找到逻辑卷/dev/<vgname>/<lvname>。例如，在我们的例子中，卷的位置为：/dev/lvm_tutorial/lv1：
ls -l /dev/lvm_tutorial/lv1 lrwxrwxrwx 1 root root 7 May 17 02:09 /dev/lvm_tutorial/lv1 -> ../dm-0
我们可以像使用任何分区一样使用它，例如用ext4格式化：
sudo mkfs.ext4 /dev/lvm_tutorial/lv1
接下来我们可以将其 mount 到当前目录结构中的某个位置，例如/mnt：
sudo mount -t ext4 /dev/lvm_tutorial/lv1 /mnt
调整逻辑卷大小
我们可以使用命令扩展逻辑卷 lvextend 并使用命令减小其大小 lvreduce。或者我们可以使用单个命令 lvresize 来完成这两项任务。
首先我检查一下可用空间：
sudo vgs -S vgname=lvm_tutorial -o vg_free VFree <4.99g
查看 mount 信息：
mount | grep '/mnt'/dev/mapper/lvm_tutorial-lv1 on /mnt type ext4 (rw,relatime)
调整卷大小：
sudo lvresize -L +2GB lvm_tutorial/lv1
一般语法如下：
lvresize -L [+|-][Size] <vgname>/<lvname>
后面的符号 + 或 --L取决于您是否要分别尝试增大或减小卷大小。
卷大小增加后，文件系统也必须调整大小。对于 ext4，要使用的命令是resize2fs：
sudo resize2fs /dev/lvm_tutorial/lv1resize2fs 1.45.5 (07-Jan-2020)Filesystem at /dev/lvm_tutorial/lv1 is mounted on /mnt; on-line resizing requiredold_desc_blocks = 1, new_desc_blocks = 1The filesystem on /dev/lvm_tutorial/lv1 is now 1835008 (4k) blocks long.
并非所有文件系统都支持热调整大小，Ext4 和 XFS 是受支持的文件系统之一。
注意：XFS 文件系统可以支持扩容，但是不支持缩容。
删除逻辑卷
我们可以使用以下 lvremove 命令删除逻辑卷：
sudo lvremove lvm_tutorial/lv1Do you really want to remove and DISCARD active logical volume lvm_tutorial/lv1? [y/n]: y Logical volume "lv1" successfully removed
总结
关于缩容这块我们另外再讨论。此外 LVM 还依赖 device mapper，这部分我们也另外写文章讨论。
参考
《RHEL 逻辑卷管理器管理》
https://access.redhat.com/documentation/zh-cn/red_hat_enterprise_linux/7/html/logical_volume_manager_administration/index
《OpenEuler 使用LVM管理硬盘》https://docs.openeuler.org/zh/docs/20.03_LTS_SP4/docs/Administration/%E4%BD%BF%E7%94%A8LVM%E7%AE%A1%E7%90%86%E7%A1%AC%E7%9B%98.html