磁盘 - 使用LVM进行磁盘扩容（fdisk, LVM, pvcreate, lvcreate, parted）

本文的所有操作届在Ubuntu 12.04 LTS上验证成功，其他发行版请自行查阅相关命令。
给某台服务器或者虚拟机VM进行LVM扩容的前提是，这台机器在安装创建的时候开启了LVM功能。
对于服务器来说，需要扩容时，你可能已经准备好了一个新的磁盘，系统检测到为/sdb，而对于云服务器或者虚拟机来说，可能是vm控制器已经将你的虚拟物理磁盘扩容了，只不过你的系统还没有利用到这些空间而已。比如用vmware fusion，点击扩容功能之后进入系统输入fdisk，发现磁盘分区没有变化，但是多出了一块未使用的物理空间。
首先介绍LVM的几个概念：
1. 物理卷Physical volume (PV)：可以在上面建立卷组的媒介，可以是硬盘分区，也可以是硬盘本身或者回环文件（loopback file）。物理卷包括一个特殊的header，其余部分被切割为一块块物理区域（physical extents）。 Think of physical volumes as big building blocks which can be used to build your hard drive.
2. 卷组Volume group (VG)：将一组物理卷收集为一个管理单元。Group of physical volumes that are used as storage volume (as one disk). They contain logical volumes. Think of volume groups as hard drives.
3. 逻辑卷Logical volume (LV)：虚拟分区，由物理区域（physical extents）组成。A "virtual/logical partition" that resides in a volume group and is composed of physical extents. Think of logical volumes as normal partitions.
4. 物理区域Physical extent (PE)：硬盘可供指派给逻辑卷的最小单位（通常为4MB）。A small part of a disk (usually 4MB) that can be assigned to a logical Volume. Think of physical extents as parts of disks that can be allocated to any partition.
02@02-vm:~$ sudo df
Filesystem 1K-blocks Used Available Use% Mounted on
/dev/mapper/02--vm--vg-root 38057472 3501084 32802424 10% /
udev 1011124 4 1011120 1% /dev
tmpfs 204196 500 203696 1% /run
none 5120 0 5120 0% /run/lock
none 1020968 0 1020968 0% /run/shm
cgroup 1020968 0 1020968 0% /sys/fs/cgroup
/dev/sda1 240972 34482 194049 16% /boot
/dev/loop0 4872572 32928 4839644 1% /srv/node/vdb
输入df可发现，/挂载点使用的设备是/dev/mapper/xxx，并不是传统的/dev/sdax。
输入lvdisplay，显示当前正在使用的logical volume（注意这里目前有两个，一个是文件系统所在的volume，另一个是swap分区使用的volume，当然，我们需要扩容的是第一个）：
02@02-vm:~$ sudo lvdisplay
--- Logical volume ---
LV Name /dev/02-vm-vg/root
VG Name 02-vm-vg
LV UUID vC3dCP-ynJq-qwbf-ZwwX-T1ca-tOo6-5FYVNg
LV Write Access read/write
LV Status available
# open 1
LV Size 19.00 GiB
Current LE 9472
Segments 3
Allocation inherit
Read ahead sectors auto
- currently set to 256
Block device 252:0
--- Logical volume ---
LV Name /dev/02-vm-vg/swap_1
VG Name 02-vm-vg
LV UUID PT5spg-Ll4p-WAij-g2QB-PSmu-qaIr-gxc6Nf
LV Write Access read/write
LV Status available
# open 2
LV Size 2.00 GiB
Current LE 511
Segments 1
Allocation inherit
Read ahead sectors auto
- currently set to 256
Block device 252:1
输入vgdisplay，显示当前的volume group，注意VG SIZE，这里应该是你当前的可用空间大小，待扩容完毕，这里显示的应该是最终的大小。
02@02-vm:~$ sudo vgdisplay
--- Volume group ---
VG Name 02-vm-vg
System ID
Format lvm2
Metadata Areas 2
Metadata Sequence No 5
VG Access read/write
VG Status resizable
MAX LV 0
Cur LV 2
Open LV 2
Max PV 0
Cur PV 2
Act PV 2
VG Size 19.75 GiB
PE Size 4.00 MiB
Total PE 10177
Alloc PE / Size 9983 / 39.00 GiB
Free PE / Size 194 / 776.00 MiB
VG UUID GFrHkW-EZFQ-vuCo-b4Pp-F1Lm-FV8B-NcbMmD
输入pvdisplay，显示当前的physical volume，
02@02-vm:~$ sudo pvdisplay
--- Physical volume ---
PV Name /dev/sda5
VG Name 02-vm-vg
PV Size 19.76 GiB / not usable 2.00 MiB
Allocatable yes (but full)
PE Size 4.00 MiB
Total PE 5058
Free PE 0
Allocated PE 5058
PV UUID RsGi6C-g0lm-SzJ1-9rw4-dMEi-Q633-9wo1Gd
现在开始进行LVM扩容：
1. 首先查看fdisk
$ sudo fdisk -l
Device Boot Start End Blocks Id System
/dev/sda1 * 2048 499711 248832 83 Linux
/dev/sda2 501760 41940991 20719616 5 Extended
/dev/sda5 501760 41940991 20719616 8e Linux LVM
因为这台机器默认开启了LVM，所以目前有一个extended分区和一个LVM分区，并且他们是完全重叠的。
这是因为，LVM分区作为一个虚拟的分区，完全占用了这个extended分区，原理图见下：




因此，现在需要做的就是将extended partition （sda2）扩展到最大，然后创建一个新的LVM logical partition (sda6)，用它来填满sda2。
使用parted命令来扩展sd2：进入parted交互模式后，可以使用help xxx来提示帮助。
help resize
resize NUMBER START END resize partition NUMBER and its file system
这里number输入2, start和end参见fdisk的数据（不过parted已经足够智能地将start默认值设置成了sda5的结束，end默认值设置成物理磁盘的末尾）
接着，回到fdisk，使用它创建一个新的logical分区
n(new) -> l(logical)；再选择t，更改这个分区的类型id，设置成8e，即LVM，默认创建的类型不是LVM；w，保存退出；重启。
这时候，再查看fdisk，发现已经多了一个sda6了，现在要做的就是将sda6作为一个pv，加入到vg里来，从而能够给lv扩容。（忘了关键词的话请查上文）
sudo pvcreate /dev/sda6
pvdisplay
# vgextend - add physical volumes to a volume group
# 将新的pv加入到原有的vg
sudo vgextend your_vg_name /dev/sda6
vgdisplay，发现free size多了一块。
# lvresize - resize a logical volume
# 扩大当前正在使用的lv，从vg中取剩余空间
最后一步，磁盘扩容完毕了，需要扩容文件系统。目前较新的内核都支持在线扩容了，不需要像以前那样mount umount来回折腾了。
resize2fs [ -fFpPM ] [ -d debug-flags ] [ -S RAID-stride ] device [ size ]
只需要输入device就行了，size参数不填的话，默认使用整个分区的size。
注意这里的device是虚拟设备lv的名称，并不是sdax这样的物理设备了，我的环境下是/dev/02-vm-vg/root
扩容完文件系统后重启，再查看df命令，发现占用量百分比降低了，新的空间生效了。