从 LVM 到 autofs — 亲手搭建存储

目标

在两个回环设备上搭建 LVM，以 UUID 把 ext4 登记到 fstab，在线扩大它，启用交换文件，在同一个 VM 内配置 NFS 服务器和 autofs 客户端，最后用 iostat、vmstat 留下指标。这一切都真实挂载。

为什么重要

LFCS 的 Storage 领域（20%）在 Pod 中一行也做不了——pvcreate 和 mount 都因为缺少 capability 而被禁用。本实验在 Ubuntu 24.04 VM 中以 root 运行。不过没有空磁盘。暂存磁盘已经被平台格式化为 ext4 并挂载，所以从让文件看起来像块设备的回环设备（losetup）开始。这正是实际工作中在没有磁盘时试验 LVM 或 RAID 所用的方法。

本实验有三根骨架。第一，LVM 分为 PV → VG → LV 三层，而且扩大要在两层分别进行（lvextend 之后执行 resize2fs）。第二，fstab 中写的不是设备名，而是 UUID——设备顺序可能每次启动都不同。第三，修改配置文件与守护进程知道这一修改是两回事（exportfs -ra、systemctl restart autofs）。

会话从 60 分钟开始，最长可延长到 180 分钟，会话结束后 VM 会消失。

步骤

把 /var/lib/lfcs/disk1.img 和 /var/lib/lfcs/disk2.img 分别创建为 1GiB 大小（稀疏文件即可），并将两者都挂接为回环设备。挂接后，把 losetup -a 的输出保存到 /root/lfcs/storage/loop.txt。
把两个回环设备初始化为 LVM 物理卷（PV），再把二者合并，创建卷组 vg_lfcs。
在 vg_lfcs 中创建大小为 600MiB 的逻辑卷 lv_data，并格式化为 ext4。
把 lv_data 挂载到 /srv/data，并在 /etc/fstab 中添加一行以 UUID= 开头的记录（类型 ext4，选项 defaults，dump 为 0，pass 为 2），使其在重启后仍然挂载。用 findmnt --verify 检查时，fstab 中不得有错误。
把 lv_data 再扩大 300MiB（总计至少 900MiB），并在不卸载的前提下，让 ext4 文件系统一同增大。用 df 查看到的 /srv/data 的大小必须变大。
把 /var/swap/lfcs.swap 创建为 256MiB 的交换文件并启用。权限必须是 600，并在 /etc/fstab 中添加一行（类型 swap），使其在重启后仍然启用。
把 /srv/share 通过 NFS 导出，但只允许 127.0.0.1 访问（选项 rw,sync,no_subtree_check）。在 /srv/share/hello.txt 中写入任意内容，再把该共享以 NFS 方式挂载到 /mnt/share，使同一个文件可见。
让 autofs 在访问的瞬间挂载同一个共享。在主映射文件 /etc/auto.master.d/lfcs.autofs 中把 /nfs 关联到映射文件 /etc/auto.lfcs，并在该映射文件中写入键 share，使其以 nfs4 指向 127.0.0.1:/srv/share。重启 autofs 后，ls /nfs/share 必须显示 hello.txt。（如果服务器就是本机，autofs 会以 bind 方式而不是 NFS 方式挂载——所以 findmnt /nfs/share 的 SOURCE 显示为 [/srv/share] 也是正常的。）
把 iostat -dxk 1 3 的输出保存到 /root/lfcs/storage/iostat.txt，把 vmstat 1 3 的输出保存到 /root/lfcs/storage/vmstat.txt。然后把 /root/lfcs/storage/summary.txt 写成四行：VG=vg_lfcs、PVS=<vg_lfcs 의 PV 개수>、LV_MB=<lv_data 의 크기(MiB, 정수)>、SWAP=<켜져 있는 스왑 파일 경로>（后三行的占位符依次为 vg_lfcs 中 PV 的数量、lv_data 的大小（MiB，整数）、已启用的交换文件路径）。

参考

回环设备：truncate -s 1G 파일 → losetup -f --show 파일。用 losetup -j 파일 查看挂接到了哪个设备（占位符为文件名）。
LVM：pvcreate、vgcreate vg_lfcs 장치1 장치2、lvcreate -L 600M -n lv_data vg_lfcs、lvextend -L +300M -r。
UUID：blkid -o value -s UUID /dev/vg_lfcs/lv_data。修改 fstab 之后执行 systemctl daemon-reload 和 mount -a。
NFS：/etc/exports → exportfs -ra → exportfs -v。autofs：映射文件 → systemctl restart autofs。
常见错误 1：只执行 lvextend 而漏掉 resize2fs，导致 df 保持不变。
常见错误 2：在 /etc/exports 中，客户端与左括号之间加了空格，结果向全世界开放。
常见错误 3：在 fstab 中写 /dev/loopN ——编号可能每次启动都不同。

创建两个回环设备

把 /var/lib/lfcs/disk1.img 和 /var/lib/lfcs/disk2.img 分别创建为 1GiB 大小（稀疏文件即可），并将两者都挂接为回环设备。挂接后，把 losetup -a 的输出保存到 /root/lfcs/storage/loop.txt。

用 truncate -s 可以创建稀疏文件。回环设备的编号，snap 已经占用了几个，所以不要写死，请用 losetup -f --show 获取空闲的设备。

用两个 PV 创建 VG

把两个回环设备初始化为 LVM 物理卷（PV），再把二者合并，创建卷组 vg_lfcs。

pvcreate 针对每个设备执行，vgcreate 则在 VG 名称之后依次列出各个设备。用 losetup -j <文件> 可以找回某个文件对应的是哪个回环设备。

切出 LV 并格式化为 ext4

在 vg_lfcs 中创建大小为 600MiB 的逻辑卷 lv_data，并格式化为 ext4。

lvcreate 用 -L 指定大小，用 -n 指定名称。设备路径有 /dev// 和 /dev/mapper/- 两种显示形式。

挂载并以 UUID 写入 fstab

把 lv_data 挂载到 /srv/data，并在 /etc/fstab 中添加一行以 UUID= 开头的记录（类型 ext4，选项 defaults，dump 为 0，pass 为 2），使其在重启后仍然挂载。用 findmnt --verify 检查时，fstab 中不得有错误。

UUID 用 blkid 查看。设备路径（/dev/loopN）可能每次启动都不同，所以不能写进 fstab。写入之后，请用 systemctl daemon-reload 和 mount -a 确认 fstab 中这一行本身能正常工作。

在线扩大 LV 和文件系统

把 lv_data 再扩大 300MiB（总计至少 900MiB），并在不卸载的前提下，让 ext4 文件系统一同增大。用 df 查看到的 /srv/data 的大小必须变大。

即使用 lvextend -L +300M 扩大了 LV，文件系统也不知道。必须另外运行 resize2fs，或者给 lvextend 加上 -r，df 才会变化。

创建并启用交换文件

把 /var/swap/lfcs.swap 创建为 256MiB 的交换文件并启用。权限必须是 600，并在 /etc/fstab 中添加一行（类型 swap），使其在重启后仍然启用。

用 fallocate 或 dd 创建文件，顺序是 chmod 600 → mkswap → swapon。用 swapon --show 查看是否已启用。fstab 的这一行有六个字段，挂载点的位置写 none，类型写 swap（例如 /var/swap/sample.swap none swap sw 0 0）。

导出为本地 NFS 服务器并挂载

把 /srv/share 通过 NFS 导出，但只允许 127.0.0.1 访问（选项 rw,sync,no_subtree_check）。在 /srv/share/hello.txt 中写入任意内容，再把该共享以 NFS 方式挂载到 /mnt/share，使同一个文件可见。

顺序是在 /etc/exports 中写一行 → exportfs -ra → mount -t nfs4 127.0.0.1:/srv/share /mnt/share。请用 exportfs -v 确认是否真的导出了——只修改文件，服务器并不知道。

用 autofs 在访问时挂载

让 autofs 在访问的瞬间挂载同一个共享。在主映射文件 /etc/auto.master.d/lfcs.autofs 中把 /nfs 关联到映射文件 /etc/auto.lfcs，并在该映射文件中写入键 share，使其以 nfs4 指向 127.0.0.1:/srv/share。重启 autofs 后，ls /nfs/share 必须显示 hello.txt。（如果服务器就是本机，autofs 会以 bind 方式而不是 NFS 方式挂载——所以 findmnt /nfs/share 的 SOURCE 显示为 [/srv/share] 也是正常的。）

主映射文件的行是“挂载点映射文件”，映射文件的行是“键 -fstype=nfs4 服务器:/路径”。修改映射文件后如果忘了 systemctl restart autofs，/nfs 就只是个空目录。

用 iostat 和 vmstat 留下性能指标

把 iostat -dxk 1 3 的输出保存到 /root/lfcs/storage/iostat.txt，把 vmstat 1 3 的输出保存到 /root/lfcs/storage/vmstat.txt。然后把 /root/lfcs/storage/summary.txt 写成四行：VG=vg_lfcs、PVS=<vg_lfcs 의 PV 개수>、LV_MB=<lv_data 의 크기(MiB, 정수)>、SWAP=<켜져 있는 스왑 파일 경로>。（后三行的占位符依次为 vg_lfcs 中 PV 的数量、lv_data 的大小（MiB，整数）、已启用的交换文件路径。）

iostat 位于 sysstat 软件包中。第一次采样是开机以来的累计值，所以要采样三次。数值不要手写，请从 vgs、lvs --units m --nosuffix 和 swapon --show 中提取。