Управление дисковыми носителями с помощью Logical Volume Manager

Мы предоставляем услуги удаленного администрирования серверов

Управление дисковыми носителями с помощью Logical Volume Manager

Обновлено Обновлено: Опубликовано:

Тематические термины: LVM, Linux.

В статье описаны основные моменты использования LVM для организации дисковой системы в Linux. Она поможет как чайникам разобраться с принципами ее работы, так и уже знающим LVM в качестве шпаргалки.

Используемые команды одинаково подойдут как для систем Red Hat / CentOS, так и Debian / Ubuntu.

Уровни абстракции

Работа с томами с помощью LVM происходит на 3-х уровнях абстракции:

  1. Физический уровень (PV). Сначала диск инициализируется командой pvcreate — в начале диска создается дескриптор группы томов. При этом важно заметить, что диск не обязательно должен быть физическим — мы можно отметить на использование обычный раздел диска.
  2. Группа томов (VG). С помощью команды vgcreate создается группа томов из инициализированных на предыдущем этапе дисков.
  3. Логический том (LV). Группы томов нарезаются на логические тома командой lvcreate.

Схематично, уровни можно представить так:

Установка

Для работы с LVM необходима установка одноименной утилиты. В системе Linux  она может быть установлена по умолчанию. Но если ее нет, выполняем инструкцию ниже.

Если используем системы на безе deb (Ubuntu, Debian, Mint):

apt-get install lvm2

Если используем системы на безе RPM (Red Hat, CentOS, Fedora):

yum install lvm2

Создание разделов

Рассмотрим пример создания томов из дисков sdb и sdc с помощью LVM.

1. Инициализация

Помечаем диски, что они будут использоваться для LVM:

pvcreate /dev/sdb /dev/sdc

* напомним, что в качестве примера нами используются диски sdb и sdc.

Посмотреть, что диск может использоваться LMV можно командой:

В нашем случае мы должны увидеть что-то на подобие:

  «/dev/sdb» is a new physical volume of «1,00 GiB»
  — NEW Physical volume —
  PV Name               /dev/sdb
  VG Name               
  PV Size               1,00 GiB
  Allocatable           NO
  PE Size               0   
  Total PE              0
  Free PE               0
  Allocated PE          0
  PV UUID               rR8qya-eJes-7AC5-wuxv-CT7a-o30m-bnUrWa
   
  «/dev/sdc» is a new physical volume of «1,00 GiB»
  — NEW Physical volume —
  PV Name               /dev/sdc
  VG Name               
  PV Size               1,00 GiB
  Allocatable           NO
  PE Size               0   
  Total PE              0
  Free PE               0
  Allocated PE          0
  PV UUID               2jIgFd-gQvH-cYkf-9K7N-M7cB-WWGE-9dzHIY

* где 

  • PV Name — имя диска. 
  • VG Name — группа томов, в которую входит данный диск (в нашем случае пусто, так как мы еще не добавили его в группу).
  • PV Size — размер диска.
  • Allocatable — распределение по группам. Если NO, то диск еще не задействован и его необходимо для использования включить в группу.
  • PE Size — размер физического фрагмента (экстента). Пока диск не добавлен в группу, значение будет 0.
  • Total PE — количество физических экстентов.
  • Free PE — количество свободных физических экстентов.
  • Allocated PE — распределенные экстенты.
  • PV UUID — идентификатор физического раздела.

2. Создание групп томов

Инициализированные на первом этапе диски должны быть объединены в группы.

Группа может быть создана:

vgcreate vg01 /dev/sdb /dev/sdc

* где vg01 — произвольное имя создаваемой группы; /dev/sdb, /dev/sdc — наши диски.

Просмотреть информацию о созданных группах можно командой:

На что мы получим, примерно, следующее:

  — Volume group —
  VG Name               vg01
  System ID             
  Format                lvm2
  Metadata Areas        2
  Metadata Sequence No  1
  VG Access             read/write
  VG Status             resizable
  MAX LV                0
  Cur LV                0
  Open LV               0
  Max PV                0
  Cur PV                2
  Act PV                2
  VG Size               1,99 GiB
  PE Size               4,00 MiB
  Total PE              510
  Alloc PE / Size       0 / 0   
  Free  PE / Size       510 / 1,99 GiB
  VG UUID               b0FAUz-wlXt-Hzqz-Sxs4-oEgZ-aquZ-jLzfKz

* где:

  • VG Name — имя группы.
  • Format — версия подсистемы, используемая для создания группы.
  • Metadata Areas — область размещения метаданных. Увеличивается на единицу с созданием каждой группы.
  • VG Access — уровень доступа к группе томов.
  • VG Size — суммарный объем всех дисков, которые входят в группу.
  • PE Size — размер физического фрагмента (экстента).
  • Total PE — количество физических экстентов.
  • Alloc PE / Size — распределенное пространство: колическтво экстентов / объем.
  • Free  PE / Size — свободное пространство: колическтво экстентов / объем.
  • VG UUID — идентификатор группы.

3. Создание логических томов

Последний этап — создание логического раздела их группы томов командой lvcreate. Ее синтаксис:

lvcreate [опции] <имя группы томов>

Примеры создания логических томов:

lvcreate -L 1G vg01

* создание тома на 1 Гб из группы vg01.

lvcreate -L50 -n lv01 vg01

* создание тома с именем lv01 на 50 Мб из группы vg01.

lvcreate -l 40%VG vg01

* при создании тома используется 40% от дискового пространства группы vg01.

lvcreate -l 100%FREE vg01

* использовать все свободное пространство группы vg01 при создании логического тома.
* также можно использовать %PVS — процент места от физического тома (PV); %ORIGIN — размер оригинального тома (применяется для снапшотов).

Посмотрим информацию о созданном томе:

  — Logical volume —
  LV Path                /dev/vg01/lv01
  LV Name                lv01
  VG Name                vg01
  LV UUID                4nQ2rp-7AcZ-ePEQ-AdUr-qcR7-i4rq-vDISfD
  LV Write Access        read/write
  LV Creation host, time vln.admins24.local, 2019-03-18 20:01:14 +0300
  LV Status              available
  # open                 0
  LV Size                52,00 MiB
  Current LE             13
  Segments               1
  Allocation             inherit
  Read ahead sectors     auto
  — currently set to     8192
  Block device           253:2

* где:

  • LV Path — путь к устройству логического тома.
  • LV Name — имя логического тома.
  • VG Name — имя группы томов.
  • LV UUID — идентификатор.
  • LV Write Access — уровень доступа.
  • LV Creation host, time — имя компьютера и дата, когда был создан том.
  • LV Size — объем дискового пространства, доступный для использования.
  • Current LE — количество логических экстентов.

Создание файловой системы и монтирование тома

Чтобы начать использовать созданный том, необходимо его отформатировать, создав файловую систему и примонтировать раздел в каталог.

Файловая система

Процесс создания файловой системы на томах LVM ничем не отличается от работы с любыми другими разделами.

Например, для создания файловой системы ext4 вводим:

mkfs.ext4 /dev/vg01/lv01

vg01 — наша группа томов; lv01 — логический том.

Для создания, например, файловой системы xfs вводим:

mkfs.xfs /dev/vg01/lv01

Монтирование

Как и в случае с файловой системой, процесс монтирования не сильно отличается от разделов, созданных другими методами.

Для разового монтирования пользуемся командой:

mount /dev/vg01/lv01 /mnt

* где /dev/vg01/lv01 — созданный нами логический том, /mnt — раздел, в который мы хотим примонтировать раздел.

Для постоянного монтирования раздела добавляем строку в fstab:

vi /etc/fstab

/dev/vg01/lv01  /mnt    ext4    defaults        1 2

* в данном примере мы монтируем при загрузке системы том /dev/vg01/lv01 в каталог /mnt; используется файловая система ext4.

Проверяем настройку fstab, смонтировав раздел:

Проверяем, что диск примонтирован:

Просмотр информации

Разберемся, как получить информацию о дисковых накопителях в системе.

1. Для общего представления дисков, разделов и томов вводим:

Мы получим что-то на подобие:

NAME             MAJ:MIN RM  SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
sda                8:0    0   30G  0 disk 
  sda1             8:1    0    1G  0 part /boot
  sda2             8:2    0   29G  0 part 
    sys-root     253:0    0   27G  0 lvm  /
    sys-swap     253:1    0    2G  0 lvm  [SWAP]
sdb                8:16   0    1G  0 disk 
  vg01-lv01-real 253:3    0    1G  0 lvm  
    vg01-lv01    253:2    0    1G  0 lvm  /mnt
    vg01-sn01    253:5    0    1G  0 lvm  
sdc                8:32   0    1G  0 disk 
  vg01-lv01-real 253:3    0    1G  0 lvm  
    vg01-lv01    253:2    0    1G  0 lvm  /mnt
    vg01-sn01    253:5    0    1G  0 lvm  
  vg01-sn01-cow  253:4    0  500M  0 lvm  
    vg01-sn01    253:5    0    1G  0 lvm  
sdd                8:48   0    1G  0 disk

* как видим, команда отображает корневое блочное устройство, какие разделы из него сделаны и в какие логические тома организованы из некоторых из разделов.

2. Получить информацию о проинициализированных для LVM дисков:

Кратко:

Подробно:

pvdisplay /dev/sdb

3. Посмотреть информацию о группах LVM.

Кратко:

Подробно:

vgdisplay vg01

4. Посмотреть информацию о логических томах можно также двумя способами — краткая информация:

* команда покажет все логические разделы.

Для более подробной информации о логических томах вводим:

lvdisplay /dev/vg01/lv01

5. Для поиска всех устройств, имеющих отношение к LVM, вводим:

lvmdiskscan

Увеличение томов

Увеличение размера тома может выполняться с помощью добавления еще одного диска или при увеличении имеющихся дисков (например, увеличение диска виртуальной машины). Итак, процедура выполняется в 4 этапа:

1. Расширение физического тома

Расширение физического раздела можно сделать за счет добавление нового диска или увеличение дискового пространства имеющегося (например, если диск виртуальный).

а) Если добавляем еще один диск.

Инициализируем новый диск:

pvcreate /dev/sdd

* в данном примере мы инициализировали диск sdd.

Проверяем объем физического тома:

б) Если увеличиваем дисковое пространство имеющегося диска.

Увеличиваем размер физического диска командой:

pvresize /dev/sda

* где /dev/sda — диск, который был увеличен.

Проверяем объем физического тома:

2. Добавление нового диска к группе томов

Независимо от способа увеличения физического тома, расширяем группу томов командой:

vgextend vg01 /dev/sdd

* данная команда расширит группу vg01 за счет добавленого или расширенного диска sdd.

Результат можно увидеть командой:

3. Увеличение логического раздела

Выполняется одной командой.

а) все свободное пространство:

lvextend -l +100%FREE /dev/vg01/lv01

* данной командой мы выделяем все свободное пространство группы томов vg01 разделу lv01.

б) определенный объем:

lvextend -L+30G /dev/vg01/lv01

* данной командой мы добавляем 30 Гб от группы томов vg01 разделу lv01.

в) до нужного объема:

lvextend -L500G /dev/vg01/lv01

* данной командой мы доводим наш раздел до объема в 500 Гб.

Результат можно увидеть командой:

Обратить внимание нужно на опцию LV Size:

  …
  LV Status              available
  # open                 1
  LV Size                <2,99 GiB
  Current LE             765
  …

4. Увеличение размера файловой системы

Чтобы сама система увидела больший объем дискового пространства, необходимо увеличить размер файловой системы.

Посмотреть используемую файловую систему:

Для каждой файловой системы существуют свои инструменты.

ext2/ext3/ext4:

resize2fs /dev/vg01/lv01

XFS:

xfs_growfs /dev/vg01/lv01

Reiserfs:

resize_reiserfs /dev/vg01/lv01

Уменьшение томов

Размер некоторый файловых систем, например, XFS уменьшить нельзя. Из положения можно выйти, создав новый уменьшенный том с переносом на него данных и последующим удалением.

LVM также позволяет уменьшить размер тома. Для этого необходимо выполнить его отмонтирование, поэтому для уменьшения системного раздела безопаснее всего загрузиться с Linux LiveCD. Далее выполняем инструкцию ниже.

Отмонтируем раздел, который нужно уменьшить:

umount /mnt

Выполняем проверку диска:

e2fsck -fy /dev/vg01/lv01

Уменьшаем размер файловой системы:

resize2fs /dev/vg01/lv01 500M

Уменьшаем размер тома:

lvreduce -L-500 /dev/vg01/lv01

На предупреждение системы отвечаем y:

  WARNING: Reducing active logical volume to 524,00 MiB.
  THIS MAY DESTROY YOUR DATA (filesystem etc.)
Do you really want to reduce vg01/lv01? [y/n]: y

Готово.

Очень важно, чтобы сначала был уменьшен размер файловой системы, затем тома. Также важно не уменьшить размер тома больше, чем файловой системы. В противном случае данные могут быть уничтожены. Перед выполнением операции, обязательно создаем копию важных данных.

Удаление томов

Если необходимо полностью разобрать LVM тома, выполняем следующие действия.

Отмонтируем разделы:

umount /mnt

* где /mnt — точка монтирования для раздела.

Удаляем соответствующую запись из fstab (в противном случае наша система может не загрузиться после перезагрузки):

vi /etc/fstab

#/dev/vg01/lv01  /mnt    ext4    defaults        1 2

* в данном примере мы не удалили, а закомментировали строку монтирования диска.

Смотрим информацию о логичеких томах:

Теперь удаляем логический том:

lvremove /dev/vg01/lv01

На вопрос системы, действительно ли мы хотим удалить логических том, отвечаем да (y):

Do you really want to remove active logical volume vg01/lv01? [y/n]: y

* если система вернет ошибку Logical volume contains a filesystem in use, необходимо убедиться, что мы отмонтировали том.

Смотрим информацию о группах томов:

Удаляем группу томов:

vgremove vg01

Убираем пометку с дисков на использование их для LVM:

pvremove /dev/sd{b,c,d}

* в данном примере мы деинициализируем диски /dev/sdb, /dev/sdc, /dev/sdd.

В итоге мы получим:

  Labels on physical volume «/dev/sdb» successfully wiped.
  Labels on physical volume «/dev/sdc» successfully wiped.
  Labels on physical volume «/dev/sdd» successfully wiped.

Создание зеркала

С помощью LVM мы может создать зеркальный том — данные, которые мы будем на нем сохранять, будут отправляться на 2 диска. Таким образом, если один из дисков выходит из строя, мы не потеряем свои данные.

Зеркалирование томов выполняется из группы, где есть, минимум, 2 диска.

1. Сначала инициализируем диски:

pvcreate /dev/sd{d,e}

* в данном примере sdd и sde.

2. Создаем группу:

vgcreate vg02 /dev/sd{d,e}

3. Создаем зеркальный том: 

lvcreate -L200 -m1 -n lv-mir vg02

* мы создали том lv-mir на 200 Мб из группы vg02.

В итоге:

… мы увидим что-то на подобие:

sdd                       8:16   0    1G  0 disk
  vg02-lv—mir_rmeta_0  253:2    0    4M  0 lvm
    vg02-lv—mir        253:6    0  200M  0 lvm
  vg02-lv—mir_rimage_0 253:3    0  200M  0 lvm
    vg02-lv—mir        253:6    0  200M  0 lvm
sde                       8:32   0    1G  0 disk
  vg02-lv—mir_rmeta_1  253:4    0    4M  0 lvm
    vg02-lv—mir        253:6    0  200M  0 lvm
  vg02-lv—mir_rimage_1 253:5    0  200M  0 lvm
    vg02-lv—mir        253:6    0  200M  0 lvm

* как видим, на двух дисках у нас появились разделы по 200 Мб.

Работа со снапшотами

Снимки диска позволят нам откатить состояние на определенный момент. Это может послужить быстрым вариантом резервного копирования. Однако нужно понимать, что данные хранятся на одном и том же физическом носителе, а значит, данный способ не является полноценным резервным копированием.

Создание снапшотов для тома, где уже используется файловая система XFS, имеет некоторые нюансы, поэтому разберем разные примеры.

Создание для не XFS:

lvcreate -L500 -s -n sn01 /dev/vg01/lv01

* данная команда помечает, что 500 Мб дискового пространства устройства /dev/vg01/lv01 (тома lv01 группы vg01) будет использоваться для snapshot (опция -s).

Создание для XFS:

xfs_freeze -f /mnt; lvcreate -L500 -s -n sn01 /dev/vg01/lv01; xfs_freeze -u /mnt

* команда xfs_freeze замораживает операции в файловой системе XFS.

Посмотрим список логических томов:

Получим что-то на подобие:

LV   VG   Attr       LSize   Pool Origin Data%  Meta%  Move Log Cpy%Sync Convert
lv01 vg01 owi-aos—   1,00g
sn01 vg01 swi-a-s— 500,00m      lv01   2,07

* поле Origin показывает, к какому оригинальному логическому тому относится LV, например, в данной ситуации наш раздел для снапшотов относится к lv01.

Также можно посмотреть изменения в томах командой:

Мы должны увидеть что-то подобное:

sdc                8:32   0    1G  0 disk 
  vg01-lv01-real 253:3    0    1G  0 lvm  
    vg01-lv01    253:2    0    1G  0 lvm  /mnt
    vg01-sn01    253:5    0    1G  0 lvm  
  vg01-sn01-cow  253:4    0  500M  0 lvm  
    vg01-sn01    253:5    0    1G  0 lvm 

С этого момента все изменения пишутся в vg01-sn01-cow, а vg01-lv01-real фиксируется только для чтения и мы может откатиться к данному состоянию диска в любой момент.

Содержимое снапшота можно смонтировать и посмотреть, как обычный раздел:

mkdir /tmp/snp

Монтирование не XFS:

mount /dev/vg01/sn01 /tmp/snp

Монтирование XFS:

mount -o nouuid,ro /dev/vg01/sn01 /tmp/snp

Для выполнения отката до снапшота, выполняем команду:

lvconvert —merge /dev/vg01/sn01

Импорт диска из другой системы

Если мы перенесли LVM-диск с другого компьютера или виртуальной машины и хотим подключить его без потери данных, то нужно импортировать том.

Если есть возможность, сначала нужно на старом компьютере отмонтировать том и сделать его экспорт:

umount /mnt

* предположим, что диск примонтирован в /mnt.

Деактивируем группу томов:

vgchange -an vg_test

* в данном примере наша группа называется vg_test.

Делаем экспорт:

vgexport vg_test

После переносим диск на новый компьютер.

На новой системе сканируем группы LVM следующей командой:

… система отобразит все LVM-тома (подключенные и нет), например:

  PV /dev/sdb    VG vg_test         lvm2 [1020,00 MiB / 0    free]
  PV /dev/sda5   VG ubuntu-vg       lvm2 [11,52 GiB / 0    free]
  Total: 2 [12,52 GiB] / in use: 2 [12,52 GiB] / in no VG: 0 [0   ]

* в данном примере найдено два диска с томами LVM — /dev/sdb (группа vg_test) и /dev/sda5 (группа ubuntu-vg).

В моем примере новый диск с группой vg_test — будум импортировать его. Вводим команду:

vgimport vg_test

Возможны два варианта ответа:

1) если мы экспортировали том:

Volume group «vg_test» successfully imported

2) если не экспортировали:

Volume group «vg_test» is not exported

Так или иначе, группа томов должна появиться в нашей системе — проверяем командой:

… мы должны увидеть что-то на подобие:

  — Volume group —
  VG Name               vg_test
  System ID             
  Format                lvm2
  …

Активируем его:

vgchange -ay vg_test

Готово. Для монтирования раздела, смотрим его командой:

… и монтируем в нужный каталог, например:

mount /dev/vg_test/lvol0 /mnt

* в данном примере мы примонтируем раздел lvol0 в группе томов vg_test к каталогу /mnt.

Работа с LVM из под Windows

По умолчанию, система Windows не умеет работать с томами LVM. Для реализации такой возможности, необходимо установить утилиту Virtual Volumes.

На данный момент на сайте разработчика имеется предупреждение, что программное обеспечение на тестировании и его не следует применять для разделов, где есть важные данные без резервных копий. В противном случае, данные можно потерять.


   Мы принимаем