Linux如何在线对逻辑分区扩容

1.前言

目前绝大部分IaaS平台基本都会选择类似Vmware Vsphere+SAN存算分离的架构，或者选择类似Nutanix、Vmware Vsan或者深信服等存算一体的超融合架构。

不管何种方式，都会遇到已挂载目录磁盘空间不足的情况，部分分区空间使用不够情况。

希望在不影响现有业务的情况下，动态将某个挂载点目录扩容。

如果这些分区在装系统的时候使用了lvm(前提是这些分区要是lvm逻辑卷分区)，那么就可以轻松进行扩容或缩容。

1.1 环境介绍

条目	内容
操作系统	Red Hat Enterprise Linux Server release 7.8 (Maipo)
CPU	4C
内存	16G
硬盘1(原有硬盘)	120G
硬盘2(拟添加的硬盘)	500G ，希望挂载在/root下，将原有/root进行动态扩容

2.几个常用命令介绍

2.1 fdisk命令

fdisk一般用来磁盘分区，也可以用来查看磁盘分区情况。

/dev/sda1和/dev/sda2是两个主分区，其中前者是启动分区。

注意/dev/sda2是LVM文件系统，这个是后续动态扩容的关键点。

后续两个就是逻辑卷分别是：

Disk /dev/mapper/rhel-root: 119.2 GB

Disk /dev/mapper/rhel-swap: 8455 MB

[root@test1 ~]# fdisk -l

Disk /dev/sda: 128.8 GB, 128849018880 bytes, 251658240 sectors
Units = sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disk label type: dos
Disk identifier: 0x000bcae5

   Device Boot      Start         End      Blocks   Id  System
/dev/sda1   *        2048     2099199     1048576   83  Linux
/dev/sda2         2099200   251412479   124656640   8e  Linux LVM

Disk /dev/mapper/rhel-root: 119.2 GB, 119185342464 bytes, 232783872 sectors
Units = sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes

Disk /dev/mapper/rhel-swap: 8455 MB, 8455716864 bytes, 16515072 sectors
Units = sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes

2.2 lsblk命令

lsblk命令用于列出所有可用块设备的信息，而且还能显示他们之间的依赖关系，这个命令很好用，因为可以让电脑上的磁盘和分区信息很清晰。

[root@test1 ~]# lsblk
NAME          MAJ:MIN RM   SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
sda             8:0    0   120G  0 disk
├─sda1          8:1    0     1G  0 part /boot
└─sda2          8:2    0 118.9G  0 part
  ├─rhel-root 253:0    0   111G  0 lvm  /
  └─rhel-swap 253:1    0   7.9G  0 lvm  [SWAP]
sr0            11:0    1  1024M  0 rom

这里同样看出系统已有一块硬盘sda，具备两个分区，分别是sda1和sda2。

其中sda2分区有两个逻辑卷，分别就是上述对应的rhel-root和rhel-swap。

注意：这里rhel-root和rhel-swap，两者都被“-”分割开。

rhel是vg，是卷组(Volume Group, VG)

后者root和swap是逻辑卷(Logical Volume, LV)。

正是在逻辑卷上做文件系统。也正是逻辑卷创建之后，其大小可以伸缩。

2.3 df命令

linux中df命令的功能是用来检查linux服务器的文件系统的磁盘空间占用情况。可以利用该命令来获取硬盘被占用了多少空间，目前还剩下多少空间等信息。显示指定磁盘文件的可用空间。

df这个命令读取的数据计划都是针对整个文件系统的，主要在super block内信息，因此读取速度非常快速。

[root@test1 ~]# df -Th
Filesystem            Type      Size  Used Avail Use% Mounted on
devtmpfs              devtmpfs  3.9G     0  3.9G   0% /dev
tmpfs                 tmpfs     3.9G     0  3.9G   0% /dev/shm
tmpfs                 tmpfs     3.9G  8.9M  3.9G   1% /run
tmpfs                 tmpfs     3.9G     0  3.9G   0% /sys/fs/cgroup
/dev/mapper/rhel-root xfs       111G   98G   13G  89% /
/dev/sda1             xfs      1014M  137M  878M  14% /boot
tmpfs                 tmpfs     799M     0  799M   0% /run/user/0

注：

1、tmpfs,临时文件系统，是一种基于内存的文件系统。和ramdisk不同，后者是个块设备，前者是个文件系统。

2、df下是不显示swap分区的。所以这里只显示/dev/mapper/rhel-root。

可以看出来rhel-root是xfs文件系统

在RHEL7系统中比较大的变化之一就是在文件系统方面使用XFS替换了Ext4，XFS作为最新RHEL7中默认的文件管理系统，它的日志型文件管理系统的优势在意外宕机后尤其明显，可以快速的恢复可能被破坏的文件，另外经过优化后日志功能对硬盘性能影响非常小，同时最大支持18EB的存储容量满足了几乎所有需求。

3.正式扩容

热添加一块硬盘

在虚拟机管理平台上，热添加一块硬盘。

【验证】

[root@test1 ~]# fdisk -l

Disk /dev/sda: 128.8 GB, 128849018880 bytes, 251658240 sectors
Units = sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disk label type: dos
Disk identifier: 0x000bcae5

   Device Boot      Start         End      Blocks   Id  System
/dev/sda1   *        2048     2099199     1048576   83  Linux
/dev/sda2         2099200   251412479   124656640   8e  Linux LVM

Disk /dev/mapper/rhel-root: 119.2 GB, 119185342464 bytes, 232783872 sectors
Units = sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes


Disk /dev/mapper/rhel-swap: 8455 MB, 8455716864 bytes, 16515072 sectors
Units = sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes

Disk /dev/sdb: 536.9 GB, 536870912000 bytes, 1048576000 sectors
Units = sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes

从最后可以看出/dev/sdb为536.9 GB容量，这里是没有任何分区的。

查看当前pv、vg以及lv的情况。

[root@test1 ~]# pvdisplay
  --- Physical volume ---
  PV Name               /dev/sda2
  VG Name               rhel
  PV Size               118.88 GiB / not usable 3.00 MiB
  Allocatable           yes
  PE Size               4.00 MiB
  Total PE              30433
  Free PE               1
  Allocated PE          30432
  PV UUID               6c2uwi-e0el-9kdl-UexC-5Qut-LbCv-eNfrQ0

[root@test1 ~]# vgdisplay
  --- Volume group ---
  VG Name               rhel
  System ID
  Format                lvm2
  Metadata Areas        1
  Metadata Sequence No  3
  VG Access             read/write
  VG Status             resizable
  MAX LV                0
  Cur LV                2
  Open LV               2
  Max PV                0
  Cur PV                1
  Act PV                1
  VG Size               <118.88 GiB
  PE Size               4.00 MiB
  Total PE              30433
  Alloc PE / Size       30432 / <118.88 GiB
  Free  PE / Size       1 / 4.00 MiB
  VG UUID               UeFmSr-CGD1-JNp1-XwtC-40xI-SVF6-CezPm6

[root@test1 ~]# lvdisplay
  --- Logical volume ---
  LV Path                /dev/rhel/swap
  LV Name                swap
  VG Name                rhel
  LV UUID                4k1EM3-EYGL-0BKL-oei6-UNBW-BOBC-259HY4
  LV Write Access        read/write
  LV Creation host, time localhost.localdomain, 2020-09-20 15:25:16 +0800
  LV Status              available
  # open                 2
  LV Size                <7.88 GiB
  Current LE             2016
  Segments               1
  Allocation             inherit
  Read ahead sectors     auto
  - currently set to     8192
  Block device           253:1

  --- Logical volume ---
  LV Path                /dev/rhel/root
  LV Name                root
  VG Name                rhel
  LV UUID                wEU6li-W6fr-7TfV-3OJ2-5o0i-mbez-rptO1M
  LV Write Access        read/write
  LV Creation host, time localhost.localdomain, 2020-09-20 15:25:16 +0800
  LV Status              available
  # open                 1
  LV Size                111.00 GiB
  Current LE             28416
  Segments               1
  Allocation             inherit
  Read ahead sectors     auto
  - currently set to     8192
  Block device           253:0

关于pv、vg以及lv的关系详见下图：

# 创建一个新的pv
[root@test1 ~]# pvcreate /dev/sdb
WARNING: dos signature detected on /dev/sdb at offset 510. Wipe it? [y/n]: y
  Wiping dos signature on /dev/sdb.
  Physical volume "/dev/sdb" successfully created.

# 验证
[root@test1 ~]# pvscan
  PV /dev/sda2   VG rhel            lvm2 [<118.88 GiB / 4.00 MiB free]
  PV /dev/sdb                       lvm2 [500.00 GiB]
  Total: 2 [<618.88 GiB] / in use: 1 [<118.88 GiB] / in no VG: 1 [500.00 GiB]

注意要选择dev/sdb这个新加的硬盘

扩展vg

[root@test1 ~]# vgextend rhel /dev/sdb
  Volume group "rhel" successfully extended
[root@test1 ~]# pvscan
  PV /dev/sda2   VG rhel            lvm2 [<118.88 GiB / 4.00 MiB free]
  PV /dev/sdb    VG rhel            lvm2 [<500.00 GiB / <500.00 GiB free]
  Total: 2 [<618.88 GiB] / in use: 2 [<618.88 GiB] / in no VG: 0 [0   ]

扩展lv

# 扩展前
[root@test1 ~]# lvscan
  ACTIVE            '/dev/rhel/swap' [<7.88 GiB] inherit
  ACTIVE            '/dev/rhel/root' [111.00 GiB] inherit 
# 扩展500G
[root@test1 ~]# lvextend -L +500G /dev/rhel/root
  Size of logical volume rhel/root changed from 111.00 GiB (28416 extents) to 611.00 GiB (156416 extents).
  Logical volume rhel/root successfully resized.
# 验证
[root@test1 ~]# lvscan
  ACTIVE            '/dev/rhel/swap' [<7.88 GiB] inherit
  ACTIVE            '/dev/rhel/root' [611.00 GiB] inherit

这时候通过lsblk查看,/root已经扩展到611G空间

[root@test1 ~]# lsblk
NAME          MAJ:MIN RM   SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
sda             8:0    0   120G  0 disk
├─sda1          8:1    0     1G  0 part /boot
└─sda2          8:2    0 118.9G  0 part
  ├─rhel-root 253:0    0   611G  0 lvm  /
  └─rhel-swap 253:1    0   7.9G  0 lvm  [SWAP]
sdb             8:16   0   500G  0 disk
└─rhel-root   253:0    0   611G  0 lvm  /
sr0            11:0    1  1024M  0 rom

但是通过df命令发现实际并没有正式扩容

[root@test1 ~]# df -Th
Filesystem            Type      Size  Used Avail Use% Mounted on
devtmpfs              devtmpfs  3.9G     0  3.9G   0% /dev
tmpfs                 tmpfs     3.9G     0  3.9G   0% /dev/shm
tmpfs                 tmpfs     3.9G  8.9M  3.9G   1% /run
tmpfs                 tmpfs     3.9G     0  3.9G   0% /sys/fs/cgroup
/dev/mapper/rhel-root xfs       111G   99G   13G  89% /
/dev/sda1             xfs      1014M  137M  878M  14% /boot
tmpfs                 tmpfs     799M     0  799M   0% /run/user/0

这里需要用xfs_growfs对逻辑分区做最后调整

[root@test1 ~]# xfs_growfs /dev/rhel/root
meta-data=/dev/mapper/rhel-root  isize=512    agcount=4, agsize=7274496 blks
         =                       sectsz=512   attr=2, projid32bit=1
         =                       crc=1        finobt=0 spinodes=0
data     =                       bsize=4096   blocks=29097984, imaxpct=25
         =                       sunit=0      swidth=0 blks
naming   =version 2              bsize=4096   ascii-ci=0 ftype=1
log      =internal               bsize=4096   blocks=14208, version=2
         =                       sectsz=512   sunit=0 blks, lazy-count=1
realtime =none                   extsz=4096   blocks=0, rtextents=0
data blocks changed from 29097984 to 160169984
# 验证，可以看到这里已经是611G空间大小了。
[root@test1 ~]# df -Th
Filesystem            Type      Size  Used Avail Use% Mounted on
devtmpfs              devtmpfs  3.9G     0  3.9G   0% /dev
tmpfs                 tmpfs     3.9G     0  3.9G   0% /dev/shm
tmpfs                 tmpfs     3.9G  8.9M  3.9G   1% /run
tmpfs                 tmpfs     3.9G     0  3.9G   0% /sys/fs/cgroup
/dev/mapper/rhel-root xfs       611G   99G  513G  17% /
/dev/sda1             xfs      1014M  137M  878M  14% /boot
tmpfs                 tmpfs     799M     0  799M   0% /run/user/0