[筆記] LVM & Storage Pool 初始化設定
硬碟分區+ LVM + storage pool 設定流程
Install
sudo apt update
sudo apt install libvirt-daemon-system libvirt-clients virt-manager gir1.2-spiceclientgtk-3.0 qemu-kvm
sudo apt install thin-provisioning-tools
sudo usermod -aG libvirt $(whoami)
newgrp libvirt
流程示意
【第一層：物理硬體 (Hardware)】
└─ 物理硬碟 (/dev/sda, /dev/sdb)
│
└─ 【第二層：清除流程 (確保硬碟乾淨)】
├─ 使用指令清除分區表和檔案系統簽章，例如：
│ ├─ wipefs -a /dev/sda
│ ├─ dd if=/dev/zero of=/dev/sda bs=1M count=100
│ └─ 確認硬碟已無分區：fdisk -l /dev/sda
│
└─ 注意事項：
├─ 有資料的硬碟也能分區，但新分區會破壞原資料結構
└─ 建議正式使用前清除殘留資料，避免誤判與混亂
│
└─ 【第三層：分區 (Partitions)】
└─ 利用分區工具（fdisk、parted）將物理硬碟分割成分區
└─ 產生物理分區，如 /dev/sda1、/dev/sda2、/dev/sdb1 等
│ └─ 【第四層：LVM 基礎設施 (在主機 OS 中操作)】
└─ 實體卷 (PVs)
└─ 使用 pvcreate 將分區初始化成實體卷 (PV)
└─ 例如：pvcreate /dev/sda1 /dev/sdb1
│
└─ 使用 vgcreate 組合實體卷成卷組 (VG)
└─ 例如：vgcreate vg_vms /dev/sda1 /dev/sdb1
│
└─ 卷組 (VG) 範例：
┌──────────────────────────────┐
│ 卷組 (VG): vg_vms │ <== 統一的儲存資源池
└──────────────────────────────┘
│
├───────────┐ (分支一：為 Directory Pool 準備)
│ │
│ ▼ (手動使用 lvcreate + mkfs + mount)
│ ┌───────────────────────────────────┐
│ │ 邏輯卷 (LV) -> 檔案系統 (ext4) -> 掛載點 │
│ │ e.g., /dev/vg_vms/lv_for_isos -> /isos │
│ └───────────────────────────────────┘
│
└───────────┐ (分支二：為 LVM Pool 準備)
│
▼ (保持原始狀態，不格式化)
┌───────────────────────────────────┐
│ 剩餘未格式化的原始儲存空間 │
│ (由 vg_vms 直接提供) │
└───────────────────────────────────┘
【第五層：Libvirt 儲存池 (虛擬化管理層操作)】
│
├─ (對應分支一) ─> 【Directory Pool: 'iso-pool'】
│ │ (類型: dir)
│ │ (目標路徑: /isos)
│ │ (用途: 存放 .iso、.qcow2 等映像檔)
│ └──────────────────────────────────┘
│
└─ (對應分支二) ─> 【LVM Pool: 'vms-lvm-pool'】
│ (類型: lvm)
│ (來源: vg_vms)
│ (用途: 自動為 VM 生成 LV 作為虛擬磁碟)
└──────────────────────────────────┘
│
▼
【第六層：虛擬機 (VMs) 的使用】
│
├─ ISO 映像檔 (例如 ubuntu.iso)
│ └─ 從 【Directory Pool: 'iso-pool'】 中選取並掛載到 VM 用於安裝。
│
└─ 虛擬機 (例如 anfu-vm-01)
│
└─ 建立 VM 時，從 【LVM Pool: 'vms-lvm-pool'】 中請求虛擬磁碟 (LV)
│
▼
┌──────────────────────────────────────────────────┐
│ 虛擬磁碟 (由 Libvirt 自動建立新的 LV) │
│ 例如: /dev/vg_vms/anfu-vm-01.img │
└──────────────────────────────────────────────────┘
簡單理解就是 pvs 就是硬碟抽象成的物件, 然後可以選擇這些物件創建 vgs (pool) , 之後根據需要從vgs創建 適合大小的lv or 整個vgs轉成lvm
- lvm 無法被vm直接使用, 需轉成storage pool, 之後就可以選擇pool 分割出一個volume, vm就可以選擇這個volume開機
- lv 分割後可以直接格式化 然後mount作為 filesystem 目錄使用, 直接存qcow2 就可以放vm檔案, 但須自己管理檔案, 還有一個作法是把該dir可以定義成storage pool, 可以更方便管理映像檔
磁碟分區
分區目的是
- 切割硬碟空間
- 標記類型碼,跟作業系統說這塊磁區用哪種方式處理 e.g. lvm, linux file system , windows ntfs , EFI 系統分區(製作系統安裝碟)
以上資訊會寫在硬碟的開頭,可以理解成這硬碟的metadata 稱為分區表, 紀錄資訊例如 磁區0~x 是lvm, 磁區 x-y 是 ntfs …, 但這分區表有兩種格式
- MBR: 舊格式
- GPT: 目前主流
補充: GPT在硬碟結尾還會有一份 備份分區表
分區表格式比較
目前主流應該都是GPT , MBR是比較舊的類型(現在硬碟很容易就超過2T,比較不適用)
| 特性 | MBR (Master Boot Record) | GPT (GUID Partition Table) |
|---|---|---|
| 硬碟容量限制 | 最大支援 2TB | 理論上最大支援 9.4 ZB |
| 分區數量限制 | 最多 4 個主要分區 | 預設最多 128 個分區 |
| 可靠性 | 分區表僅存於磁碟開頭，無備份 | 分區表在磁碟頭尾各有一份備份 |
| 啟動方式 | 配合傳統 BIOS (Legacy) | 配合現代 UEFI |
| 分區識別 | 使用 32-bit 磁碟簽章 | 為每個分區使用 GUID (全域唯一識別碼) |
| 作業系統支援 | 幾乎所有系統 | 現代 64-bit 作業系統 (如 Windows 7+, macOS, Linux) |
基本相關指令
lsblk
# 顯示目前物理硬碟狀態(無論有無掛載)
df
# 顯示掛載硬碟狀態
從當前硬碟重新初始化
- unmount
假設要做一些操作, 若有被掛載, 可能會有一些issue, 需保證MOUNTPOINTS 需為空白
lsblk
#NAME MAJ:MIN RM SIZE RO TYPE MOUNTPOINTS
#sda 8:0 0 1.8T 0 disk
#├─sda1 8:1 0 800G 0 part /data1
#└─sda2 8:2 0 1T 0 part /data2/backups
umount /data1
umount /data2/backups
or
umount /dev/sda1
umount /dev/sda2
若被PID佔用
fuser -kv /data1
# 強制中止PID
- 清除磁區資料
blkdiscard -v /dev/sda
## ssd 專用 對設備壽命佳
dd if=/dev/zero of=/dev/sda bs=4M status=progress
## hdd
建立分區
可先用需用lsblk 查找硬碟代號 e.g. nvme0n1 sda
sgdisk 是GPT專用的現代硬碟工具
# 變數化設備名稱
NEW_DISK="/dev/sdx"
sudo sgdisk --new=1:0:0 --typecode=1:8e00 "${NEW_DISK}"
# -n, --new=<partition:start:end>
# -t, --typecode=<partition:code>
# 8e00 是 Linux LVM 的 GPT GUID 代碼
sudo partprobe /dev/sdx
# 分區後, 讓系統重新解析分區
# or reboot 建議重開比較穩
可先用需用lsblk 查找硬碟代號 e.g. nvme0n1 sda
sgdisk 是GPT專用的現代硬碟工具
# 變數化設備名稱
NEW_DISK="/dev/sdx"
sudo sgdisk --new=1:0:0 --typecode=1:8e00 "${NEW_DISK}"
# -n, --new=<partition:start:end>
# -t, --typecode=<partition:code>
# 8e00 是 Linux LVM 的 GPT GUID 代碼
sudo partprobe /dev/sdx
# 分區後, 讓系統重新解析分區
# or reboot 建議重開比較穩
typecode對照表
typecode 代碼:分區類型碼 標記該磁區用途
每個硬碟代號 e.g. sda , nvme0n1 (不同兩顆硬碟), 分區代號都是分開的 前者有1,2,3 後者也可以1,2,3
8300為預設代碼 ext4 linux 標準檔案系統
| 代碼 (Code) | GPT 名稱 | 用途 |
|---|---|---|
8300 |
Linux filesystem | (預設值) 標準 Linux 檔案系統 (ext4, XFS 等) |
8e00 |
Linux LVM | 用於 LVM 的實體卷冊 (PV) |
8200 |
Linux swap | 用於 Linux 交換空間 (虛擬記憶體) |
ef00 |
EFI System Partition | 用於 UEFI 啟動的系統分區 (ESP) |
0700 |
Microsoft basic data | 用於 Windows NTFS, FAT32 等 |
–new 規則
第1個數字: 分區代號 , 0 請自動尋找最低的可用分區編號 , 若是1 則是指定分區代號1
第2個數字: 起始磁區 , 0 表示自動尋找適當的起始位置
第3個數字: 結束磁區 , 0 表示使用全部可用空間
其他範例
sgdisk --new=0:0:+500G /dev/sdx
# 建立一個 500GB 的分區
sgdisk --new=0:0:+100G --new=2:0:0 /dev/sdx
# 建立兩個分區，第一個 100GB，第二個使用剩下所有空間
sgdisk --new=0:0:0 --typecode=1:8e00 /dev/sda
# 把sda 全部建立成一個個lvm 格式的硬碟, 自動抓取分區代號, 與磁區起始位置, 然後全部建立
# Creating new GPT entries in memory.
# Warning: The kernel is still using the old partition table.
# The new table will be used at the next reboot or after you
# run partprobe(8) or kpartx(8)
# The operation has completed successfully.
LVM 初始化
流程 PVS, VGS , LV or LVM
PVS
Physical Volumes: LVM的的基本單位, 簡單說可以把 硬碟空間抽象成lvm的單位
- 檢視
pvs
# 查看被分區成 pvs 的基本單位
#PV VG Fmt Attr PSize PFree
#/dev/nvme0n1p3 ubuntu-vg lvm2 a-- <950.82g <850.82g
#/dev/sda local-lvm lvm2 a-- <1.82t 512.00m
#PV: 實體卷的路徑。可以是整顆硬碟 (/dev/sdc) 或一個分割區 (/dev/sda2)。
#VG: 這個實體卷目前屬於哪個「卷組」(Volume Group)。
#PSize: 這個實體卷的總大小。
#PFree: 這個實體卷上還有多少空間未被分配給卷組。
- 創建
創建PVS, 先檢視格式化後的磁碟分區代號
lsblk
NAME MAJ:MIN RM SIZE RO TYPE MOUNTPOINTS
sda 8:0 0 1.8T 0 disk
└─sda1 8:1 0 1.8T 0 part
pvcreate /dev/sda1
# Physical volume "/dev/sda1" successfully created.
pvs
# PV VG Fmt Attr PSize PFree
# /dev/nvme0n1p3 ubuntu-vg lvm2 a-- <950.82g <850.82g
# /dev/sda1 lvm2 --- <1.82t <1.82t
VGS
Volume Groups: 可以理解成創建一個pool, 內含各硬碟被分區成LVM單位
一般來說一個硬碟只會有一個vgs, 或是把多個硬碟合併成一個vgs
- 檢視vgs
vgs
#VG #PV #LV #SN Attr VSize VFree
#ubuntu-vg 1 1 0 wz--n- <950.82g <850.82g
#VG: 卷組的名稱。
##PV: 這個卷組是由幾個實體卷 (PVs) 組成的。 (vg_data 是由 2 個 PV 組成)
##LV: 這個卷組上已經切出了幾個「邏輯卷」(lvg)。
#VSize: 這個卷組的總大小 (所有 PV 大小的總和)。
#VFree: 這個卷組中還有多少可用空間可以讓你切出新的邏輯卷 (lvg)。
pvs
# PV VG Fmt Attr PSize PFree
# /dev/nvme0n1p3 ubuntu-vg lvm2 a-- <950.82g <850.82g
# /dev/sda1 lvm2 --- <1.82t <1.82t
# 可以看到若尚未設置vgs vg是空的
- 創建vgs
vgcreate anfu_vg /dev/sda1
#Volume group "anfu_vg" successfully created
pvs
# PV VG Fmt Attr PSize PFree
# /dev/nvme0n1p3 ubuntu-vg lvm2 a-- <950.82g <850.82g
# /dev/sda1 anfu_vg lvm2 a-- <1.82t <1.82t
# vg 會非空白
vgs
# VG #PV #LV #SN Attr VSize VFree
# anfu_vg 1 0 0 wz--n- <1.82t <1.82t
# ubuntu-vg 1 1 0 wz--n- <950.82g <850.82g
# vgs 會顯示在列表
- 擴展vgs
vgextend anfu_vg /dev/sda2
# 假設有一個新的pvs
# 可以這樣擴展 vgs的大小
方案a. LV
Logical Volumes: 可以理解成選定一個pool(vgs) 拿出需要固定大小的 pvs, 輸出成 lv
這種是固定大小方案
lv = vgs 切一部分容量成 lv, 這邊可以直接格式化成filesystem mount(這邊需要自己管理檔案,若存vm可用qcow2), filesystem也可以抽象成storage pool, 但實際上適用於管理裡面的映像檔
- 檢視lvg
lvg
#LV VG Attr LSize Pool Origin Data% Meta% Move Log Cpy%Sync Convert
#ubuntu-lv ubuntu-vg -wi-ao---- 100.00g
- 創建lvg
假設我要從某vgs 切出一塊 lvg
lvcreate -n another_lv -L 200G anfu_vg
# -n or --name lvg name
# -L or --size lvg size
lvcreate --name will_tainan --size 200G anfu_vg
# Logical volume "will_tainan" created.
- 擴展lvg
擴展路徑規則 /dev/<vgs name>/<lvg name>
lvextend -L +8G /dev/anfu_vg/will_tainan
# 假設我要擃展 will_tainan lvg的大小
lvg 切出固定大小後 就是要格式化, 之後用mount掛載成目錄, 就可以當作一般硬碟用
sudo mkfs.ext4 /dev/ubuntu-vg/test_vm_storage
若正在掛載, 需更新掛載時設定的檔案系統大小
路徑規則 /dev/<vgs name>/<lvg name>
resize2fs /dev/anfu_vg/will_tainan
- 刪除lvg
確認不能被掛載, MOUNTPOINTS 需為空
lsblk
#NAME MAJ:MIN RM SIZE RO TYPE MOUNTPOINTS
#sda 8:0 0 1.8T 0 disk
#└─sda1 8:1 0 1.8T 0 part
# └─anfu_vg-will_tainan 252:1 0 200G 0 lvm /mnt/test
#nvme0n1 259:0 0 953.9G 0 disk
#├─nvme0n1p1 259:1 0 1G 0 part /boot/efi
#├─nvme0n1p2 259:2 0 2G 0 part /boot
#└─nvme0n1p3 259:3 0 950.8G 0 part
# └─ubuntu--vg-ubuntu--lv 252:0 0 100G 0 lvm /
sudo umount /mnt/test
# 先確認不能被掛載狀態
lvremove /dev/anfu_vg/will_tainan
# 刪除lvg, 會回到vgs的容量
vgs
# VG #PV #LV #SN Attr VSize VFree
# anfu_vg 1 1 0 wz--n- <1.82t <1.53t
# ubuntu-vg 1 1 0 wz--n- <950.82g <850.82g
lvg
# LV VG Attr LSize Pool Origin Data% Meta% Move Log Cpy%Sync Convert
# will_tainan anfu_vg -wi-a----- 300.00g
# ubuntu-lv ubuntu-vg -wi-ao---- 100.00g
lvremove /dev/anfu_vg/will_tainan
#Do you really want to remove and DISCARD active logical volume anfu_vg/will_tainan? [y/n]: Y
# Logical volume "will_tainan" successfully removed.
方案b. lvm
Logic Volume Manage: 這種是把一個pvs 直接抽象成物件,不分容量,
若是整個vgs 要給vm使用, 就不用抽象成lv, 而是整包vgs當作一個lvm, 最後轉成storage pool, 之後vm要多少 直接跟切出固定大小, vm用這個volume開機
lvm = vgs 直接打包, 沒有所謂lvm的物件 lvm=整包vgs的lv 概念 , 這邊也可以抽象成 storage pool, 這邊切出volume實際上底層就是切出一個lv
storage pool manage
-
lvm 資源無法直接被vm使用 用需要轉成storage pool
-
lv 可轉可不轉, 一般會直接把lv格式化, 然後mount 當作file system使用, vm可直接存qcow2 在這個目錄, 但需自己管理檔案, 也支援把某目錄轉成storage pool, 主要是可以管理該目錄下的映像檔, 比較少用
-
確認來源
sudo vgs
# VG #PV #LV #SN Attr VSize VFree
# anfu_vg 1 1 0 wz--n- <1.82t 1.62t
# ubuntu-vg 1 1 0 wz--n- <950.82g <850.82g
- 創建pool
sudo virsh pool-define-as lvm-pool lvm --source-name <vg_name> --target /dev/<vg_name>
lvm 設定 storage pool
sudo virsh pool-define lvm-pool.xml
這個若lvm pool綁定vgs, 則是沒有容量設定的,
vim lvm-pool.xml
這邊會需要path 基本上就是/dev/<vg_name>
lvm pool
<pool type='logical'>
<name>anfu_lvm_pool</name>
<source>
<name>anfu_vg</name>
<format type='lvm2'/>
</source>
<target>
<path>/dev/anfu_vg</path>
</target>
</pool>
lv格式化後 mount成一般目錄, 可將目錄轉成storage pool, 方便管理映像檔
<pool type='dir'>
<name>default</name>
<target>
<path>/var/lib/libvirt/images</path>
</target>
</pool>
sudo virsh pool-define lvm-pool.xml
#Pool anfu_lvm_pool defined from lvm-pool.xml
cat lvm-pool.xml
#<pool type='logical'>
# <name>anfu_lvm_pool</name>
# <source>
# <name>anfu_vg</name>
# <format type='lvm2'/>
# </source>
# <target>
# <path>/dev/anfu_vg</path>
# </target>
#</pool>
- 驗證
sudo virsh pool-list --all
- 啟動
sudo virsh pool-start anfu_lvm_pool
sudo virsh pool-autostart anfu_lvm_pool
- 檢視設定檔
sudo virsh pool-dumpxml anfu_lvm_pool
sudo lvdisplay
# list 所有lv 路徑