磁盘：LVM 逻辑卷与 RAID 软阵列

2025-01-23 Linux

介绍 LVM 的 PV/VG/PE/LV 概念与扩容流程，以及使用 mdadm 创建 RAID0 软阵列并挂载验证的完整步骤。

磁盘空间不够、需要跨盘合并、想要软阵列提升性能，这些场景分别由 LVM 和 mdadm 解决。本文整理磁盘查看、分区、LVM 全流程和 RAID0 软阵列创建方法。

一、查看磁盘状态

lsblk -o name,rota,type,serial,OPT-IO,MIN-IO,MOUNTPOINT,SIZE
blkid        # 查看分区 UUID 和文件系统类型
parted /dev/sda print   # 查看分区表（GPT/MBR）和分区布局

二、分区

MBR 磁盘用 fdisk，GPT 磁盘用 gdisk：

yum install gdisk
gdisk /dev/vda    # q 取消，w 写入

注意：gdisk 创建分区后分区表不会立即更新，需要执行：

partprobe -s
lsblk /dev/vda

格式化：

mkfs.xfs /dev/vda4          # xfs 文件系统
mkfs.ext4 /dev/vda5         # ext4 文件系统

三、LVM 基本概念

LVM 把物理分区抽象成逻辑卷，支持在线扩容：

partition(物理分区) → PV(物理卷) → VG(卷组) → LV(逻辑卷) → 格式化挂载

PV（Physical Volume）：被 LVM 管理的物理分区。
VG（Volume Group）：多个 PV 整合成的存储池。
PE（Physical Extent）：VG 内最小存储单元。
LV（Logical Volume）：从 VG 中切出的逻辑卷，可格式化挂载。

四、LVM 创建流程

4.1 PV 阶段

pvcreate /dev/vda{5,6,7,8}   # 把分区创建为 PV
pvscan                       # 扫描 PV
pvdisplay                    # 查看 PV 状态

4.2 VG 阶段

# 指定 PE 大小为 16MB，创建卷组
vgcreate -s 16M vbirdvg /dev/vda{5,6,7}

# 扩容：加入新的 PV
vgextend vbirdvg /dev/vda8
vgdisplay vbirdvg

PE 大小影响卷组容量上限：一个 VG 最多 65535 个 PE，容量上限 = 65535 × PE 大小。

4.3 LV 阶段

# 按容量创建
lvcreate -L 2G -n vbirdlv vbirdvg

# 按 PE 个数创建
lvcreate -l 20 -n vbirdlv vbirdvg

# 使用卷组全部剩余空间
lvcreate -l +100%FREE -n vbirdlv vbirdvg

4.4 格式化挂载

mkfs.xfs /dev/vbirdvg/vbirdlv    # 注意使用 LV 全名
mkdir /srv/lvm
mount /dev/vbirdvg/vbirdlv /srv/lvm
df -Th /srv/lvm

4.5 在线扩容

# 先扩容 LV
lvextend -l +100%FREE /dev/vbirdvg/vbirdlv

# 再扩容文件系统（这一步不能少）
resize2fs /dev/vbirdvg/vbirdlv    # ext4
xfs_growfs /srv/lvm               # xfs

xfs 文件系统只能扩容不能缩小，规划时需注意。

4.6 开机自动挂载

vim /etc/fstab

/dev/mapper/vbirdvg-vbirdlv /srv/lvm xfs defaults 0 0

保存后执行 mount -a 验证。

五、mdadm 创建 RAID0

RAID0 把多块盘条带化，提升读写性能，但没有任何冗余，一块盘损坏即数据全丢。适合缓存、临时数据等场景。

5.1 安装

sudo apt update
sudo apt install mdadm -y

5.2 创建 RAID0

lsblk   # 确认磁盘

sudo mdadm --create --verbose /dev/md0 \
    --level=0 \
    --raid-devices=4 \
    /dev/sda /dev/sdb /dev/sdc /dev/sdd \
    --chunk=256K

--chunk=256K 指定条带大小。

5.3 查看状态

cat /proc/mdstat

Personalities : [raid0]
md0 : active raid0 sdd[3] sdc[2] sdb[1] sda[0]
      14651481600 blocks 256k chunks

5.4 保存配置

sudo mdadm --detail --scan >> /etc/mdadm/mdadm.conf

5.5 创建文件系统

RAID0 的 su/sw 参数与条带大小匹配，可以优化 xfs 分配：

sudo mkfs.xfs -f -d su=256k,sw=4 /dev/md0

su=256k：条带单元大小，对应 --chunk。
sw=4：条带数，对应磁盘数量。

5.6 挂载

sudo mkdir -p /data
sudo mount -o noatime,nodiratime,barrier=0 /dev/md0 /data

写入 /etc/fstab：

/dev/md0 /data xfs defaults,noatime,nodiratime,barrier=0 0 0

5.7 性能验证

sync; dd if=/dev/zero of=/data/testfile bs=1M count=10240 oflag=direct

写入完成后删除测试文件，避免占满空间。

六、总结

LVM 解决容量管理：PV → VG → LV 分层抽象，lvextend + xfs_growfs 在线扩容。
VG 容量上限受 PE 数量限制（65535 × PE 大小）。
RAID0 提升性能但无冗余，--chunk 要与 mkfs.xfs 的 su/sw 对应。
新盘做阵列或 LVM 前，务必确认磁盘未被使用（参考磁盘验收文章的检查方法）。