Ubuntu 硬盘空间没用满：分区扩容、LVM 扩展与新盘挂载实践

云服务器把云盘从 40G 调到 100G，重启后 df -h 里根分区还是 40G；或者 Ubuntu Server 装完发现卷组里空着一大截、根分区只用了其中一部分。这类问题的共同点是：底下那层变大了，上面那层没跟着长。磁盘、分区、LVM、文件系统是四层，哪一层没长，处理命令完全不同。下面先给排查顺序，再分场景处理。

一、先定位：到底哪一层没长

四条命令基本能看清全貌：

df -hT                            # 文件系统层：挂载点、类型、容量、使用率
lsblk -f                          # 块设备树：磁盘 → 分区 → 文件系统，一眼看出谁没长
sudo fdisk -l /dev/vda            # 磁盘总容量 vs 分区结束扇区
sudo parted /dev/vda print free   # 分区表里还有没有 Free Space，在开头、中间还是末尾
findmnt /                         # 根分区到底挂在哪个设备上

如果用的是 LVM（Ubuntu Server 默认安装、云镜像的 LVM 变体都是），再加三条：

sudo pvs                          # 物理卷：PV 认识多大空间
sudo vgs                          # 卷组：还剩多少没分配（VFree）
sudo lvs -o +lv_size,vg_free      # 逻辑卷：LV 实际分了多大

对照现象找对应章节：

二、场景一：整块盘还没挂载（新增数据盘）

云厂商挂了一块数据盘、或者机器上加了一块硬盘，需要分区、格式化、挂载并写进 /etc/fstab：

# 1. 认盘：确认要操作的是 sdb，别把系统盘写坏
lsblk -o NAME,SIZE,TYPE,FSTYPE,MOUNTPOINT

# 2. 建分区表并分一个区（GPT，对齐到 1MiB）
sudo parted -s -a optimal /dev/sdb mklabel gpt
sudo parted -s -a optimal /dev/sdb mkpart primary ext4 0% 100%

# 3. 格式化
sudo mkfs.ext4 -L data /dev/sdb1

# 4. 挂载
sudo mkdir -p /data
sudo mount /dev/sdb1 /data
df -hT /data

# 5. 取 UUID 并写 fstab（不要写 /dev/sdb1）
sudo blkid /dev/sdb1
echo 'UUID=替换成上一步的输出 /data ext4 defaults,nofail,x-systemd.device-timeout=10 0 2' | sudo tee -a /etc/fstab

# 6. 关键：校验 fstab 写得对不对，别等重启才发现
sudo mount -a
findmnt /data

几个必须知道的点：

• 用 UUID 而不是 /dev/sdb1：设备名顺序会随磁盘增减、控制器变化而变，重启后可能挂错盘，甚至卡在启动阶段。
• nofail：这块盘没挂上时不阻塞系统启动；x-systemd.device-timeout=10 顺手限制等待时间，避免开机卡几十秒。
• mount -a 一定要执行：fstab 写错重启后会掉进 emergency mode，先跑一遍就能当场发现。
• 挂载会遮住原目录内容：/data 里原本有文件的话，挂载后看不到（数据没丢，但会被隐藏），先挪走或清空。
• 数据盘也可以不分区，直接 mkfs.ext4 /dev/sdb 格式化整盘。分区的好处是以后便于拆分、也方便一些工具识别；习惯上还是分一个区。
• 大文件、大目录为主的场景可以用 XFS：sudo mkfs.xfs /dev/sdb1，fstab 里的类型相应写 xfs。

三、场景二：磁盘变大了，分区没扩

在云控制台把云盘扩容，或在 VMware / VirtualBox 里扩了虚拟磁盘，操作系统里看到磁盘总量变大，但分区表还是旧的。用 growpart 扩最后一个分区（它来自 cloud-guest-utils，Ubuntu 默认已装，缺了就 sudo apt install cloud-guest-utils）：

lsblk
# 例如：vda 100G，但 vda3 还是 40G

# 扩最后一个分区，分区号按 lsblk 里的实际编号填
sudo growpart /dev/vda 3

lsblk    # 确认 vda3 已经变成 100G 左右

分区本身变大并不会让文件系统跟着变大，还要再扩一层：

# ext4：支持挂载状态下在线扩容，不用卸载
sudo resize2fs /dev/vda3

# xfs：只能扩不能缩，参数给挂载点而不是设备
sudo xfs_growfs /

如果这个分区下面是 LVM 的 PV，别停在这里，继续看场景三。

顺带一提：Ubuntu 云镜像上 cloud-init 会在开机时自动跑 growpart 和 resizefs，多数情况下重启一次就好了。可以确认它有没有生效，或者手动触发一次：

cloud-init status --long
sudo cloud-init single --name cc_growpart
sudo cloud-init single --name cc_resizefs

这一步常见的几种报错：

• NOCHANGE: partition 3 is size ..., it cannot be grown：分区已经贴到磁盘末尾了，问题不在分区层，往上找文件系统或 LVM。
• WARNING: the kernel failed to re-read the partition table：内核没重新读分区表，sudo partprobe /dev/vda 或重启一次即可。
• 提示 GPT 备份头不在磁盘末尾（磁盘变长后原备份头位置过期）：sudo sgdisk -e /dev/vda 重建备份 GPT（需要 gdisk 包），parted 交互模式遇到同样提示选 Fix 也行。
• resize2fs: The filesystem is already N blocks long. Nothing to do!：分区没扩成功，回上一步检查 growpart 的输出。

四、场景三：LVM 有剩余空间，根分区没用满

Ubuntu Server 默认安装的布局通常是 /dev/vda3 做 PV，卷组 ubuntu-vg，里面 ubuntu-lv 挂根分区。安装时只占卷组一部分、或者扩盘后只做了 growpart 没做 pvresize，都会出现「卷组里空着几十 G，根分区还是满的」。

# 1. 先看卷组还剩多少
sudo vgs
sudo lvs -o +lv_size,vg_free

# 2. 让卷组认识新增的物理空间（growpart 之后必须先做这步）
sudo pvresize /dev/vda3

# 3. 扩 LV 并顺手扩文件系统：-r 等价于 --resizefs
sudo lvextend -r -l +100%FREE /dev/ubuntu-vg/ubuntu-lv

说明：

• -l +100%FREE 表示把卷组剩余空间全部给它；只想给固定大小用 -L +20G。
• -r 会调用 fsadm，自动判断该用 resize2fs 还是 xfs_growfs，比只扩 LV 却不动文件系统稳得多。
• 等价的两步写法：sudo lvextend -l +100%FREE /dev/ubuntu-vg/ubuntu-lv 之后 sudo resize2fs /dev/ubuntu-vg/ubuntu-lv。只做前者的话 df 不会有任何变化。
• 根分区在线扩容对 ext4 / XFS 都是安全的，不需要卸载、不需要重启；反过来缩容必须卸载，ext4 能缩、XFS 不能缩，做之前务必备份。
• 想确认是不是有快照占着卷组空间：sudo lvs -a -o +segtype,devices。

五、场景四：空闲空间不在分区末尾

parted print free 显示 Free Space 夹在两个分区中间时，末尾以外的空间没法用 growpart 直接吃进来。三个选择，按风险从低到高：

1. 单独划一个分区挂到 /data：最省事、风险最低，等于把空闲空间当第二块盘用（流程见场景一）。
2. 并入 LVM：把空闲空间做成新分区 → pvcreate → vgextend ubuntu-vg /dev/vda4 → lvextend -r，之后根分区可以按需扩，灵活度最高。
3. 合并进根分区：需要移动分区，属于离线操作。备份 → 用 GParted Live 之类的启动盘移动分区 → 再扩文件系统。耗时长、有风险，生产环境不建议在线做。

六、扩完之后的验证与收尾

df -hT
lsblk -f
sudo vgs; sudo lvs
sudo findmnt /data

# 纯数据盘可以把 ext4 的 root 保留块从 5% 调到 1%，让可用空间更接近容量
sudo tune2fs -m 1 /dev/sdb1

• 新挂的盘必须确认 sudo mount -a 无输出、findmnt 能看到，再考虑重启。
• 云盘扩容记得确认计费方式变化，虚拟机扩容前最好先打一个快照，出问题能回滚。
• 扩容是「从下往上」逐层做：磁盘 → 分区 → PV → LV → 文件系统，跳过任何一层，df 都不会变。

七、速查卡

# 定位：哪一层没长
df -hT && lsblk -f && sudo parted /dev/vda print free && sudo vgs

# ① 新盘挂载（分区 → 格式化 → UUID 写 fstab → mount -a 验证）
sudo parted -s -a optimal /dev/sdb mklabel gpt
sudo parted -s -a optimal /dev/sdb mkpart primary ext4 0% 100%
sudo mkfs.ext4 /dev/sdb1 && sudo mkdir -p /data && sudo mount /dev/sdb1 /data
sudo blkid /dev/sdb1
echo 'UUID=xxx /data ext4 defaults,nofail 0 2' | sudo tee -a /etc/fstab
sudo mount -a

# ② 分区扩容（磁盘已变大）
sudo growpart /dev/vda 3
sudo resize2fs /dev/vda3        # ext4；XFS 用 sudo xfs_growfs /

# ③ LVM 扩容
sudo pvresize /dev/vda3
sudo lvextend -r -l +100%FREE /dev/ubuntu-vg/ubuntu-lv

一句话总结：先用 lsblk -f 加 parted print free 分清是分区、LVM 还是文件系统没长，再按 growpart → pvresize → lvextend → resize2fs（XFS 用 xfs_growfs）从下往上逐层扩；新盘则走「分区 → 格式化 → UUID 写 fstab → mount -a 验证」这套流程。