19、RHEL 8磁盘管理与逻辑卷扩展指南

RHEL 8磁盘管理与逻辑卷扩展指南

1. 文件系统日志与挂载

在每次写入磁盘时，系统会将相关信息记录在磁盘上（日志和记录不需要在同一设备上），这本质上是一种将数据“提交”到文件系统的意图。记录的信息量是可配置的，范围从完全不记录，到记录所谓的“元数据”（如所有权、时间戳信息等），再到记录“元数据”和要写入文件的数据块。日志更新后，系统会将实际数据写入文件系统的相应区域，并在日志中标记数据已提交。

系统崩溃后，使用日志可以非常快速地使文件系统重新上线，将原本可能需要数分钟的 fsck 检查时间缩短至数秒，并且大大降低了数据丢失或损坏的可能性。

1.1 挂载文件系统

在新磁盘驱动器的Linux分区上创建新文件系统后，需要挂载它才能访问和使用。为此，需要创建一个挂载点，即文件系统将被挂载到的目录或文件夹。以下是具体步骤：
1. 创建挂载点目录：

# mkdir /backup

2. 使用 mount 命令手动挂载文件系统：

# mount /dev/sdb1 /backup

3. 运行不带参数的 mount 命令查看当前所有挂载的文件系统：

# mount
sysfs on /sys type sysfs (rw,nosuid,nodev,noexec,relatime,seclabel)
proc on /proc type proc (rw,nosuid,nodev,noexec,relatime)
.
.
/dev/sdb1 on /backup type xfs (rw,relatime,seclabel,attr2,inode64,noquota)

1.2 配置RHEL 8自动挂载文件系统

为了使新文件系统在系统启动时自动挂载，需要在 /etc/fstab 文件中添加一个条目。 fstab 条目的格式如下：

<device> <dir> <type> <options> <dump> <fsck>

各字段含义如下：
| 字段 | 描述 |
| ---- | ---- |
| <device> | 要挂载文件系统的设备 |
| <dir> | 作为文件系统挂载点的目录 |
| <type> | 文件系统类型（如xfs、ext4等） |
| <options> | 额外的文件系统挂载选项，例如将文件系统设为只读或控制是否允许任何用户挂载文件系统。运行 man mount 查看完整选项列表。设置为 defaults 将使用文件系统的默认设置（rw, suid, dev, exec, auto, nouser, async） |
| <dump> | 决定是否将文件系统的内容包含在 dump 实用程序执行的任何备份中。此设置很少使用，可将其值设为0禁用 |
| <fsck> | 系统崩溃后是否由 fsck 检查文件系统以及检查文件系统的顺序。对于如XFS这样的日志文件系统，应将其设为0表示不需要检查 |

以下是一个配置为自动挂载 /backup 分区的 fstab 文件示例：

/dev/mapper/rhel-root / xfs defaults 0 0
UUID=b4fc85a1-0b25-4d64-8100-d50ea23340f7 /boot xfs defaults 0 0
/dev/mapper/rhel-home /home xfs defaults 0 0
/dev/mapper/rhel-swap swap swap defaults 0 0
/dev/sdb1 /backup xfs defaults 0 0

这样，每次系统重启时， /backup 文件系统都会自动挂载。

1.3 使用Cockpit添加磁盘

除了使用命令行工具管理存储外，还可以使用Cockpit Web控制台配置新的存储设备。具体操作流程如下：

graph TD;
    A[登录Cockpit控制台] --> B[选择Storage选项];
    B --> C[滚动到Drives部分找到新添加的存储];
    C --> D[选择新驱动器显示Drive屏幕];
    D --> E[点击Create Partition按钮];
    E --> F[指定分区空间、文件系统类型等设置];
    F --> G[点击Create partition按钮提交更改];

1. 登录Cockpit控制台，选择 Storage 选项。
2. 滚动到 Storage 页面底部，直到 Drives 部分可见，选择新驱动器以显示 Drive 屏幕。
3. 点击 Create Partition 按钮，在对话框中指定要分配给此分区的空间、文件系统类型（建议使用XFS）以及可选的标签、文件系统挂载点和挂载选项。
4. 如果新分区未使用所有可用空间，后续可以在驱动器上添加其他分区。要更改文件系统是否只读或在启动时挂载等设置，将 Mounting 菜单选项更改为 Custom 并调整切换按钮设置。
5. 选择设置后，点击 Create partition 按钮提交更改。创建过程完成后，新分区将添加到磁盘，相应的文件系统将被创建并挂载到指定的挂载点，同时 /etc/fstab 文件将进行相应更改。

2. 逻辑卷管理（LVM）概述

创建固定分区和文件系统的一种替代方法是使用逻辑卷管理（LVM）来创建由一个或多个物理或虚拟磁盘或分区的空间组成的逻辑磁盘。使用LVM的优点是可以根据需要向逻辑卷添加或删除空间，而无需将数据分散到多个文件系统中。

2.1 LVM组件

LVM由以下组件组成：
- 卷组（VG） ：高级容器，包含一个或多个逻辑卷和物理卷。
- 物理卷（PV） ：表示存储设备，如磁盘驱动器或其他存储介质。
- 逻辑卷（LV） ：相当于磁盘分区，可以包含文件系统。
- 物理扩展（PE） ：每个物理卷（PV）被划分为大小相等的块，称为物理扩展。
- 逻辑扩展（LE） ：每个逻辑卷（LV）被划分为大小相等的块，称为逻辑扩展。

例如，创建一个名为 VolGroup001 的新卷组，需要分配物理磁盘空间，如 /dev/sda1 、 /dev/sdb1 和 /dev/sdb2 这三个磁盘分区，它们成为 VolGroup001 中的物理卷。然后可以在卷组内创建一个名为 LogVol001 的逻辑卷，由这三个物理卷组成。如果 LogVol001 空间不足，可以添加更多磁盘分区作为物理卷，并将它们分配给卷组和逻辑卷。

2.2 获取逻辑卷信息

以在标准RHEL 8安装中为 / 文件系统添加空间为例，在对LVM设置进行任何更改之前，需要先收集信息。
1. 运行 mount 命令输出有关挂载点的信息，例如根文件系统的条目：

/dev/mapper/rhel-root on / type xfs (rw,relatime,seclabel,attr2,inode64,noquota)

2. 使用 vgdisplay 命令获取卷组信息：

# vgdisplay
  --- Volume group ---
  VG Name rhel
  System ID
  Format lvm2
  Metadata Areas 1
  Metadata Sequence No 4
  VG Access read/write
  VG Status resizable
  MAX LV 0
  Cur LV 3
  Open LV 3
  Max PV 0
  Cur PV 1
  Act PV 1
  VG Size <189.67 GiB
  PE Size 4.00 MiB
  Total PE 48555
  Alloc PE / Size 48555 / <189.67 GiB
  Free PE / Size 0 / 0
  VG UUID RasoLO-Ibja-WBYz-tZLW-zAgO-9uCw-QQRHaE

从上述输出可以看出， rhel 卷组的物理扩展大小为4.00MB，总共有189.67GB可分配给逻辑卷。目前已分配了48555个物理扩展，等于总容量189.67GB。如果要增加 rhel 卷组中任何逻辑卷的空间，需要添加一个或多个物理卷。

3. 使用 vgs 工具快速查看系统中卷组的可用空间：

# vgs
  VG #PV #LV #SN Attr VSize VFree
  rhel 2 3 0 wz--n- 197.66g 96.00m

4. 使用 lvdisplay 命令获取卷组中逻辑卷的信息：

# lvdisplay
  --- Logical volume ---
  LV Path /dev/rhel/swap
  LV Name swap
  VG Name rhel
  LV UUID fwOZsF-ROwu-6eLe-2KDR-JZ0d-Pn4o-K5B0Vb
  LV Write Access read/write
  LV Creation host, time rhel80desktop, 2019-02-14 11:12:07 -0500
  LV Status available
  # open 2
  LV Size <3.98 GiB
  Current LE 1018
  Segments 1
  Allocation inherit
  Read ahead sectors auto
  - currently set to 256
  Block device 253:1

  --- Logical volume ---
  LV Path /dev/rhel/home
  LV Name home
  VG Name rhel
  LV UUID PxuxY5-Zups-dUrD-g74j-3wjF-2e12-hO6YsZ
  LV Write Access read/write
  LV Creation host, time rhel80desktop, 2019-02-14 11:12:07 -0500
  LV Status available
  # open 1
  LV Size 135.69 GiB
  Current LE 34737
  Segments 1
  Allocation inherit
  Read ahead sectors auto
  - currently set to 256
  Block device 253:2

  --- Logical volume ---
  LV Path /dev/rhel/root
  LV Name root
  VG Name rhel
  LV UUID Ee19Br-aCkG-u5gy-HlMY-PBtB-PMFf-kY302H
  LV Write Access read/write
  LV Creation host, time rhel80desktop, 2019-02-14 11:12:07 -0500
  LV Status available
  # open 1
  LV Size 50.00 GiB
  Current LE 12800
  Segments 1
  Allocation inherit
  Read ahead sectors auto
  - currently set to 256
  Block device 253:0

从上述输出可知， rhel 卷组中50GB的空间分配给了逻辑卷 root （用于 / 文件系统），135.69GB分配给了 home 卷组（用于 /home ），3.98GB分配给了 swap （用于交换空间）。

5. 使用 pvdisplay 命令获取提供空间的设备信息（即哪些设备用作物理卷）：

# pvdisplay
  --- Physical volume ---
  PV Name /dev/sda2
  VG Name rhel
  PV Size 189.67 GiB / not usable 3.00 MiB
  Allocatable yes (but full)
  PE Size 4.00 MiB
  Total PE 48555
  Free PE 0
  Allocated PE 48555
  PV UUID ANrf7v-lSzK-peFM-0mq0-6lOh-JhYx-3Z5dlO

显然，逻辑卷 rhel 控制的空间是通过位于 /dev/sda2 的物理卷提供的。

2.3 从命令行向卷组添加额外空间

假设已向系统添加了一个新磁盘，操作系统将其识别为 /dev/sdb ，并且该磁盘是一个不包含任何现有分区的新磁盘。如果存在现有分区，应先备份这些分区，然后使用 fdisk 实用程序从磁盘中删除分区。

2.3.1 删除现有分区

以下是删除 /dev/sdb 上现有分区的示例：

# fdisk -l /dev/sdb
Disk /dev/sdb: 8 GiB, 8589934592 bytes, 16777216 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
Disklabel type: dos
Disk identifier: 0xbd09c991

Device Boot Start End Sectors Size Id Type
/dev/sdb1 2048 5678545 5676498 2.7G 83 Linux
/dev/sdb2 5679104 16777215 11098112 5.3G 83 Linux

# fdisk /dev/sdb

Welcome to fdisk (util-linux 2.32.1).
Changes will remain in memory only, until you decide to write them.
Be careful before using the write command.

Command (m for help): d
Partition number (1,2, default 2): 1

Partition 1 has been deleted.

Command (m for help): d
Selected partition 2
Partition 2 has been deleted.

Command (m for help): w
The partition table has been altered.
Calling ioctl() to re-read partition table.
Syncing disks.

删除分区后，务必从 /etc/fstab 文件中删除这些文件系统的条目，以免系统在下次重启时尝试挂载它们。

2.3.2 创建物理卷

磁盘准备好后，使用 pvcreate 命令将其转换为物理卷（如果存在dos签名，也会将其擦除）：

# pvcreate /dev/sdb
  Physical volume "/dev/sdb" successfully created.

如果创建失败并显示 “Device /dev/ excluded by a filter” 消息，可能需要在创建物理卷之前使用 wipefs 命令擦除磁盘：

# wipefs -a /dev/sdb
/dev/sdb: 8 bytes were erased at offset 0x00000200 (gpt): 45 46 49 20
50 41 52 54
/dev/sdb: 8 bytes were erased at offset 0x1fffffe00 (gpt): 45 46 49
20 50 41 52 54
/dev/sdb: 2 bytes were erased at offset 0x000001fe (PMBR): 55 aa
/dev/sdb: calling ioctl to re-read partition table: Success

2.3.3 扩展卷组

创建物理卷后，使用 vgextend 命令将其添加到卷组（这里是 rhel ）：

# vgextend rhel /dev/sdb
  Volume group "rhel" successfully extended

2.3.4 扩展逻辑卷

新的物理卷已添加到卷组，准备分配给逻辑卷。例如，要将逻辑卷 home 的大小扩展7GB，需要提供逻辑卷的路径（可从 lvdisplay 命令获取，这里是 /dev/rhel/home ）：

# lvextend -L+7G /dev/rhel/home
  Size of logical volume rhel/home changed from 135.69 GiB (34737
extents) to 142.69 GiB (36529 extents).
  Logical volume rhel/home successfully resized.

2.3.5 调整文件系统大小

最后一步是调整逻辑卷上的文件系统大小，以使用额外的空间。假设默认的RHEL 8安装使用XFS文件系统，可以使用 xfs_growfs 实用程序：

# xfs_growfs /home
meta-data=/dev/mapper/rhel-home isize=512 agcount=4, agsize=8892672
blks
         = sectsz=512 attr=2, projid32bit=1
         = crc=1 finobt=1, sparse=1, rmapbt=0
         = reflink=1
data = bsize=4096 blocks=35570688, imaxpct=25
         = sunit=0 swidth=0 blks
naming =version 2 bsize=4096 ascii-ci=0, ftype=1
log =internal log bsize=4096 blocks=17368, version=2
         = sectsz=512 sunit=0 blks, lazy-count=1
realtime =none extsz=4096 blocks=0, rtextents=0
data blocks changed from 35570688 to 37405696

如果文件系统类型是 ext2 、 ext3 或 ext4 ，则应使用 resize2fs 实用程序进行文件系统调整：

# resize2fs /dev/rhel/home

2.4 使用Cockpit向卷组添加额外空间

除了命令行工具，还可以使用Cockpit Web界面中的 Storage 页面访问逻辑卷信息并进行卷组和逻辑卷的更改。具体操作流程如下：

graph TD;
    A[检查Cockpit服务] --> B{Storage选项是否列出};
    B -- 否 --> C[安装cockpit - storaged包并重启Cockpit服务];
    C --> D[重新登录Cockpit界面];
    B -- 是 --> D;
    D --> E[点击要扩展的卷组关联的文件系统];
    E --> F[点击 + 按钮添加物理卷];
    F --> G[选择要添加的新驱动器并点击Add按钮];
    G --> H[滚动到要扩展的逻辑卷并点击展开信息];

1. 如果 Storage 选项未列出，需要安装 cockpit-storaged 包并重启Cockpit服务：

# dnf install cockpit-storaged
# systemctl restart cockpit.socket

重启Cockpit服务后，重新登录Cockpit界面，此时 Storage 选项应该可见。
2. 在 Storage 页面，点击与要扩展的卷组关联的文件系统。
3. 在结果屏幕上，点击 + 按钮添加物理卷，选择要添加到卷组的新驱动器，然后点击 Add 按钮。
4. 返回卷组屏幕，滚动到要扩展的逻辑卷并点击它以展开更多信息。

3. 总结

本文介绍了RHEL 8系统中文件系统的日志记录、挂载，以及逻辑卷管理（LVM）的相关知识和操作。通过文件系统日志，系统在崩溃后能快速恢复，减少数据丢失风险。挂载文件系统可手动操作，也可配置自动挂载。使用LVM可以灵活管理磁盘空间，根据需要扩展逻辑卷。添加磁盘和扩展卷组既可以通过命令行工具完成，也可以借助Cockpit Web控制台实现。掌握这些知识和操作，能够更高效地管理RHEL 8系统的磁盘存储。

操作类型	命令行工具	Cockpit Web控制台
添加磁盘并分区	fdisk 、 pvcreate 、 vgextend 、 lvextend 、 xfs_growfs 或 resize2fs	登录Cockpit，选择 Storage ，按流程操作
挂载文件系统	mount	配置挂载点和选项
自动挂载配置	修改 /etc/fstab 文件	配置时自动更新