Linux 存储管理完全指南

存储管理是 Linux 运维最核心的技能之一。从一块新硬盘到可用的存储空间，需要经过分区、格式化、挂载等一系列操作；而面对复杂的生产环境，还需要掌握 LVM 逻辑卷管理和 Swap 交换分区等技术。

很多初学者觉得存储管理复杂，是因为没有建立起”物理磁盘 → 分区 → 文件系统 → 挂载点”之间的清晰关联。本文将通过层层拆解的方式，从最基础的磁盘结构讲起，逐步演示 fdisk、mkfs、mount、LVM、Swap 等工具的实战用法，帮你构建完整的 Linux 存储知识体系。

磁盘基础概念

磁盘/硬盘/disk是同一个东西，不同于内存的是容量比较大。

磁盘类型

机械

机械硬盘即是传统普通硬盘，主要由：盘片，磁头，盘片转轴及控制电机，磁头控制器，数据转换器，接口，缓存等几个部分组成。

固态

固态驱动器（Solid State Disk或Solid State Drive，简称SSD），俗称固态硬盘，固态硬盘是用固态电子存储芯片阵列而制成的硬盘

图示

磁盘的物理结构

核心术语详解

机械硬盘的物理结构遵循从整体到局部的层级划分，以下是核心概念的精确定义：

盘片与盘面

硬盘内部由多个同轴重叠的磁性盘片组成，每个盘片拥有上下两个独立的盘面（Side）。所有数据最终都存储在这些盘面的磁性涂层上。
磁道（Track）

盘面被划分为若干个宽度相同的同心圆，这些同心圆就是磁道。磁道从外向内依次编号（最外侧为 0 磁道），0 磁道存储着硬盘分区表等关键系统信息，一旦损坏硬盘将无法正常使用。
扇区（Sector）
将盘面沿径向划分为若干个内角相同的扇形区域，每个磁道因此被分割为若干段圆弧，每段圆弧就是一个扇区。
- 扇区是磁盘最小的物理读写单位，数据只能以扇区为单位整体读取或写入
- 传统硬盘扇区大小为 512 字节，现代硬盘普遍采用 4KB（4096 字节）的高级格式化扇区
- 硬盘的第一个扇区称为引导扇区，存放操作系统启动的核心代码
柱面（Cylinder）

所有盘面上同一编号的磁道共同构成一个圆柱，称为柱面。磁盘读写优先在同一柱面内进行，因为此时磁头无需径向移动，读写速度最快。
簇（Cluster）

操作系统层面的最小文件存储单位，由若干个连续的扇区组成。即使文件大小小于一个簇，也会占用整个簇的存储空间，这也是小文件会浪费磁盘空间的原因。

常见机械硬盘关键参数

参数类别	主流规格
物理尺寸	3.5 英寸（台式机）、2.5 英寸（笔记本）、1.8 英寸（便携设备）
接口类型	早期 IDE 接口 → 主流 SATA I/II/III 接口
主轴转速	5400rpm、7200rpm（消费级）、10000rpm、15000rpm（企业级）
主流厂商	西部数据、希捷、三星、日立、金士顿

核心读写部件

！！！内部运作时很类似于这种唱片机！！！

机械硬盘读写依赖三个运动部件的精密协同：

主轴电机：带动盘片高速旋转（如 7200 转 / 分钟）
磁头臂 + 步进电机：带动所有磁头同步径向移动，定位到目标磁道
磁头：每个盘面对应一个磁头，悬浮在盘片上方（距离仅 0.1-0.3 微米），负责读写数据

⚠️ 硬盘极度怕震动，震动会导致磁头撞击盘片，造成永久性物理坏道。

硬盘命名规则

Linux 内核（kernel）对不同接口的硬盘有不同的命名方式：

接口类型	命名前缀	示例	说明
IDE（并口）	`/dev/hd`	`/dev/hda`、`/dev/hdb`	老式硬盘接口，现在较少使用
SATA（串口）	`/dev/sd`	`/dev/sda`、`/dev/sdb`	现代硬盘通用接口

命名拆解说明：

以 /dev/sda 为例：

部分	含义
`/dev`	设备文件目录
`s`	代表 SATA 串口硬盘
`d`	代表 disk（磁盘）
`a`	代表第一块硬盘（b 为第二块，c 为第三块…）

问题：第五块硬盘的全名是什么？

答案：/dev/sde（a→第一块，b→第二块，c→第三块，d→第四块，e→第五块）

分区方式

Linux 支持两种主要的分区表格式：

特性	MBR	GPT
全称	Master Boot Record（主引导记录）	GUID Partition Table（全局唯一标识分区表）
最大支持容量	< 2TB	> 2TB（理论上可达 9.4ZB）
分区数量限制	最多 4 个主分区	最多 128 个分区
突破分区限制	需使用扩展分区 + 逻辑分区	无需扩展分区
使用场景	传统 BIOS + 小容量硬盘	UEFI + 大容量硬盘

MBR 分区说明：

MBR 是位于磁盘最前边的一段引导代码

设计时只分配了 4 个分区槽位

如果需要超过 4 个分区，需放弃一个主分区，改为创建扩展分区，再在扩展分区内创建逻辑分区

磁盘管理流程

添加新磁盘

在 VMware 虚拟机中添加磁盘的步骤：

先关闭虚拟机电源
编辑虚拟机设置 → 添加硬盘
按照向导完成添加

管理磁盘流程三部曲

新硬盘投入使用需要三个步骤，可以用”装修房子”来理解：

新磁盘（毛坯房）
    ↓
1. 分区（MBR 或 GPT）  →  隔间（划分卧室、客厅）
    ↓
2. 格式化/文件系统     →  装修放家具/打造格子柜
    ↓
3. 挂载（mount）       →  加个门/目录（设置访问入口）

步骤一：查看磁盘信息

方法 1：查看设备文件

[root@localhost ~]# ll    /dev/sd*
brw-rw----. 1 root disk 8,  0 5月  13 15:27 /dev/sda
brw-rw----. 1 root disk 8,  1 5月  13 15:27 /dev/sda1
brw-rw----. 1 root disk 8,  2 5月  13 15:27 /dev/sda2
brw-rw----. 1 root disk 8, 16 5月  13 15:27 /dev/sdb
brw-rw----. 1 root disk 8, 32 5月  13 15:27 /dev/sdc
brw-rw----. 1 root disk 8, 48 5月  13 15:27 /dev/sdd
brw-rw----. 1 root disk 8, 64 5月  13 15:27 /dev/sde
brw-rw----. 1 root disk 8, 80 5月  13 15:27 /dev/sdf
brw-rw----. 1 root disk 8, 96 5月  13 15:27 /dev/sdg

分析：

/dev/sd*中*代表的意思是以sd开头命名的所有目录/文件
/dev/sda 是系统盘（已有分区 sda1、sda2）
/dev/sdb、/dev/sdc、/dev/sdd 等没有分区号，相当于新购买的磁盘

方法 2：使用 lsblk 查看（推荐）

[root@localhost ~]# lsblk
NAME            MAJ:MIN RM  SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
sda               8:0    0   20G  0 disk 
├─sda1            8:1    0    1G  0 part /boot
└─sda2            8:2    0   19G  0 part 
  ├─centos-root 253:0    0   17G  0 lvm  /
  └─centos-swap 253:1    0    2G  0 lvm  [SWAP]
sdb               8:16   0   20G  0 disk 
sdc               8:32   0   20G  0 disk 
sdd               8:48   0   20G  0 disk 
sde               8:64   0   20G  0 disk 
sdf               8:80   0   20G  0 disk 
sdg               8:96   0   20G  0 disk 
sr0              11:0    1  4.3G  0 rom  /run/media/root/CentOS 7 x86_64

字段名	全称	含义
NAME	Name	设备的系统名称，即我们操作磁盘时使用的标识符
MAJ:MIN	Major:Minor	主设备号：次设备号，内核用来唯一标识一个块设备
RM	Removable	是否为可移动设备（1 = 是，0 = 否）
SIZE	Size	设备的总容量
RO	Read Only	是否为只读设备（1 = 是，0 = 否）
TYPE	Type	设备类型
MOUNTPOINT	Mount Point	设备的挂载点（文件系统在系统中的访问路径）

步骤二：创建分区（MBR）

打个比方：分区就像把一个大房子划分成卧室、客厅、厨房。

启动 fdisk 分区工具

[root@localhost ~]# fdisk /dev/sdb

进入 fdisk 后的交互界面：

欢迎使用 fdisk (util-linux 2.23.2)。

更改将停留在内存中，直到您决定将更改写入磁盘。
使用写入命令前请三思。

Device does not contain a recognized partition table
使用磁盘标识符 0xa9c32dd1 创建新的 DOS 磁盘标签。

命令(输入 m 获取帮助)：

常用操作指令

指令	功能	说明
`n`	新建分区（New）	创建新分区
`p`	打印分区表（Print）	查看当前分区情况
`d`	删除分区（Delete）	删除已有分区
`l`	列出分区类型	查看所有分区类型代码
`t`	更改分区类型	修改分区类型（如改为 Swap 类型 82）
`w`	写入并退出（Write）	保存分区信息
`q`	不保存退出	放弃修改并退出

创建主分区完整流程

1. 输入 n 新建分区：

命令(输入 m 获取帮助)：n
Partition type:
   p   primary (0 primary, 0 extended, 4 free)
   e   extended
Select (default p):

p 代表主分区（primary），括号内表示当前磁盘 0 个主分区、0 个扩展分区，剩余 4 个主分区可用（MBR 分区表最多支持 4 个主分区）
e 代表扩展分区（extended），用于突破主分区数量限制，可在其内部创建多个逻辑分区
Select (default p): 表示默认选择主分区，直接回车即可确认；如需创建扩展分区，输入e后回车

2. 选择分区类型，输入 p 创建主分区：

Select (default p): p

3. 选择分区号（1-4），输入 1：

分区号 (1-4，默认 1)：1

4. 选择起始扇区，直接回车使用默认值：

起始 扇区 (2048-41943039，默认为 2048)：
将使用默认值 2048

提示选择分区的起始扇区位置，括号内2048-41943039是当前磁盘剩余空间的可用扇区范围，默认为2048是系统推荐的最优值（满足 4K 扇区对齐，大幅提升磁盘读写性能）
这里直接回车确认，系统将自动使用推荐的默认起始扇区2048创建分区

5. 指定分区大小，输入 +2G：

Last 扇区, +扇区 or +size{K,M,G} (2048-41943039，默认为 41943039)：+2G  
分区 1 已设置为 Linux 类型，大小设为 2 GiB

提示选择分区的结束位置，支持三种输入格式：直接输入结束扇区号、输入+扇区数、输入+大小{K,M,G}（最常用）
括号内2048-41943039是当前剩余空间的可用扇区范围，默认为41943039表示默认直接分配全部剩余空间
+2G 表示手动指定该分区大小为 2GB，是最直观易用的分区大小指定方式
系统反馈：1 号分区创建成功，默认设置为 Linux 文件系统类型，实际分配大小为 2 GiB

提示：实际环境中根据磁盘大小划分，如 4TB 磁盘可以 500GB 一个分区。

6. 输入 w 保存分区信息：

命令(输入 m 获取帮助)：w
The partition table has been altered!

Calling ioctl() to re-read partition table.
正在同步磁盘。
[root@localhost ~]#

这里竟然自己退出了，我印象里是输入q才退出，可能是我记错了。 一般来说，我们在w保存前会先使用p看一下分区是否正确，然后才决定是保存还是重新分配。

命令(输入 m 获取帮助)：p

磁盘 /dev/sdb：21.5 GB, 21474836480 字节，41943040 个扇区
Units = 扇区 of 1 * 512 = 512 bytes
扇区大小(逻辑/物理)：512 字节 / 512 字节
I/O 大小(最小/最佳)：512 字节 / 512 字节
磁盘标签类型：dos
磁盘标识符：0xa9c32dd1

   设备 Boot      Start         End      Blocks   Id  System
/dev/sdb1            2048     4196351     2097152   83  Linux

命令(输入 m 获取帮助)：

刷新分区表

[root@localhost ~]# partprobe /dev/sdb

partprobe 是 Linux 系统中强制刷新内核磁盘分区表的专用命令
/dev/sdb 指定要刷新分区表的目标磁盘，对应我们刚才新建分区的第二块磁盘
执行后无任何输出即表示成功，系统会立即识别出 fdisk 刚创建的新分区（如/dev/sdb1）
这是 fdisk 分区完成后的必备步骤，省略会导致内核仍使用旧分区表，新分区无法被识别、无法格式化和挂载

查看分区结果

方法 1：使用 fdisk -l

[root@localhost ~]# fdisk -l /dev/sdb

磁盘 /dev/sdb：21.5 GB, 21474836480 字节，41943040 个扇区
Units = 扇区 of 1 * 512 = 512 bytes
扇区大小(逻辑/物理)：512 字节 / 512 字节
I/O 大小(最小/最佳)：512 字节 / 512 字节
磁盘标签类型：dos
磁盘标识符：0xa9c32dd1

   设备 Boot      Start         End      Blocks   Id  System
/dev/sdb1            2048     4196351     2097152   83  Linux

方法 2：使用 lsblk

[root@localhost ~]# lsblk
NAME            MAJ:MIN RM  SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
sda               8:0    0   20G  0 disk 
├─sda1            8:1    0    1G  0 part /boot
└─sda2            8:2    0   19G  0 part 
  ├─centos-root 253:0    0   17G  0 lvm  /
  └─centos-swap 253:1    0    2G  0 lvm  [SWAP]
sdb               8:16   0   20G  0 disk 
└─sdb1            8:17   0    2G  0 part

结论：说明划分磁盘完毕，成功创建 /dev/sdb1 分区，大小为2G。

步骤三：创建文件系统（格式化）

打个比方：文件系统就像房子里的格子柜，让数据有规律地存放。

[root@localhost ~]# mkfs.ext4 /dev/sdb1

输出示例：

[root@localhost ~]# mkfs.ext4       /dev/sdb1
mke2fs 1.42.9 (28-Dec-2013)
文件系统标签=
OS type: Linux
块大小=4096 (log=2)
分块大小=4096 (log=2)
Stride=0 blocks, Stripe width=0 blocks
131072 inodes, 524288 blocks
26214 blocks (5.00%) reserved for the super user
第一个数据块=0
Maximum filesystem blocks=536870912
16 block groups
32768 blocks per group, 32768 fragments per group
8192 inodes per group
Superblock backups stored on blocks: 
    32768, 98304, 163840, 229376, 294912

Allocating group tables: 完成                            
正在写入inode表: 完成                            
Creating journal (16384 blocks): 完成
Writing superblocks and filesystem accounting information: 完成

注意：新创建的每个分区（如 sdb2、sdb3）都需要执行格式化操作。

常见文件系统类型

文件系统	命令	特点
ext4	`mkfs.ext4`	经典文件系统，稳定可靠
xfs	`mkfs.xfs`	CentOS 7+ 默认，支持大容量
vfat	`mkfs.vfat`	兼容 Windows 的 FAT32

步骤四：挂载 mount

手动挂载

1. 创建挂载点（一个分区对应一个挂载点）：

[root@localhost ~]# mkdir /mnt/disk1

2. 执行挂载：

[root@localhost ~]# mount -t ext4 /dev/sdb1 /mnt/disk1

参数说明：-t ext4 指定文件系统类型，通常可以省略，系统会自动识别。

步骤五：查看挂载信息

方法 1：使用 df -hT（推荐）

[root@localhost ~]# df  -hT
文件系统                类型      容量  已用  可用 已用% 挂载点
/dev/mapper/centos-root xfs        17G  3.6G   14G   21% /
devtmpfs                devtmpfs  470M     0  470M    0% /dev
tmpfs                   tmpfs     487M     0  487M    0% /dev/shm
tmpfs                   tmpfs     487M  8.6M  478M    2% /run
tmpfs                   tmpfs     487M     0  487M    0% /sys/fs/cgroup
/dev/sda1               xfs      1014M  166M  849M   17% /boot
tmpfs                   tmpfs      98M  4.0K   98M    1% /run/user/42
tmpfs                   tmpfs      98M   24K   98M    1% /run/user/0
/dev/sr0                iso9660   4.3G  4.3G     0  100% /run/media/root/CentOS 7 x86_64
/dev/sdb1               ext4      2.0G  6.0M  1.8G    1% /mnt/disk1

字段（中文）	字段（英文）	说明
文件系统	Filesystem	分区设备名
类型	Type	文件系统类型
容量	Size	分区总大小
已用	Used	已使用空间
可用	Avail	可用空间
已用%	Use%	使用百分比
挂载点	Mounted on	挂载点

方法 2：使用 mount 命令

[root@localhost ~]# mount
/dev/sdb1 on /mnt/disk1 type ext4 (rw,relatime,seclabel,data=ordered)

mount 命令可以查看磁盘的特殊挂载属性，具体属性在后续讲解。

永久挂载（重启后不失效）

手动挂载的分区在系统重启后会失效。有两种方式实现永久挂载：

方法一：写入 /etc/fstab（推荐）

[root@localhost ~]# vim /etc/fstab

添加以下内容：

/dev/sdb1  /mnt/disk1  ext4  defaults  0  0

字段说明：

字段顺序	示例值	说明
设备	`/dev/sdb1`	要挂载的分区
挂载点	`/mnt/disk1`	挂载目录
文件系统类型	`ext4`	分区格式
挂载选项	`defaults`	使用默认选项（rw, suid, dev, exec, auto, nouser, async）
dump 备份	`0`	是否备份（0=不备份，1=每天备份）
fsck 检查顺序	`0`	开机检查顺序（0=不检查，1=最先检查，2=稍后检查）

使配置立即生效：

[root@localhost ~]# mount -a

mount -a 会读取 /etc/fstab 并挂载所有未挂载的条目。这是检验 fstab 配置是否正确的好方法。

方法二：写入自启动文件（不推荐）

[root@localhost ~]# vim /root/.bashrc

在文件末尾追加：

mount -t ext4 /dev/sdb1 /mnt/disk1

注意：这种方法会在用户登录时执行这条命令挂载，不够优雅，且不要影响文件原有的内容。

扩展分区与逻辑分区

问题：磁盘分区数量可以超过 4 个吗？

MBR 分区表最多支持 4 个主分区。如果需要更多分区，需要放弃一个主分区，改为扩展分区，然后在扩展分区内创建逻辑分区。

操作步骤

前提：sdb这块磁盘被我分了四个主分区，且各个分区已在使用，详细信息如下图

1. 删除主分区：

先卸载

[root@localhost ~]# umount /dev/sdb4

[root@localhost ~]# fdisk /dev/sdb

命令(输入 m 获取帮助)：d    # 删除分区
分区号 (1-4)：4             # 删除第四个分区

命令(输入 m 获取帮助)：p    # 打印分区列表，确认删除成功

2. 创建扩展分区：

命令(输入 m 获取帮助)：n    # 新建分区
Partition type:
   p   primary
   e   extended
Select (default p)：e       # 选择扩展分区
分区号 (1-4)：回车          # 使用默认
起始 扇区：回车             # 使用默认
Last 扇区：回车             # 使用磁盘剩余全部空间

3. 在扩展分区内创建逻辑分区：

命令(输入 m 获取帮助)：n    # 新建分区
Select (default l)：l       # 选择逻辑分区，如果已经创建三个主分区，则直接默认创建逻辑分区
起始 扇区：回车             # 使用默认
Last 扇区, +size{K,M,G}：+200M   # 指定大小

命令(输入 m 获取帮助)：p    # 查看结果

逻辑分区命名：逻辑分区从 /dev/sdb5 开始编号（sdb1-sdb4 保留给主分区和扩展分区）。

后续的刷新分区，创建文件系统，挂载同上

逻辑卷管理 LVM

前言：基本磁盘的局限性

尝试用以下命令写满一个磁盘：

dd if=/dev/zero of=/mnt/disk2/1.txt bs=1M count=10000

dd 是 Linux 系统中底层字节级数据复制工具，俗称 “磁盘手术刀”（也被称为 “磁盘毁灭者”，操作失误会导致数据永久丢失）
if=/dev/zero 指定输入源为系统特殊设备 /dev/zero，该设备会无限输出空字节（0x00），所以我们看1.txt这个文件时并没有内容
of=/mnt/disk2/1.txt 指定输出目标为 /mnt/disk2 挂载点下的 1.txt 文件
bs=1M 指定每次读写操作的块大小为 1MB（1024×1024 字节），是经过验证的高效块大小
count=1000 指定总共复制 10000 个这样的块
执行后会生成精确大小为 10000MB（约 10GB）的文件，文件内容全部为 0 字节，且会真实占用磁盘 10GB 空间

[root@localhost ~]# dd if=/dev/zero of=/mnt/disk2/1.txt bs=1M count=10000
dd: 写入"/mnt/disk2/1.txt" 出错: 设备上没有空间
记录了3872+0 的读入
记录了3871+0 的写出
4059779072字节(4.1 GB)已复制，1.7465 秒，2.3 GB/秒
[root@localhost ~]# df -hT
文件系统                类型      容量  已用  可用 已用% 挂载点
/dev/mapper/centos-root xfs        17G  3.6G   14G   21% /
devtmpfs                devtmpfs  470M     0  470M    0% /dev
tmpfs                   tmpfs     487M     0  487M    0% /dev/shm
tmpfs                   tmpfs     487M  8.4M  478M    2% /run
tmpfs                   tmpfs     487M     0  487M    0% /sys/fs/cgroup
/dev/sda1               xfs      1014M  166M  849M   17% /boot
/dev/sdb1               ext4      2.0G  6.0M  1.8G    1% /mnt/disk1
tmpfs                   tmpfs      98M   12K   98M    1% /run/user/42
tmpfs                   tmpfs      98M     0   98M    0% /run/user/0
/dev/sdb2               ext4      3.9G  3.8G     0  100% /mnt/disk2

基本磁盘的最大缺点：无法灵活调整大小！

当分区满了之后，只能重新划分分区、备份数据、格式化、恢复数据，操作繁琐且风险高。

LVM 的目的

LVM（Logical Volume Manager，逻辑卷管理）是 Linux 管理磁盘的一种高级方式。它的性质与基本磁盘无异，但最大特点是可以随意扩张大小。

LVM 核心术语

术语	缩写	说明
物理卷	PV（Physical Volume）	一块或多块物理硬盘
卷组	VG（Volume Group）	多个 PV 聚合成的存储池
逻辑卷	LV（Logical Volume）	从 VG 中划分出的逻辑分区
物理扩展块	PE（Physical Extent）	VG 中的最小分配单元

第一层：物理存储层（最底层）

对应图中：磁盘 / 分区

本质：服务器上真实存在的硬件，就是你插在机器里的一块块硬盘，或者一块硬盘上划分出来的多个分区。
特点：每个硬盘 / 分区都是独立的 “孤岛”，容量从出厂就固定了，互相之间不能借用空间。
传统痛点：如果 1TB 的硬盘装满了，哪怕旁边 2TB 的硬盘还剩 1.5TB 空着，你也没法把数据存过去，只能手动迁移。

举例：你有一台服务器，插了 3 块空硬盘，分别是 1TB、2TB、3TB。在传统模式下，它们就是 3 个独立的水桶，各自装各自的水，互不连通。

第二层：PV（物理卷）

对应图中：PV1-PV5

本质：LVM 对物理硬盘的第一步标准化改造。
核心动作：LVM 会把每一块物理硬盘，都切分成无数个大小完全相等的最小存储单元（叫做 PE，物理扩展块，默认大小是 4MB）。
作用：改造之后，硬盘就不再是一个完整的 “水桶” 了，变成了一堆可以自由移动、自由组合的 “小水滴”。所有硬盘都被统一成了相同的基本单位，为后续的整合打下基础。

举例：

1TB 的硬盘会被切成约 26 万个 4MB 的小水滴
2TB 的硬盘会被切成约 52 万个 4MB 的小水滴
3TB 的硬盘会被切成约 78 万个 4MB 的小水滴

现在这 3 块硬盘，已经变成了三堆一模一样的小水滴，再也没有 “1TB 硬盘” 和 “2TB 硬盘” 的区别了。

第三层：VG（卷组）

对应图中：中间的大 VG 层

本质：LVM 的核心存储资源池，也是整个架构最精妙的设计。
核心动作：把所有 PV 里的 “小水滴”，全部倒进同一个大池子里，完全混合在一起。
核心特点：
1. 这个池子的总容量，就是所有加入进来的物理硬盘的容量总和
2. 你可以随时把新的硬盘改造成 PV，然后倒进这个池子里，池子的总容量会立刻变大
3. 你也可以把某个旧硬盘里的所有小水滴，全部移到其他硬盘上，然后把旧硬盘拿走，池子的总容量会相应变小
4. 池子里的所有小水滴都是完全等价的，再也分不清哪个水滴来自原来的哪块硬盘

举例：把刚才 3 块硬盘的小水滴全部倒进一个池子，你就得到了一个总容量 6TB的统一存储池，里面一共有约 157 万个小水滴可以自由分配。

第四层：LV（逻辑卷）

对应图中：最上层的 LV1-LVn

本质：从 VG 这个大池子里，按需舀出来的一瓢水，也就是用户最终实际使用的 “逻辑硬盘”。
核心特点：
1. 你可以创建任意多个 LV，每个 LV 的大小可以是任意的（只要不超过池子的总容量）
2. LV 可以像普通硬盘分区一样使用，你可以格式化它、在上面创建文件夹、存放任何数据
3. 最关键的优势：LV 的大小可以随时动态调整，完全不用停机，也不会影响上面已经存有的数据
  - 如果 LV 快满了，你只需要从池子里再舀一些小水滴加进去，它就立刻变大了
  - 如果 LV 太大用不完，你也可以把多余的小水滴倒回池子里，它就立刻变小了

一、创建 LVM

环境准备：准备物理磁盘

[root@localhost ~]# ll  /dev/sd*
brw-rw----. 1 root disk 8, 32 5月  15 14:12 /dev/sdc
brw-rw----. 1 root disk 8, 48 5月  15 14:12 /dev/sdd
brw-rw----. 1 root disk 8, 64 5月  15 14:12 /dev/sde

步骤 1：创建物理卷（PV）

将物理磁盘转换成物理卷：

[root@localhost ~]# pvcreate /dev/sdc
  Physical volume "/dev/sdc" successfully created.

查看 PV 信息的三种方式：

# 方式一：简要扫描
[root@localhost ~]# pvscan 
  PV /dev/sda2   VG centos          lvm2 [<19.00 GiB / 0    free]
  PV /dev/sdc                       lvm2 [20.00 GiB]
  Total: 2 [<39.00 GiB] / in use: 1 [<19.00 GiB] / in no VG: 1 [20.00 GiB]

# 方式二：摘要信息
[root@localhost ~]# pvs
  PV         VG     Fmt  Attr PSize   PFree 
  /dev/sda2  centos lvm2 a--  <19.00g     0 
  /dev/sdc          lvm2 ---   20.00g 20.00g

# 方式三：详细信息
[root@localhost ~]# pvdisplay
  --- Physical volume ---
  PV Name               /dev/sda2
  VG Name               centos
  PV Size               <19.00 GiB / not usable 3.00 MiB
  Allocatable           yes (but full)
  PE Size               4.00 MiB
  Total PE              4863
  Free PE               0
  Allocated PE          4863
  PV UUID               EhMPvf-eM0X-lNwi-GaU7-Jsrg-tCqA-8FzTl9
   
  "/dev/sdc" is a new physical volume of "20.00 GiB"
  --- NEW Physical volume ---
  PV Name               /dev/sdc
  VG Name               
  PV Size               20.00 GiB
  Allocatable           NO
  PE Size               0   
  Total PE              0
  Free PE               0
  Allocated PE          0
  PV UUID               V5CPYe-osIK-Emf4-nT7a-Q9oH-xA2K-cLGDgE

步骤 2：创建卷组（VG）

[root@localhost ~]# vgcreate vg1 /dev/sdc
  Volume group "vg1" successfully created

查看 VG 信息：

# 方式一：摘要信息
  [root@localhost ~]# vgs
  VG     #PV #LV #SN Attr   VSize   VFree  
  centos   1   2   0 wz--n- <19.00g      0 
  vg1      1   0   0 wz--n- <20.00g <20.00g
  
# 方式二：扫描卷组
[root@localhost ~]# vgscan 
  Reading volume groups from cache.
  Found volume group "vg1" using metadata type lvm2
  Found volume group "centos" using metadata type lvm2

# 方式三：详细信息
[root@localhost ~]# vgdisplay
  --- Volume group ---
  VG Name               vg1
  System ID             
  Format                lvm2
  Metadata Areas        1
  Metadata Sequence No  1
  VG Access             read/write
  VG Status             resizable
  MAX LV                0
  Cur LV                0
  Open LV               0
  Max PV                0
  Cur PV                1
  Act PV                1
  VG Size               <20.00 GiB     # 重点观察：卷组总大小
  PE Size               4.00 MiB         # 重点观察：物理扩展块大小
  Total PE              5119           # 重点观察：总 PE 数量
  Alloc PE / Size       0 / 0   
  Free  PE / Size       5119 / <20.00 GiB
  VG UUID               SvUbjH-WGtq-49ZK-RmwO-jsep-1r8n-QKowhE

步骤 3：创建逻辑卷（LV）

[root@localhost ~]# lvcreate   -L 200M   -n lv1  vg1 
  Logical volume "lv1" created.

参数	说明
`-L`	指定大小（单位 M 或 G）
`-n`	指定逻辑卷名称
`vg1`	从哪个卷组中划分

查看 LV 信息：

[root@localhost ~]# lvscan
  ACTIVE            '/dev/vg1/lv1' [200.00 MiB] inherit
  ACTIVE            '/dev/centos/swap' [2.00 GiB] inherit
  ACTIVE            '/dev/centos/root' [<17.00 GiB] inherit
  
  # 其他查看方式与之前类似   lvs  ，   lvdisplay

步骤 4：创建文件系统并挂载

# 创建文件系统
[root@localhost ~]# mkfs.ext4  /dev/vg1/lv1 
mke2fs 1.42.9 (28-Dec-2013)
文件系统标签=
OS type: Linux
块大小=1024 (log=0)
分块大小=1024 (log=0)
Stride=0 blocks, Stripe width=0 blocks
51200 inodes, 204800 blocks
10240 blocks (5.00%) reserved for the super user
第一个数据块=1
Maximum filesystem blocks=33816576
25 block groups
8192 blocks per group, 8192 fragments per group
2048 inodes per group
Superblock backups stored on blocks: 
    8193, 24577, 40961, 57345, 73729

Allocating group tables: 完成                            
正在写入inode表: 完成                            
Creating journal (4096 blocks): 完成
Writing superblocks and filesystem accounting information: 完成 

# 创建挂载点
[root@localhost ~]# mkdir   /mnt/lv1
# 挂载
[root@localhost ~]# mount  /dev/vg1/lv1   /mnt/lv1

查看挂载结果：

[root@localhost ~]# df  -hT
文件系统                类型      容量  已用  可用 已用% 挂载点
/dev/sdb2               ext4      3.9G  3.8G     0  100% /mnt/disk2
/dev/mapper/vg1-lv1     ext4      190M  1.6M  175M    1% /mnt/lv1

逻辑卷管理完毕！现在可以向挂载点 /mnt/lv1 正常写入数据了。

二、VG 管理（扩大卷组）

场景：将 VG 容量从 20G 扩容到 40G

步骤 1：创建新的 PV

[root@localhost ~]# pvcreate   /dev/sdd
  Physical volume "/dev/sdd" successfully created.

步骤 2：扩展 VG

[root@localhost ~]# vgextend   vg1  /dev/sdd
  Volume group "vg1" successfully extended

查看扩容后的 VG：

[root@localhost ~]# vgs
  VG     #PV #LV #SN Attr   VSize   VFree  
  centos   1   2   0 wz--n- <19.00g      0 
  vg1      2   1   0 wz--n-  39.99g <39.80g

卷组从 1 块磁盘扩展为 2 块，总容量增加。

三、LV 扩容（扩大逻辑卷）

步骤 1：扩容 LV

首先查看 VG 是否有剩余空间：

[root@localhost ~]# vgs
  VG     #PV #LV #SN Attr   VSize   VFree  
  centos   1   2   0 wz--n- <19.00g      0 
  vg1      2   1   0 wz--n-  39.99g <39.80g

确认有空闲空间后，扩容 LV：

[root@localhost ~]# lvextend -L +15G /dev/vg1/lv1
  Size of logical volume vg1/lv1 changed from 200.00 MiB (50 extents) to <15.20 GiB (3890 extents).
  Logical volume vg1/lv1 successfully resized.

-L +15G 表示增加 15G。如果是 -L 500M 则表示扩容 500M空间。

步骤 2：扩容文件系统（FS）

扩容 LV 后，还需要让文件系统识别新增的空间。

先观察扩容前的容量：

[root@localhost ~]# df -hT /dev/vg1/lv1
文件系统            类型  容量  已用  可用 已用% 挂载点
/dev/mapper/vg1-lv1 ext4  190M  1.6M  175M    1% /mnt/lv1
[root@localhost ~]#

执行文件系统扩容：

[root@localhost ~]# resize2fs /dev/vg1/lv1
resize2fs 1.42.9 (28-Dec-2013)
Filesystem at /dev/vg1/lv1 is mounted on /mnt/lv1; on-line resizing required
old_desc_blocks = 2, new_desc_blocks = 122
The filesystem on /dev/vg1/lv1 is now 15933440 blocks long.

再次查看，大小已改变：

[root@localhost ~]# df -hT /dev/vg1/lv1
文件系统            类型  容量  已用  可用 已用% 挂载点
/dev/mapper/vg1-lv1 ext4   15G  2.1M   15G    1% /mnt/lv1
[root@localhost ~]#

注意：

ext4 文件系统使用 resize2fs 命令

xfs 文件系统使用 xfs_growfs 命令

XFS 文件系统只能扩容，不能缩容

四、LVM 命令汇总

操作	PV 命令	VG 命令	LV 命令
创建	`pvcreate`	`vgcreate`	`lvcreate`
查看	`pvs` / `pvscan` / `pvdisplay`	`vgs` / `vgscan` / `vgdisplay`	`lvs` / `lvscan` / `lvdisplay`
扩容	–	`vgextend`	`lvextend`
缩容	–	`vgreduce`	`lvreduce`
删除	`pvremove`	`vgremove`	`lvremove`

交换分区管理 Swap

简介

Swap（交换分区）的作用：当物理内存不足时，将部分不常用的数据从内存转移到硬盘上的 Swap 空间，从而”提升”可用内存容量，防止系统发生 OOM（Out Of Memory）。

Swap（交换分区）的核心作用

Swap 是 Linux 系统在磁盘上划分的一块特殊空间（可以是分区也可以是文件），本质是**物理内存的 “磁盘备份与安全垫”**。它的核心作用不是 “扩展内存”，而是保障系统稳定运行和优化内存使用效率。

三大核心作用

防止系统因内存耗尽崩溃（最主要作用）

当物理内存被占满时，系统不会直接杀死进程（OOM）或死机，而是会把长时间不活跃、闲置的进程数据从内存 “换出” 到 Swap，腾出宝贵的物理内存给正在运行的重要程序。

这是生产服务器必须保留 Swap 的核心原因：它能在突发流量高峰或内存泄漏时，给你留出处理问题的时间。
支持系统休眠功能

系统休眠（Suspend to Disk）的原理就是把当前物理内存中的所有数据完整写入 Swap，然后关机。下次开机时，系统会直接从 Swap 把数据读回内存，瞬间恢复到休眠前的状态。

⚠️ 注意：如果需要使用休眠功能，Swap 大小必须大于等于物理内存大小。
优化系统整体内存效率

Linux 内核会主动将一些长期闲置的进程（比如后台挂了几天的终端、很少访问的服务）换出到 Swap，把物理内存留给更需要的磁盘缓存和活跃进程，从而提升系统的整体响应速度。

现代系统中 Swap 的角色变化

十几年前内存昂贵且容量小（几百 MB）：Swap 是主要的内存扩展手段。
现在内存动辄几十 GB：Swap 已经从 “内存扩展” 变成了 **”安全垫” 和 “辅助优化工具”**。
误区纠正：Swap 被使用≠内存不足。系统主动换出闲置进程是正常的优化行为，只有当 Swap 被大量、频繁使用（使用率 > 50% 且系统明显卡顿），才说明真的内存不够用了。

Swap 大小推荐值

场景	推荐大小
内存 4GB ~ 16GB	至少 4GB Swap
内存 16GB ~ 64GB	至少 8GB Swap
内存 64GB ~ 256GB	至少 16GB Swap

一、查看当前 Swap 状态

[root@localhost ~]# free   -m
              total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:            972         381          80          14         510         375
Swap:          2047           0        2047

字段	说明	通俗解释
`total`	总大小（单位：MB）	系统总共拥有的物理内存 / 交换分区容量
`used`	已使用大小	已经被程序实际占用的内存，不包括缓存和缓冲区
`free`	空闲大小	完全没有被使用的内存，是真正 “空着” 的内存
`shared`	共享内存大小	多个进程之间可以共享使用的内存，主要用于进程间通信
`buff/cache`	缓冲区 + 缓存大小	系统为了提高性能而使用的内存，用来缓存磁盘数据和文件系统元数据
`available`	可用内存大小	系统真正可以分配给新程序的内存总量，是最有参考价值的指标

二、增加 Swap 分区

步骤 1：准备分区

以将 /dev/sde 磁盘划分为 1GB 分区为例：

[root@localhost ~]# fdisk /dev/sde

分区过程（略）

这里划分了两个主分区，sde1（1G）和sde2（剩余所有空间），这里把sde1设为swap分区

可选操作：划分分区后，将分区类型设置为 82（Linux Swap）：

命令(输入 m 获取帮助)：p

磁盘 /dev/sde：21.5 GB, 21474836480 字节，41943040 个扇区
Units = 扇区 of 1 * 512 = 512 bytes
扇区大小(逻辑/物理)：512 字节 / 512 字节
I/O 大小(最小/最佳)：512 字节 / 512 字节
磁盘标签类型：dos
磁盘标识符：0xdf003306

   设备 Boot      Start         End      Blocks   Id  System
/dev/sde1            2048     2099199     1048576    0  Empty
/dev/sde2         2099200    41943039    19921920   83  Linux

命令(输入 m 获取帮助)：t
分区号 (1,2，默认 2)：1
Hex 代码(输入 L 列出所有代码)：82
已将分区“Empty”的类型更改为“Linux swap / Solaris”

命令(输入 m 获取帮助)：p

磁盘 /dev/sde：21.5 GB, 21474836480 字节，41943040 个扇区
Units = 扇区 of 1 * 512 = 512 bytes
扇区大小(逻辑/物理)：512 字节 / 512 字节
I/O 大小(最小/最佳)：512 字节 / 512 字节
磁盘标签类型：dos
磁盘标识符：0xdf003306

   设备 Boot      Start         End      Blocks   Id  System
/dev/sde1            2048     2099199     1048576   82  Linux swap / Solaris
/dev/sde2         2099200    41943039    19921920   83  Linux


命令(输入 m 获取帮助)：w
The partition table has been altered!

Calling ioctl() to re-read partition table.
正在同步磁盘。

刷新分区表：

[root@localhost ~]# partprobe /dev/sde
[root@localhost ~]# ll  /dev/sde*
brw-rw----. 1 root disk 8, 64 5月  15 15:48 /dev/sde
brw-rw----. 1 root disk 8, 65 5月  15 15:48 /dev/sde1
brw-rw----. 1 root disk 8, 66 5月  15 15:48 /dev/sde2
[root@localhost ~]#

步骤 2：格式化为 Swap

[root@localhost ~]# mkswap /dev/sde1
正在设置交换空间版本 1，大小 = 1048572 KiB
无标签，UUID=d58082bb-f4d3-4ab3-a5f1-c7fc25e32041

步骤 3：挂载启用 Swap

[root@localhost ~]# swapon /dev/sde1

步骤 4：验证

[root@localhost ~]# free -m
              total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:            972         423          70          14         478         319
Swap:          3071           0        3071

Swap 从 2047MB 增加到 3071MB，增加了约 1GB！

永久生效

将 Swap 写入 /etc/fstab 实现开机自动启用：

/dev/sde1  swap  swap  defaults  0  0

补充：使用文件创建 Swap（无需额外分区）

如果磁盘没有空闲空间创建新分区，可以用文件代替：

# 1. 创建 1GB 的空文件
[root@localhost ~]# dd if=/dev/zero of=/swapfile bs=1M count=1024

# 2. 设置权限
[root@localhost ~]# chmod 600 /swapfile

# 3. 格式化为 Swap
[root@localhost ~]# mkswap /swapfile

# 4. 启用 Swap
[root@localhost ~]# swapon /swapfile

# 5. 永久生效
[root@localhost ~]# echo '/swapfile swap swap defaults 0 0' >> /etc/fstab

常见问题

Q1：`mount -a` 报语法错误怎么办？

/etc/fstab 格式非常严格，字段之间用空格或制表符分隔。检查：

文件系统类型是否正确（ext4、xfs 等）
设备路径是否正确
不要有多余的字符

Q2：如何查看磁盘的 UUID？

[root@localhost ~]# blkid
/dev/sr0: UUID="2018-11-25-23-54-16-00" LABEL="CentOS 7 x86_64" TYPE="iso9660" PTTYPE="dos" 
/dev/sda1: UUID="da4c4904-e35a-4183-bcae-1401931f0eb0" TYPE="xfs" 
/dev/sda2: UUID="EhMPvf-eM0X-lNwi-GaU7-Jsrg-tCqA-8FzTl9" TYPE="LVM2_member" 
/dev/sdb1: UUID="9de06345-873e-4284-a2ac-ad1f6466f659" TYPE="ext4" 
/dev/sdb2: UUID="41b8a9d8-87fd-4c35-8b10-b0fba792fb6e" TYPE="ext4" 
/dev/sdb3: UUID="cf826307-c9e2-4aa7-b7d8-2ddf9ee5d6d7" TYPE="ext4" 
/dev/sdb4: UUID="c73034bf-83bb-46c4-b965-f0dee09ad9f1" TYPE="ext4" 
/dev/sdd: UUID="8COQ1V-wap7-Z8OC-HRyn-PWsL-nAlf-ZNUmhL" TYPE="LVM2_member" 
/dev/sde1: UUID="d58082bb-f4d3-4ab3-a5f1-c7fc25e32041" TYPE="swap" 
/dev/mapper/vg1-lv1: UUID="3bc6e6c1-176a-46e7-9e31-d4acbe2fd6d1" TYPE="ext4"

在生产环境中，建议使用 UUID 而非设备名（/dev/sdb1）来挂载磁盘，因为设备名可能因硬件变动而改变：
UUID=xxxx-xxxx  /mnt/disk1  ext4  defaults  0  0

Q3：如何安全卸载分区？

# 1. 确保没有进程在使用该分区
[root@localhost ~]# lsof /mnt/disk1

# 2. 卸载
[root@localhost ~]# umount /mnt/disk1

# 3. 如果提示"设备忙"，可以强制卸载
[root@localhost ~]# umount -l /mnt/disk1

Q4：LV 扩容后忘记执行 `resize2fs` 会怎样？

LV 的底层空间会增大，但文件系统不知道底层变化，df 显示的大小不会改变。务必在 lvextend 后执行文件系统扩容命令。

快捷方式：可以直接使用 lvextend -r 参数，自动完成文件系统扩容：
[root@localhost ~]# lvextend -r -L +200M /dev/vg1/lv1

最佳实践

分区前先规划好大小
- 使用 fdisk -l 确认磁盘总容量
- 根据业务需求合理划分分区
LVM 是生产环境首选
- LVM 提供灵活的扩容和缩容能力
- 建议所有数据盘都使用 LVM 管理
永久挂载使用 UUID
- 设备名 /dev/sdb1 可能变化
- UUID 是唯一标识，更可靠
修改 fstab 前先测试
- 先用 mount -a 测试 fstab 是否正确
- 错误的 fstab 配置可能导致系统无法启动

合理配置 Swap

内存充足时 Swap 使用率应接近 0

可以通过 vm.swappiness 调整系统使用 Swap 的倾向：

# 查看当前值（默认 30）
cat /proc/sys/vm/swappiness
# 临时修改
sysctl vm.swappiness=10
# 永久修改
echo 'vm.swappiness=10' >> /etc/sysctl.conf

总结

通过本章节的学习，你应该掌握了：

理解磁盘的物理结构（盘面、磁道、扇区、柱面）
掌握 MBR 和 GPT 两种分区方式的区别
使用 fdisk 创建和管理分区（主分区、扩展分区、逻辑分区）
使用 mkfs 格式化分区创建文件系统
使用 mount 挂载分区到目录
通过 /etc/fstab 实现永久挂载
使用 LVM 管理逻辑卷（PV → VG → LV）
灵活扩容 VG 和 LV
创建和管理 Swap 交换分区

学习建议：存储管理是 Linux 运维的基石。建议在虚拟机中添加多块磁盘，反复练习分区、LVM 创建、扩容等操作流程。实际操作一遍，胜过阅读十遍文档！