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介绍一种可以让Linux中存储具有弹性容量的方法

存储领域搬砖工小张 2023-04-14 原文

我们在使用Linux的时候，有的时候会发现系统盘不够用的情况。如果系统盘或者其它盘能够做到弹性就好了。也就是需要更多空间的时候可以动态扩容，而不需要的时候可以缩容。

有一种方法就是通过SAN存储，因为存储系统天然具有扩容和缩容的功能特性。但是SAN存储需要一个独立的设备，而且价格也很高，不太现实。其实在Linux中我们可以通过软件实现，这就是Linux强大的地方。今天我们就介绍一下这方面的内容。

LVM的整体架构

在Linux实现动态扩容和缩容特性的软件称为LVM，其全称是Logical Volume Manager，也就是逻辑卷管理。LVM不仅仅可以实现动态扩容和缩容，还可以实现其它一些特性，比如条带化卷，镜像卷等等。LVM的整体架构如图所示。

通过上图可以看到，LVM包含3个基本的概念，分别是Physical Volume（PV），Volume Group(VG)和Logical Volume (LV)。我们分别介绍一下这个三个概念。

物理卷（Physical Volume）

物理卷对应着一个块设备，可以是整个磁盘，或者是磁盘分区。物理卷通过pvcreate创建，本质上是想块设备写入一些元数据。

卷组（Volume Group）

卷组是多个物理卷的集合，当我们创建一个卷组的时候需要指定包含的物理卷。此时，实际上是构建了一个物理卷的资源池。当后面创建逻辑卷的时候会从该资源池分配资源。

逻辑卷（Logical Volume）

逻辑卷本身是一个块设备，是用户看到的部分，我们可以将逻辑卷理解为一个硬盘。但是逻辑卷实际上是由底层的若干个物理卷构成。但是一个逻辑卷并非使用物理卷的所有空间，通常是部分空间。

LVM的操作

前文我们对LVM的基本概念和架构进行了介绍，接下来我们就实际操作一下。具体如下图所示，每个概念对应着一个操作命令，分别是pvcreate，vgcreate和lvcreate。这些是创建的命令，从名称上也可以很容易地明白其作用。

我们从下往上看看如何创建需要的资源，比如我们要创建一个1G的逻辑卷。

创建PV

首先是要创建PV，也就是准备物理的资源。在本文中我们假设有两个物理磁盘，并且在整个磁盘上创建物理卷，而不是在分区上。

除了创建命令外，还有查询命令，具体包括pvdisplay和pvs，分别显示详细信息和概要信息。

创建VG

完成PV的创建后，我们就可以创建卷组了。卷组的创建命令如下所示。

vgcreate vg-01 /dev/sdb /dev/sdc

创建完成后可以看一下信息：

创建LV

最后，我们就可以创建逻辑卷了。假设我们这里创建一个线性的逻辑卷，大小为1GB，具体命令如下所示。

lvcreate -L 1G -n lv_linear vg-01
Logical volume "lv_linear" created

通过lvdispaly命令可以看一下详细信息。

除了线性卷之外，我们还可以创建条带卷。关于具体什么是线性卷，什么是条带卷，本文不做解释，我们后面在介绍LVM的原理的时候再详细介绍。

# lvcreate -L 1G -i2 -I64 -n lv_stripe vg-01

Logical volume "lv_stripe" created

创建完成后照例可以看一下详细的信息。

LV创建成功后，我们就可以当做硬盘来使用了，用法跟普通硬盘没有差别。

扩容操作

有了前面的知识，我们回归主题，如何进行扩容呢？其实就比较简单了。前文我们创建的VG的大小35G，而LV只用了1GB的空间。因此，我们可以直接对LV进行扩容，比如我们增加10GB的容量，可以执行如下命令。

lvextend -L+10G /dev/vg_01/lv_linear

是不是很简单！

如果上面已经有文件系统了，只需要执行如下命令即可。

resize2fs /dev/vg_01/lv_linear

还有一种情况是VG的容量使用完了。也没有关系，我们可以添加新的硬盘到VG，然后执行上面介绍的命令。

今天的内容就介绍到这里，相信大家对如何实现一个弹性容量的存储有了清晰的认识了。我们在后续会逐步深入，介绍LVM的实现原理，并结合内核代码介绍其代码实现。

Linux介绍spanstyletext-align存储架构

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