3.4.1 LVM基本概念：PV、VG、LV与PE

LVM（Logical Volume Manager）通过将物理存储抽象为可动态管理的逻辑资源，实现容量扩展、在线调整与更灵活的磁盘利用。本节聚焦核心概念：PV、VG、LV与PE，以及它们之间的关系，并配套最小可执行示例、排错与练习。

原理结构图（PV→VG→LV→文件系统）：

概念与关系要点：
- PV（Physical Volume）：LVM最小物理管理单元，通常由整盘或分区初始化而来；PV被切分成等大小的PE。
- VG（Volume Group）：由多个PV聚合的资源池，统一分配与管理。
- LV（Logical Volume）：从VG中按需分配得到的逻辑卷，最终在其上创建文件系统并挂载。
- PE（Physical Extent）：默认4MB（可自定义），是LVM分配空间的最小单位；LV由多个PE组成，LE与PE一一映射。

安装与基础环境检查（示例以RHEL/CentOS为主）：

# 安装LVM管理工具
sudo yum install -y lvm2

# 检查LVM版本与内核模块
lvm version
lsmod | grep dm_mod

# 查看现有磁盘
lsblk -f

命令解释：
- lvm version：确认lvm2工具是否就绪。
- lsmod | grep dm_mod：确认设备映射器模块加载。
- lsblk -f：查看磁盘、分区与文件系统关系，避免误操作系统盘。

最小可执行示例（PV/VG/LV/PE关系可视化）：

# 假设新增两块空盘 /dev/sdb /dev/sdc
sudo pvcreate /dev/sdb /dev/sdc

# 创建VG，并指定PE大小为8MB便于观察
sudo vgcreate -s 8M vg_data /dev/sdb /dev/sdc

# 从VG中创建两个LV
sudo lvcreate -L 10G -n lv_mysql vg_data
sudo lvcreate -L 5G  -n lv_logs  vg_data

# 查看PV/VG/LV与PE映射
sudo pvs
sudo vgs
sudo lvs -o +seg_pe_ranges

关键输出预期（示意）：
- vgs 看到 vg_data 总容量为两块盘之和。
- lvs -o +seg_pe_ranges 可看到LV映射到哪些PE区间。

命令解释：
- pvcreate：将磁盘初始化为PV（写入LVM元数据）。
- vgcreate -s 8M：创建VG并指定PE大小；PE大小影响LV扩展粒度与元数据规模。
- lvcreate -L：按容量创建LV；-n指定名称。
- pvs/vgs/lvs：查看LVM三层对象状态。

排错与常见问题定位（示例）：

# 1) PV初始化失败：设备被占用
sudo pvs
sudo wipefs -a /dev/sdb   # 清除旧签名后重试

# 2) VG中PE不足导致LV创建失败
sudo vgs -o vg_name,vg_size,vg_free,vg_free_count

# 3) 查看LVM元数据与设备映射
sudo lvdisplay
sudo dmsetup ls --tree

排错说明：
- wipefs -a 可清理旧文件系统/RAID签名（谨慎使用）。
- vg_free_count 表示剩余PE数量，可判断是否满足LV需求。
- dmsetup ls --tree 直观看到逻辑卷到物理设备映射层级。

练习：
1. 用两块新盘创建 vg_data，PE大小设置为16MB，创建 lv_app 20GB；用 vgs -o +vg_free_count 验证PE变化。
2. 尝试在已有VG中再创建一个5GB的LV，观察 lvs -o +seg_pe_ranges 的PE分配区间。
3. 将一个已存在的分区初始化为PV，并加入VG后，比较加入前后 vg_size 与 vg_free 的变化。

小结：
理解PV、VG、LV、PE的映射关系，是后续执行扩容、缩减、快照与故障排查的基础。