LVM 邏輯卷管理實戰教學：從基本概念到擴容操作全解析

什麼是 LVM？

LVM（Logical Volume Manager，邏輯卷管理）是 Linux 核心提供的一種磁碟管理機制。它在實體硬碟與檔案系統之間建立一個抽象層，讓管理員能彈性調整儲存空間，而不必重新分區、格式化或搬移資料。對伺服器環境而言，LVM 是免費且極具彈性的儲存管理利器。

核心概念與術語

1. 物理卷

定義：物理卷是 LVM 的最基本儲存單元，對應實體硬碟分區或 RAID 裝置。建立 PV 時會在裝置上寫入 LVM 管理資訊（Metadata）。

常用指令：pvcreate、pvdisplay、pvscan

重點：PV 不是分區本身，而是透過 pvcreate 將分區初始化為 LVM 可識別的物理卷。

2. 卷組

定義：卷組由一個或多個 PV 組成，類似於傳統架構中的「實體硬碟」。在 VG 上可建立多個邏輯卷（LV）。

常用指令：vgcreate、vgdisplay、vgscan

比喻：將多個教室（PV）合併成一個大年級（VG），之後可靈活分配學生（LV）。

3. 邏輯卷

定義：邏輯卷類似於傳統分區，可在其上建立檔案系統（如 /home、/var）並掛載使用。

常用指令：lvcreate、lvdisplay、lvextend、lvscan

優勢：當空間不足時，可從 VG 剩餘空間擴充 LV，檔案系統線上擴容（配合 resize2fs 或 xfs_growfs），資料零損失、無停機。

實戰操作流程示範

環境準備

假設有一顆新硬碟 /dev/sdb，使用 fdisk 建立三個 100 MB 的分區（/dev/sdb1~3），分區類型設為 8e (Linux LVM)。

步驟 1：建立物理卷

# pvcreate /dev/sdb1 /dev/sdb2 /dev/sdb3
Physical volume "/dev/sdb1" successfully created
Physical volume "/dev/sdb2" successfully created
Physical volume "/dev/sdb3" successfully created

步驟 2：建立卷組

# vgscan          # 掃描現有 VG（首次建議執行）
# vgcreate vg0 /dev/sdb1 /dev/sdb2   # 先用兩個 PV 建立 vg0
Volume group "vg0" successfully created

# vgdisplay vg0
--- Volume group ---
VG Name               vg0
Format                lvm2
VG Access             read/write
VG Status             resizable
VG Size               200.00 MB
PE Size               4.00 MB
Total PE              50
Free  PE / Size       50 / 200.00 MB
VG UUID               WKRPJT-MI6G-vGk9-vne2-Gfg2-sAry-llsF7B

提示：PE（Physical Extent）預設 4 MB，可用 vgcreate -s 8M 調整。

步驟 3：建立邏輯卷

# lvcreate -n data -L 10M vg0
Rounding up size to full physical extent 12.00 MB
Logical volume "data" created

# lvdisplay
--- Logical volume ---
LV Path                /dev/vg0/data
LV Name                data
VG Name                vg0
LV Size                12.00 MB
Current LE             3

說明：指定 -L 10M 但實際分配 12 MB，因為 LVM 以 PE 為最小單位（3 PE × 4 MB = 12 MB）。

步驟 4：格式化與掛載

# mkfs.ext3 /dev/vg0/data
# mount /dev/vg0/data /mnt
# cp /etc/services /mnt/   # 測試寫入
# ls /mnt/
lost+found  services

步驟 5：線上擴容邏輯卷

# umount /mnt
# lvextend -L +10M /dev/vg0/data
Rounding up size to full physical extent 12.00 MB
Extending logical volume data to 24.00 MB
Logical volume data successfully resized

# resize2fs /dev/vg0/data   # 擴容檔案系統（ext3/4）
# mount /dev/vg0/data /mnt  # 重新掛載即可使用新空間

後續進階操作

• 加入新硬碟至 VG：pvcreate /dev/sdc1 → vgextend vg0 /dev/sdc1
• 縮減 LV：需先卸載、檢查檔案系統（e2fsck）、縮減檔案系統、再用 lvreduce。
• 快照：lvcreate -s -n snap_data -L 50M /dev/vg0/data，備份利器。

總結

LVM 以「PV → VG → LV」三層架構，賦予 Linux 儲存管理極大彈性。掌握基本指令與 PE 概念，即可輕鬆應對擴容、遷移、快照等日常運維場景，是 Linux 系統管理員必修的核心技能。