Linux虚拟机扩充硬盘

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前言

由于虚拟机硬盘经常被干满，就需要经常去加盘，每次加盘都要上网搜一下fdisk怎么用，很麻烦，因此，在这篇博客中我将总结一下这个过程，以便以后可以直接查阅。

虚拟机硬盘扩充（fdisk）

当虚拟机硬盘空间不足时，我们该如何处理？通常有两种选择：添加一块新硬盘或者增大原有硬盘的容量。

对于不使用LVM（逻辑卷管理）的情况，添加新硬盘并不容易直接扩展原始分区的容量。这对于像我这样将整个硬盘挂载在根目录（/）下的用户来说并不友好。

因此，通常我们会选择增大原有硬盘的容量。这样一来，fdisk就可以识别到硬盘容量的增加。但是，由于分区表尚未修改，实际可用空间并不会有所变化。

接下来，我们将通过fdisk来扩大分区容量。

数据无价，谨慎操作，如有重要信息，务必提前备份。

查看原始分区表信息

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ihopenot@ihopenot-virtual-machine:~$ sudo fdisk /dev/sda

Welcome to fdisk (util-linux 2.34).
Changes will remain in memory only, until you decide to write them.
Be careful before using the write command.


Command (m for help): p
Disk /dev/sda: 100 GiB, 107374182400 bytes, 209715200 sectors
Disk model: Virtual disk    
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: 0x07ea7416

Device     Boot   Start       End   Sectors  Size Id Type
/dev/sda1  *       2048   1050623   1048576  512M  b W95 FAT32
/dev/sda2       1052670 188741631 187688962 89.5G  5 Extended
/dev/sda5       1052672 188741631 187688960 89.5G 83 Linux

Command (m for help): F
Unpartitioned space /dev/sda: 10 GiB, 10738466816 bytes, 20973568 sectors
Units: sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes

    Start       End  Sectors Size
188741632 209715199 20973568  10G

使用sudo fdisk /dev/*来打开硬盘，p查看分区信息，F查看未分配的区域。

可以看到扩充的10个G是硬盘最末尾的区域。

如果sda5是primary分区的话可以直接删除sda5，再新建一个sda5将后面未分配的区域包括进来就行了。由于这里sda5是sda2扩展出来的逻辑分区，所以操作麻烦一点。另外，如果要扩展的分区不是最后一个的话会比较麻烦，可能需要将后面的分区先备份之后再扩展了。

修改分区表

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Command (m for help): p  
Disk /dev/sda: 100 GiB, 107374182400 bytes, 209715200 sectors
Disk model: Virtual disk    
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: 0x07ea7416

Device     Boot   Start       End   Sectors  Size Id Type
/dev/sda1  *       2048   1050623   1048576  512M  b W95 FAT32
/dev/sda2       1052670 188741631 187688962 89.5G  5 Extended
/dev/sda5       1052672 188741631 187688960 89.5G 83 Linux			// 需要扩充的分区，注意记录一下Start sector的值

Command (m for help): d      // 删除2号分区
Partition number (1,2,5, default 5): 2

Partition 2 has been deleted.

Command (m for help): p
Disk /dev/sda: 100 GiB, 107374182400 bytes, 209715200 sectors
Disk model: Virtual disk    
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: 0x07ea7416

Device     Boot Start     End Sectors  Size Id Type
/dev/sda1  *     2048 1050623 1048576  512M  b W95 FAT32

Command (m for help): n				//创建新的extend分区
Partition type
   p   primary (1 primary, 0 extended, 3 free)
   e   extended (container for logical partitions)
Select (default p): e
Partition number (2-4, default 2): 
First sector (1050624-209715199, default 1050624): 		// 默认即可，没必要和之前一样
Last sector, +/-sectors or +/-size{K,M,G,T,P} (1050624-209715199, default 209715199): 

Created a new partition 2 of type 'Extended' and of size 99.5 GiB.
Partition #2 contains a vfat signature.

Do you want to remove the signature? [Y]es/[N]o: Y		// 不确定是否必须移除

The signature will be removed by a write command.

Command (m for help): p
Disk /dev/sda: 100 GiB, 107374182400 bytes, 209715200 sectors
Disk model: Virtual disk    
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: 0x07ea7416

Device     Boot   Start       End   Sectors  Size Id Type
/dev/sda1  *       2048   1050623   1048576  512M  b W95 FAT32
/dev/sda2       1050624 209715199 208664576 99.5G  5 Extended

Filesystem/RAID signature on partition 2 will be wiped.

Command (m for help): n					// 新建逻辑分区
All space for primary partitions is in use.
Adding logical partition 5
First sector (1052672-209715199, default 1052672): 		// 起始sector，一定要和之前一样
Last sector, +/-sectors or +/-size{K,M,G,T,P} (1052672-209715199, default 209715199): 

Created a new partition 5 of type 'Linux' and of size 99.5 GiB.
Partition #5 contains a ext4 signature.

Do you want to remove the signature? [Y]es/[N]o: Y		// 不确定是否必须移除

The signature will be removed by a write command.

Command (m for help): w					// 写回磁盘
The partition table has been altered.
Failed to add partition 2 to system: Device or resource busy

The kernel still uses the old partitions. The new table will be used at the next reboot. 
Syncing disks.

因为sda5是sda2 extend的逻辑分区，所以这里直接把sda2整个删了重建，不知道为啥只删sda5再重建的话起始sector不在可选范围里。

之后新建sda2，选extend不要选primary，新建sda5，如果让选分区类型就选logical，注意新建sda5的时候起始的sector一定要和之前的分区表一致，不然会丢数据。

如果要扩充的是primary分区，就直接删除重建对应分区就行，也要保证起始sector一致。

扩展文件系统

fdisk将更改写回磁盘后重启一下就能生效了，但是用df看的话可用磁盘空间还是不会变，这是因为虽然分区的容量扩充了，但是上面的文件系统并不知道，需要使用resize2fs将对应分区上的文件系统扩容，之后就能正常使用了。

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ihopenot@ihopenot-virtual-machine:~$ df -h
Filesystem      Size  Used Avail Use% Mounted on
udev            7.8G     0  7.8G   0% /dev
tmpfs           1.6G  1.6M  1.6G   1% /run
/dev/sda5        88G  7.0G   77G   9% /						// sda5大小未改变

ihopenot@ihopenot-virtual-machine:~$ sudo resize2fs /dev/sda5
resize2fs 1.45.5 (07-Jan-2020)
Filesystem at /dev/sda5 is mounted on /; on-line resizing required
old_desc_blocks = 12, new_desc_blocks = 13
The filesystem on /dev/sda5 is now 26082816 (4k) blocks long.

ihopenot@ihopenot-virtual-machine:~$ df -h
Filesystem      Size  Used Avail Use% Mounted on
udev            7.8G     0  7.8G   0% /dev
tmpfs           1.6G  1.6M  1.6G   1% /run
/dev/sda5        98G  7.0G   86G   8% /						// 成功扩容

虚拟机硬盘扩充（lvm）

lvm（Logical Volume Manager）是一个逻辑卷管理器，在物理磁盘上抽象出的逻辑分区，由于直接使用物理磁盘的分区存储扩展和管理起来非常麻烦，比如之前说到的，如果磁盘上未分配的区域不是正好在要扩充的分区后面紧贴着，那么扩展这个分区就相当麻烦。在这种情况下，lvm应运而生。

在ubuntu安装的过程中，可以选择开启lvm。之后再进行磁盘的扩充就非常容易了。

扩充lvm的逻辑是，在未分配的磁盘区域或是一块新磁盘上新建一块分区，并在这个分区上创建PV（Physical volume），之后将PV加入到你要扩充的LV（Logical Volume）所在的VG（Volume group），之后扩展LV的容量大小，最后resize一下这个LV上的文件系统。

查看lvm信息

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ihopenot@ubuntu:~$ lsblk
NAME                      MAJ:MIN RM   SIZE RO TYPE MOUNTPOINTS
sda                         8:0    0    30G  0 disk 
├─sda1                      8:1    0     1M  0 part 
├─sda2                      8:2    0   1.8G  0 part /boot
└─sda3                      8:3    0  18.2G  0 part 
  └─ubuntu--vg-ubuntu--lv 253:0    0    10G  0 lvm  /
  
ihopenot@ubuntu:~$ sudo lvdisplay 
  --- Logical volume ---
  LV Path                /dev/ubuntu-vg/ubuntu-lv
  LV Name                ubuntu-lv
  VG Name                ubuntu-vg
  LV UUID                moq0Mb-SRCu-UfxE-8ZGG-l2TN-LYdA-73CuHH
  LV Write Access        read/write
  LV Creation host, time ubuntu-server, 2023-03-29 09:50:31 +0000
  LV Status              available
  # open                 1
  LV Size                10.00 GiB
  Current LE             2560
  Segments               1
  Allocation             inherit
  Read ahead sectors     auto
  - currently set to     256
  Block device           253:0

使用lsblk和lvdisplay查看lvm相关信息，可以发现根目录 / 是挂载的ubuntu–vg-ubuntu-lv逻辑卷。

新建分区

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Command (m for help): p

Disk /dev/sda: 30 GiB, 32212254720 bytes, 62914560 sectors
Disk model: VMware Virtual S
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: gpt
Disk identifier: 538FA7A9-20C7-4F29-B05C-881BC791F1DF

Device       Start      End  Sectors  Size Type
/dev/sda1     2048     4095     2048    1M BIOS boot
/dev/sda2     4096  3719167  3715072  1.8G Linux filesystem
/dev/sda3  3719168 41940991 38221824 18.2G Linux filesystem

Command (m for help): n							// 新建一个分区，使用所有剩余空间
Partition number (4-128, default 4): 
First sector (41940992-62914526, default 41940992): 
Last sector, +/-sectors or +/-size{K,M,G,T,P} (41940992-62914526, default 62914526): 

Created a new partition 4 of type 'Linux filesystem' and of size 10 GiB.

Command (m for help): p
Disk /dev/sda: 30 GiB, 32212254720 bytes, 62914560 sectors
Disk model: VMware Virtual S
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: gpt
Disk identifier: 538FA7A9-20C7-4F29-B05C-881BC791F1DF

Device        Start      End  Sectors  Size Type
/dev/sda1      2048     4095     2048    1M BIOS boot
/dev/sda2      4096  3719167  3715072  1.8G Linux filesystem
/dev/sda3   3719168 41940991 38221824 18.2G Linux filesystem
/dev/sda4  41940992 62914526 20973535   10G Linux filesystem

Command (m for help): w
The partition table has been altered.
Syncing disks.

先将物理硬盘中未分配的区域新建一个分区，之后将这个分区合并到vg (volume group) 中去。

扩充卷组

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ihopenot@ubuntu:~$ sudo vgextend ubuntu-vg /dev/sda4
  Physical volume "/dev/sda4" successfully created.
  Volume group "ubuntu-vg" successfully extended
  
ihopenot@ubuntu:~$ sudo vgdisplay 
  --- Volume group ---
  VG Name               ubuntu-vg
  System ID             
  Format                lvm2
  Metadata Areas        2
  Metadata Sequence No  3
  VG Access             read/write
  VG Status             resizable
  MAX LV                0
  Cur LV                1
  Open LV               1
  Max PV                0
  Cur PV                2
  Act PV                2
  VG Size               <28.22 GiB
  PE Size               4.00 MiB
  Total PE              7224
  Alloc PE / Size       2560 / 10.00 GiB
  Free  PE / Size       4664 / <18.22 GiB
  VG UUID               p1xePf-Ye3h-wFoq-sFBX-kRi6-I3qI-wI0SYj

使用vgextend ubuntu-vg /dev/sda4将在新分区上创建PV并加入ubuntu-vg，可以看到ubuntu-vg中Free PE / Size已经扩充10个G了。

扩充逻辑卷

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ihopenot@ubuntu:~$ df -h
Filesystem                         Size  Used Avail Use% Mounted on
tmpfs                              389M  1.6M  388M   1% /run
/dev/mapper/ubuntu--vg-ubuntu--lv  9.8G  3.2G  6.2G  34% /

ihopenot@ubuntu:~$ sudo lvextend --resizefs -l +50%FREE /dev/ubuntu-vg/ubuntu-lv
  Size of logical volume ubuntu-vg/ubuntu-lv changed from 10.00 GiB (2560 extents) to <19.11 GiB (4892 extents).
  Logical volume ubuntu-vg/ubuntu-lv successfully resized.
resize2fs 1.46.5 (30-Dec-2021)
Filesystem at /dev/mapper/ubuntu--vg-ubuntu--lv is mounted on /; on-line resizing required
old_desc_blocks = 2, new_desc_blocks = 3
The filesystem on /dev/mapper/ubuntu--vg-ubuntu--lv is now 5009408 (4k) blocks long.

ihopenot@ubuntu:~$ df -h
Filesystem                         Size  Used Avail Use% Mounted on
tmpfs                              389M  1.6M  388M   1% /run
/dev/mapper/ubuntu--vg-ubuntu--lv   19G  3.7G   15G  21% /

使用lvextend --resizefs -l +50%FREE /dev/ubuntu-vg/ubuntu-lv来扩充逻辑卷的大小，--resizefs参数会在扩充完成后自动扩充逻辑卷上文件系统的大小。-l +50%FREE指定扩容的大小，这里将50%的剩余空间分配到了当前逻辑卷，可以看到根目录 / 的容量扩充了9个G。