LVM – Logical Volume Manager

Tutorial Gerenciador de Volumes Lógicos

Autor: Marcio Katan

Técnico de Suporte Linux e Instrutor Certificado Conectiva Mandriva

Autor do livro: Linux no Computador Pessoal com Conectiva 10

marcio_katan@yahoo.com.br

Rio de Janeiro – RJ

Logical Volume Manager – Gerenciador de Volumes Lógicos

O LVM é uma implementação que permite agrupar vários dispositivos (partições e/ou HDs) para formar um único volume de armazenamento de dados. Este volume (dispositivo) pode ser dimensionado de acordo com as necessidades do sistema (servidor). Por redimencionamento, podemos dizer que ele pode ter seu tamanho (capacidade de armazenamento) aumentado e/ou até mesmo diminuído.

A grande vantagem do LVM é a flexibilidade de se trabalhar com o sistema de arquivos do GNU/Linux.

Para se trabalhar com o LVM no GNU/Linux, deve-se conhcer os componentes de um sistema LVM. Vejamos:

PV (Physical Volume – Volume Físico) – Dispositivo primário (básico) do volume lógico. É o dispositivo de bloco (HD e/ou partição) utilizado para se criar o volume de armazenamento.
PE (Physical Extent – Extensão Física) – São unidades de alocação do Volume lógico mapeados no PV. Todo PV é (sub)dividido em PEs que irão determinar o tamanho final do volume. A PE é utilizado pelo LVM para redimensionar e determinar o tamanho final do volume. O número de PEs de um sistema LVM é sempre de 64K (65.536) e não pode ser mudado. E o seu tamanho varia de 8KB (mínimo) para um volume de armazenamento de 512 MB a 16GB (máximo) para um volume de armazenamento de 2TB (dois Tera-bytes!)

Na hora de se configurar o tamanho da PE, se este valor for omitido, no sistema Debian, assume-se o valor padrão de 4MB, limitando o tamanho do volume em 256GB (de acordo com a página man do comando vgcreate do LVM). No Mandriva, se omitido, assume-se o mesmo valor. O sistema utilizado como base foi o Debian Sarge 3.1 r0.

Lembre-se sempre deste detalhe acima explicado!
VG (Volume Group – Grupo de Volumes) – Agrupamento de PVs para se criar um volume de armazenamento. É na VG que agrupamos as PVs para criar um volume de armazenamento.
LV (Logical Volume – Volume Lógico) – Criado à partir do VG, é a unidade de armazenamento do LVM. É neste que será criado o sistema de arquivos para armazenar os dados.

O primeiro componente de um LVM é o PV. É o dispositivo primário do LVM. Pode ser uma partição ou até mesmo um HD inteiro. Ao se trabalhar com LVM, deve-se, primeiro, criar os PVs definidos previamente no programa FDISK. O código no fdisk a ser utilizado para a partição é 8e Linux LVM (0x082 em hexadecimal).

Após definido os PVs, deve-se agrupá-los na VG para ser utilizada no LVM. Atenção especial deve ser dada na hora de se criar a VG, pois é na VG que será definido o tamanho da PE utilizado na criação do volume lógico.

Muita atenção neste detalhe!

E finalmente, após criada a VG, podemos criar (definir) o LV (volume lógico) que será utilizado para armazenamento dos dados.

Veja o esquema abaixo:

O sistema de arquivos (ext2/3, reiserfs, xfs, etc) deve ser criado “por cima” do LV. Somente depois de criado o dispositivo de armazenamento (LV) é que definimos o tipo de sistema de arquivos a ser utilizado.

Vários LVs podem ser criados à partir do VG, desde que aqueles (LVs) não ultrapassem o tamanho deste (da VG).

Criando o Volume:

Para a confecção do tutorial foi utilizado o Sistema Debian Sarge 3.1 r0, com dois HDs SCSI de 4GB cada. Os pacotes necessráios para o LVM são lvm2 e lvm10.

O primeiro HD (sda) contém o sistema raiz(/) e a SWAP. O segundo será utilizado para a criação do volume lógico para armazenamento dos dados.

Antes de começar a trabalhar com o LVM, devemos configurar os dispositivos (partições) no fdisk para serem reconhecidas. Se o LVM for configurado no momento da instalação da distribuição, este passo não será necesário, visto que, o instalador irá configurar isto.

Entre no fdisk e marque (sinalize) as partiçõoes como sendo do tipo 8e linux LVM.

Depois de feito este passo, deveremos ter algo como o equema abaixo:

debian:~# fdisk -l

Disk /dev/sda: 4294 MB, 4294967296
255 heads, 63 sectors/track, 522 cylinders
*Units = cilindros of 16065 512 = 8225280 bytes**

Dispositivo	Boot	Start	End	Blocks	Id	System
/dev/sda1	*	1	496	3984088+	83	Linux
/dev/sda2		497	522	208845	5	Estendida
/dev/sda5		497	522	208813+	82	Linux swap / Solaris

Disk /dev/sdb: 4294 MB, 4294967296
255 heads, 63 sectors/track, 522 cylinders
*Units = cilindros of 16065 512 = 8225280 bytes**

Dispositivo	Boot	Start	End	Blocks	Id	System
/dev/sdb1		1	62	497983+	8e	Linux LVM
/dev/sdb2		63	124	497015	8e	Linux LVM
/dev/sdb5		125	186	498015	8e	Linux LVM

Foram criados 3 (três) dispositivos (partições) de 500MB cada uma.

Com os dispositivos prontos, podemos partir para a configuração do LVM.

O primeiro passo na configuração do LVM, é verificar se o kernel está com o suporte ativado. Para tanto, digite:

debian:~# cat /proc/devices | grep mapper

254 device-mapper

Se a reposta for igual a esta, o sistema está pronto. Se não, instale o pacote lvm10 e lvm2.

Devemos agora executar o comando vgscan para criar o arquivo /etc/lvmtab e o diretório /etc/lvmtab.d ou então iniciar o serviço lvm em /etc/init.d:

debian:~# vgscan

Reading all physical volumes. This may take a while...

No volume group found

Ou:

debian:~# /etc/init.d/lvm start

Setting up LVM Volume Group

Reading all physical volumes. This may take a while...

No volume group found

Este último passo, carrega todos os módulos necessários ao LVM , e é o mais indicado.

Com o arquivo e diretório criados, e os módulos do LVM carregados, podemos criar as Pvs.

Começaremos por criar duas PVs apenas. Mais adiante será ensinado como criar outras PVs para serem adicionadas ao VG, e consequentemente, adicionado ao LV.

Criando as PVs

O comando para criar PVs é o pvcreate.

pvcreate <device1> <device2> ... <deviceN>

Digite:

debian:~# pvcreate /dev/sdb1 /dev/sdb2

Physical volume “/dev/sdb1” successfully created

Physical volume “/dev/sdb2” successfully created

Podemos visualizar as PVs criadas com o comando pvscan:

debian:~# pvscan

PV /dev/sdb1 lvm2 [486,12 MB]

PV /dev/sdb2 lvm2 [486,12 MB]

PV /dev/sdb3 lvm2 [486,12 MB]

Total: 3 [1,42 GB] / in use: 0 [0 ] / in no VG: 3 [1,42 GB]

Com as PVs criadas, podemos criar a VG para “abrigar” as PVs. Nossa VG será chamada VG00 (VG zero zero)

ATENÇÃO: É neste momento que definimos o tamanho da PE para ser utilizado no volume lógico.

Como o sistema foi somente utilizado para testes, e possui um HD de 4 GB, foi definido em 64KB o tamanho da PE, permitindo om volume de até 4GB.

Hoje é muito comum HDs de grande capacidade de armazenamento – 120, 160 GB – de tamanho. Neste caso, a PE deve ter no mínimo 8MB de tamanho para se trabalhar com folga. Este valor (8MB) permite um volume lógico de até 512 GB de capacidade. Muito!? Você decide!

Criando a VG

Digite:

debian:~# vgcreate vg00 -s 64k /dev/sdb1 /dev/sdb2

Volume group “vg00” successfully created

Devemos agora ativar o VG criado:

debian:~# vgchange -ay

0 logical volume(s) in volume group “vg00” now active

Visualizando os detalhes da VG criada:

debian:~# vgdisplay -v vg00

Using volume group(s) on command line

Finding volume group “vg00”

- - - Volume group - - -

VG Name vg00

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 971,81 MB

PE Size 64,00 KB

Total PE 15549

Alloc PE / Size 0 / 0

Free PE / Size 15549 / 971,81 MB

VG UUID h0TW1H-Wpka-5FWF-UZt4-U8Rx-Zplb-wkMLMs

- - - Physical volumes - - -

PV Name /dev/sdb1

PV UUID Wfe6vb-p5UX-1KNH-Jk5A-RI3n-gk6z-e7RtyV

PV Status allocatable

Total PE / Free PE 7774 / 7774

PV Name /dev/sdb2

PV UUID t2HFVs-ik2F-HWnh-1N97-3JKll2-gk8yp-e7RT56

PV Status allocatable

Total PE / Free PE 7775 / 7775

O comando acima mostra detalhes do VG e das duas PVs adicionadas à ela.

Criando o LV

Agora que a Vg fo criada, podemos criar o LV. O comando para isto é o lvcreate.

lvcreate -L <size[kKmMgGtT] -n <LV_name> <VG_base>

Opções:

-L <size> Tamanho do LV.

-n <LV_name> Nome do Volume Lógico (LV)

<VG_base> Nome da VG que foi criada para abrigar o LV

debian:~# lvcreate -L 700M -n lv00 vg00

Logical volume “lv00” created

Com o LV criado, podemos verificar as informações sobre ele:

debian:~# lvdisplay

- - - Logical volume - - -

LV Name /dev/vg00/lv00

VG Name vg00

LV UUID v333hu-3BJM-m4o0-t4UY-cay4-KNDv-GPT4sY

LV Write Access read/write

LV Status available

# open 0

LV Size 700,00 MB

Current LE 11200

Segments 2

Allocation inherit

Read ahead sectors 0

Block device 254:0

Formatando o LV – Criando o Sistema deArquivos

Com o LV pronto, podemos formatá-lo para ser usado. O sistema de arquivos fica a critério de cada um. Como exemplo, utilizarei o ext3.

debian:~# mkfs.ext3 -c /dev/vg00/lv00

mke2fs 1.37 (21-Mar-2005)

Filesystem label =

OS type: Linux

Block size=4096 (log=2)

Fragment size=4096 (log=2)

89664 inodes, 179200 blocks

8960 blocks (5.00%) reserved for the super user

First data block=0

6 block groups

32768 blocks per group, 32768 fragments per group

14944 inodes per group

Superblock backups stored on blocks:

32768, 98304, 163840

Checking for bad blocks (read-only test): done

Writing inode tables: done

Creating journal (4096 blocks): done

Writing superblocks and filesystem accounting information: done

This filesystem will be automatically checked every 25 mounts or

180 days, whichever comes first. Use tune2fs -c or -i to override.

Montando o dispositivo

Falta-nos agora criar o ponto de montagem para utilizar o volume lógico e montá-lo.

debian:~# mkdir /dados

debian:~# mount /dev/vg00/lv00 /dados

kjournald starting. Commit interval 5 seconds

EXT3 FS on dm-0, internal journal

EXT3-fs: mounted filesystem with ordered data mode

Podemos, agora, verificar o dipositivo montado:

debian:~# df -h

Sist. Arq.	Tam	Usad	Disp	Uso%	Montado em
/dev/sda1	3,8G	402M	3,2G	12%	/
tmpfs	94M	0	94M	0%	/dev/shm
/dev/mapper/vg00-lv00	689M	17M	638M	3%	/dados

Para efetuar a montagem de modo automático no momento do boot, basta edita o arquivo /etc/fstab. Ele deverá ficar parecido com o sequema abaixo (somente a última linha nos interessa):

# /etc/fstab: static file system information

# <file system> <mount point> <type> <options> <dump> <pass>

proc /proc proc defaults 0 0

/dev/sda1 / ext3 defaults,errors=remount-ro 0 1

/dev/sda5 none swap sw 0 0

/dev/hdc /media/cdrom0 iso9660 ro,user,noauto 0 0

/dev/fd0 /media/floppy0 auto rw,user,noauto 0 0

# Dispositivo LVM

/dev/vg00/lv00 /dados ext3 defaults 0 2

Após adicionar o volume no arquivo /etc/fstab, salvar e sair do editor, digite mount -a. Se não aparecer nenhuma mensagem de erro, o arquivo foi editado corretamente e o dispositivo reconhecido.

Redimensionando o Volume Lógico

Aumentado o tamanho do volume lógico

Em um determindao momento da administração de nossos servidrores, o espaço de armazenamento torna-se escasso. Com o uso do LVM isto é superado facilmente.

Para redimensionar o tamanho do volume lógico, alguns passos são necessários e, estes, devem ser executados com a máxima cautela e precisão “cirúrgica”! Um erro na sequência dos comandos abaixo, e seu volume lógico pode ir para o “espaço”! Você foi avisado!

Pirmeiro devemos desmontar o volume lógico do seu ponto de montagem:

debian:~# umount /dados

Com o volume desmontado, devemos executar a ferramenta lvextend, e com ela, indicar o quanto quremos acrescer o tamanho do volume lógico. Como exemplo, irei aumentar o tamanho do volume em mais 150MB.

debian:~# lvextend -L +150M /dev/vg00/lv00

Extending logical volume lv00 to 850,00 MB

Logical volume lv00 successfully resized

A opção -L do lvextend funciona de duas maneiras:

Se omitido o sinal de “+”, o valor a ser acrescentado é o valor original do volume, mais o valor a ser acrescido. Por exemplo: O nosso volume possui 700MB de tamanho. Para alcançarmos o tamanho de 850MB, teríamos que colocar o comando da seguinte maneira:

lvextend -L850MB /dev/vg00/lv00

Ou seja. O valor para o opção -L seria os 700MB do valor atual, mais os 150MB que seriam acrescido.
Com a opção -L +<valor>, basta colcarmos o valor a ser acrescido.

Após o comando de extensão do volume, deve ser executado a ferramenta de verificação do sistema de arquivos – o fsck.

debian:~# fsck.ext3 -f /dev/vg00/lv00

e2fsck 1.37 (21-Mar-2005)

Pass 1: Checking inodes, blocks, and sizes

Pass 2: Checking directory structure

Pass 3: Checking directory connectivity

Pass 4: Checking reference counts

Pass 5: Checking group summary information

/dev/vg00/lv00: 11/89664 files (0.0% non-contiguous), 6929/179200 blocks

Por último, temos que executar a ferramenta de redimensionamento do sistema de arquivos – resize2fs.

debian:~# resize2fs /dev/vg00/lv00

resize2fs 1.37 (21-Mar-2005)

Resizing the filesystem on /dev/vg00/lv00 to 217600 (4k) blocks.

The filesystem on /dev/vg00/lv00 is now 217600 blocks long.

Agora é só montar o volume já redimensionado e verificar o seu tamanho:

debian:~# mount /dev/vg00/lv00 /dados

kjournald starting. Commit interval 5 seconds

EXT3 FS on dm-0, internal journal

EXT3-fs: mounted filesystem with ordered data mode

debian:~# df -h

Sist. Arq.	Tam	Usad	Disp	Uso%	Montado em
/dev/sda1	3,8G	402M	3,2G	12%	/
tmpfs	94M	0	94M	0%	/dev/shm
/dev/mapper/vg00-lv00	838M	17M	779M	3%	/dados

Por causa do uso do LVM, o sistema dearquivos perde um pouco de sua capacidade.

Adicinando PVs ao VG

A medida em ocupamos o espaço no volume lógico, surge a necesidade de se adicionar mais dispositivos ao volume. Esta é a grande vamtagem do LVM, a adição de dispositvos após o LVM estar configurado e funcionando (em operação).

Para adicionar um novo dispositivo no volume, primeiro, devemos desmontar o LV:

debian:~# umount /dados

Com o volume desmontado, temos que criar o PV com a nova partição:

debian:~# pvcreate /dev/sdb3

Physical volume “/dev/sdb3” successfully created

Devemos agora adicionar o novo PV ao VG do volume que estamos utilizando. O comando para isto é o vgextend.

vgextend <VG> <PV>

debian:~# vgextend vg00 /dev/sdb3

Volume group “vg00” succesfully extended

Podemos agora verficar as alterações no VG:

debian:~# vgdisplay -v vg00

Using volume group(s) on command line

Finding volume group “vg00”

- - - Volume group - - -

VG Name vg00

System ID

Format lvm2

Metadata Areas 3

Metadata Sequence No 4

VG Access read/write

VG Status resizable

MAX LV 0

Cur LV 1

Open LV 0

Max PV 0

Cur PV 3

Act PV 3

VG Size 1,42 GB

PE Size 64,00 KB

Total PE 23324

Alloc PE / Size 13600 / 850,00 MB

Free PE / Size 9724 / 607,75 MB

VG UUID h0TWlH-Wpka-5FWF-UZt4-U8Rx-ZpLb-wkMLMs

- - - Logical volume - - -

LV Name /dev/vg00/lv00

VG Name vg00

LV UUID v333hu-3BJM-m4o0-t4Uy-caY4-KNDv-GPT4sY

LV Write Access read/write

LV Status available

# open 0

LV Size 850,00 MB

Current LE 13600

Segments 2

Allocation inherit

Read ahead sectors 0

Block device 254:0

- - - Physical volumes - - -

PV Name /dev/sdb1

PV UUID WFe6vb-p5UX-1KNH-Jk5A-RI3n-gk6z-e7RtyV

PV Status allocatable

Total PE / Free PE 7774 / 0

PV Name /dev/sdb2

PV UUID t2HFVs-lK24-HWsH-1N97-K0Tk-zoTJ-M01ksq

PV Status allocatable

Total PE / Free PE 7775 / 1949

PV Name /dev/sdb3

PV UUID CCc1Fc-pTpd-sUxV-oOJe-ujgA-zrSP-K9fr9S

PV Status allocatable

Total PE / Free PE 7775 / 7775

Temos agora três PV em nosso volume. É só aumentar o tamanho do LV para poder usufruir do novo dispositivo adicionado.

Reduzindo o volume lógico

Pode parecer incoerente diminuir a capacidade de armazenamento de um dipositivo LVM. Mas pode acontecer. E você deve estar preparado. Neste caso, pode-se, somente, dimunuir o tamanho do LV, ou até mesmo retirar do volume um dispositivo que não esteja sendo utilizado.

ATENÇÃO: O processo de redução é feito de forma um pouco diferente da de aumento do LV.

Diminuindo o volume lógico

Primeiro temos que desmontar o LV:

debian:~# umount /dados

A primeira ferramenta a ser utilizada é o resize2fs. Neste caso, temos que passar ao resize2fs o quanto queremos de tamanho final para o nosso dispositivo LV. Este paramêtro deve ser passado em tamanhos de bloco – 1000 (mil) blocos equivalem a 1MB.

Vamos reduzir o nosso LV para 500MB - 500000 (500 mil blocos).

debian:~# resize2fs /dev/vg00/lv00 500000

resize2fs 1.37 (21-Mar-2005)

The containing partition (or device) is only 263376 (4k) blocks.

You requested a new size of 500000 blocks.

Podemos, agora, diminuir o tamanho do volume utilizando a ferramenta lvreduce.

Esteja ciente do uso desta ferramenta, pois se houver dados no espaço em que estiver sendo reduzido, este processo poderá corromper o sistema de arquivos do volume lógico.

lvreduce -L <-tamanho> <LV>

debian:~# lvreduce -L500M /dev/vg00/lv00

WARNING: Reducing active logical volume to 500,00 MB

THIS MAY DESTROY YOUR DATA (filesystem etc.)

Do you really want to reduce lv00? [y/n]: y

Reducing logical volume lv00 to 500,00 MB

Logical volume lv00 successfully resized

Repare que o tamanho passado como paramêtro para a opção -L é o tamanho final do LV.

Agora é só montar e verificar o espaço diminuído:

debian:~# mount /dev/vg00/lv00 /dados

debian:~# df -h

Sist. Arq.	Tam	Usad	Disp	Uso%	Montado em
/dev/sda1	3,8G	402M	3,2G	12%	/
tmpfs	94M	0	94M	0%	/dev/shm
/dev/mapper/vg00-lv00	489M	21M	468M	3%	/dados

Removendo dispositivos

Removendo LV

Para se remover um volume lógico, utilizamos o comando lvremove:

debian:~# lvremove /dev/vg00/lv00

Do you really want to remove active logical volume “lv00”? [y/n]: y

Logical volume “lv00” successfully removed

Removendo PVs da VG

Caso alguma PV não esteja sendo utilizada, podemos removê-la do VG.

debian:~# vgreduce vg00 /dev/sdb3

Removed “/dev/sdb3” from volume group “vg00”

OBS.: Caso a ferramenta vgreduce apresente algum problema, pode-se utilizar a opção - - removemissing.

Removendo VG

debian:~# vgremove vg00

Volume group “vg00” successfully removed

Com a VG removida, podemos utilizar as PVs livremente.

Referências:

http://www.tldp.org/HOWTO/LVM-HOWTO/

The LVM HOW-TO

http://www.conectiva.com/doc/livros/online/9.0/servidor/lvm.html

Manual do Conectiva para o LVM

Páginas man do lvm, pvcreate, ,pvscan, vgcreate, vgreduce, vgremove, vgscan, vgchange, lvcreate, lvreduce, lvremove, lvscan.

Sobre o autor:

Marcio Cantanhêde, conhecido como Marcio Katan, é Instrutor certificado Conectiva Mandriva em Administração de Sistemas, Consultor e Técnico de Suporte em Linux.

Autor do livro “Linux no Computador Pessoal com Conectiva 10” Editora Ciência Moderna

Usuário de Linux há 7 anos, a 5 aboliu o Microsoft Windows de seu computador e hoje vive feliz com o sistema GNU/Linux.

Instrutor de Redes e Linux no Rio de Janeiro

Contato:

marcio_katan@yahoo.com.br MSN: marcio_katan@hotmail.com

Cel.: 9123-7454

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Editora: Ciência Moderna

Com presença marcante nos servidores das empresas, e agora nos desktops corporativos, o sistema operacional GNU/Linux começa a travar a maior de todas as suas batalhas: a conquista do computador caseiro.
Tido como difícil de usar, este mito começa a ser quebrado com esta obra. Veremos neste livro o quão fácil é utilizar o GNU/Linux.
Tratado de forma simples e direta, o uso do sistema irá parecer brincadeira de criança. Veremos como substituir todas as funcionalidades do Windows pelo GNU/Linux. Neste existe um substitutivo para quase todos os programas que você utiliza na plataforma Microsoft.

Sumário:

Capítulo 1 – Iniciando o mundo GNU/Linux; Capítulo 2 –Instalando o Linux; Capítulo 3 – Conhecendo o Conectiva 10; Capítulo 4 – Configurações; Capítulo 5 – Instalando, removendo e atualizando programas; Capítulo 6 – Internet; Capítulo 7 – Impressão; Capítulo 8 – Multimídia e Entretenimento; Capítulo 9 – Programas Office; Capítulo 10 – Outros programas.