緯育 2026-0413

本次講座聚焦於數據儲存的空間容量管理。講師先回顧過去面臨的儲存空間不足挑戰，說明安裝作業系統時進行磁碟分割的傳統作法及其限制（例如為 /boot 與 / 目錄配置固定容量）。接著轉入現代化解決方案，詳述邏輯磁碟區管理員（LVM）的概念、架構與優勢。

LVM 透過將多個實體硬碟或分割區整合為可動態調整的儲存池，突破傳統固定分割區難以擴充的瓶頸，允許在不停機、使用者無感的情況下進行擴充、縮減與管理。最後，講師介紹與 LVM 相關的核心名詞（PV、VG、LV）及基本指令，為後續實作打下基礎。

儲存空間規劃與挑戰

• 傳統空間管理的演變
  • 過去：主要擔心容量不足，重點在限制使用量（如 Quota）。
  • 現在：硬碟容量大幅提升，課題轉為如何有效規劃與管理龐大儲存空間。
• 作業系統安裝時的磁碟分割
  • 傳統上安裝 Linux（如 CentOS）時，常將不同目錄（如 /boot, /home）分割至獨立分割區。
  • 優點：未來如需擴充特定目錄的空間較為彈性。
  • /boot 目錄容量規劃：
  • 常見建議為 200MB。
  • 實際需求取決於核心檔案大小。單一核心版本（含 vmlinuz 與 initramfs）約 67MB（範例為 16MB + 51MB）。
  • 若需同時存放多個核心版本（如軟硬體測試），200MB 可能不足。
  • /（根）目錄容量規劃：
  • 建議值約 50GB～100GB。
  • 實務上，基本 CentOS 約 2.6GB，Ubuntu 桌面版約 5.5GB～8GB；相較之下 100GB 顯得偏大。
  • 相較 Windows 11（約 20GB），其大型更新會產生 Windows.old，暫時佔用近雙倍空間。
  • /home 目錄容量規劃：
  • 建議 200GB 以上，仍須視實際需求調整。若使用者不在伺服器存放個人資料，無須分配過大空間。
• 傳統硬碟擴充流程
  • 空間不足時，多以更換更大容量硬碟因應。
  • 流程耗時繁瑣，常需離峰（如半夜）進行。
  • 步驟：停止服務 -> 關機 -> 安裝新碟 -> 開機 -> 複製資料至新碟 -> 關機 -> 拔除舊碟與調整排線 -> 開機 -> 設定掛載 -> 啟動服務。
  • 全程至少數小時，過程若出錯將更耗時。

現代儲存空間管理方案

• 掛載遠端網路儲存（NAS）
  • 將 Linux 伺服器的儲存空間掛載到遠端 NAS。
  • 優點：擴充、縮減、備份等在 NAS 端完成；伺服器專注運算，即使主機故障，資料仍保存在 NAS。
  • 注意伺服器與 NAS 連線的穩定性。
• 使用 Ceph 儲存系統
  • Ceph 為軟體定義儲存方案，可視作更強大的 NAS。
  • 建立分散式儲存池；安裝設定較複雜，甚至有專門付費課程。
• 邏輯磁碟區管理員（LVM）
  • LVM（現行為 LVM2）為解決 Linux 空間不足而設計，源自 IBM 在 AIX 的技術。
  • 允許不停機、使用者無感地動態調整（建立、擴充、縮減）儲存空間，常以一行指令即可完成。

LVM 的核心概念與架構

• 核心名詞解釋
  • PV（Physical Volume，實體卷）：
  • 指實體硬碟、磁碟分割區或 RAID 陣列，為 LVM 最底層單元。
  • 以將分割區型別標示為 8e（Linux LVM）作為建立 PV 的基礎。
  • VG（Volume Group，卷群組）：
  • 由一個或多個 PV 組成的儲存池，即大的容量集合。
  • LV（Logical Volume，邏輯卷）：
  • 自 VG 切割出的空間，等同傳統分割區（如 /dev/sda1）。
  • 建立後需格式化才能掛載使用。
  • PE（Physical Extent，實體範圍）：
  • VG 的最小儲存單位，預設 4MB，類似檔案系統的區塊大小。
  • LE（Logical Extent，邏輯範圍）：
  • LV 的最小儲存單位，通常大小與 PE 相同。
  • LV 總容量 =（PE 或 LE 的大小）× LE 數量。
• LVM 運作流程

 1. 準備硬碟：備妥實體硬碟或分割區（如 /dev/sdc, /dev/sdd1）。
 2. 建立 PV：使用指令將這些裝置轉為 PV。
 3. 建立 VG：將一個或多個 PV 組合為 VG，並命名（如 myvg）。
 4. 建立 LV：自 VG 切出所需大小的 LV，命名（如 mylv1）。
 5. 格式化與掛載：如同一般分割區，先格式化再掛載至目錄。

• • 擴充性：當 VG 容量不足時，可新增硬碟建立為 PV，加入既有 VG，即可擴大儲存池。

LVM 相關指令介紹

• PV（實體卷）相關指令
  • pvscan：掃描系統所有 PV。
  • pvdisplay：顯示 PV 詳細資訊。
  • pvs：簡要顯示 PV 資訊。
  • pvcreate /dev/sdX1：將指定分割區建立為 PV。
  • pvremove /dev/sdX1：移除分割區的 PV 屬性。
  • pvmove /dev/sdX1 /dev/sdY1：將來源 PV 上資料遷移至目標 PV。
• VG（卷群組）相關指令
  • vgscan：掃描系統所有 VG。
  • vgdisplay：顯示 VG 詳細資訊。
  • vgs：簡要顯示 VG 資訊。
  • vgcreate <vgname> /dev/sdX1 /dev/sdY1：以指定 PV 建立新的 VG。
  • vgremove <vgname>：移除指定 VG。
  • vgrename <oldvgname> <newvgname>：重新命名 VG。
  • vgextend <vgname> /dev/sdZ1：將新 PV 加入現有 VG 擴充容量。
  • vgreduce <vgname> /dev/sdX1：自 VG 移除指定 PV。
• LV（邏輯卷）相關指令
  • lvscan：掃描系統所有 LV。
  • lvdisplay：顯示 LV 詳細資訊。
  • lvs：簡要顯示 LV 資訊。
  • lvcreate -n <lvname> <vgname>：自指定 VG 建立新 LV。
  • lvremove /dev/<vgname>/<lvname>：移除指定 LV。
  • lvrename：重新命名 LV。
  • lvresize：調整 LV 大小（可增減），支援 +10G、-10G、100G 等語法。
  • lvextend：擴充 LV 容量。
  • lvreduce：縮減 LV 容量。