LVM (bloková zařízení)

Obsah

LVM (skupina) »

Základní prvky LVM z hledika administrátora systému:

PV - Physical volume (fyzický disk) - Libovolné blokové zařízení: oddíl na fyzickém disku (např. /dev/hda1), celý fyzický disk (např. /dev/hda), logický disk jiné LVM skupiny, etc.
VG - Volume group - skupina disků, je výchozím prvkem pro práci s LVM. Sdružuje jednotlivá bloková zařízení do jednoho celku, v jehož rámci se pak definují a spravují logické disky.
LV - Logical volume (logický disk) - se tvoří v rámci LVM skupiny. Operačnímu systému se tyto logické disky jeví jako fyzická bloková zařízení dm-1 (..a výše).

Základním prvkem LVM z hlediska operačního systému však není skupina PV zařízení ale rozsah, neboli extent.

EXTENT: je blok dat, vymezený rozsahem ( angl. extent), který může být uložen kdekoliv na kterémkoliv PV zařízení v rámci skupiny (VG). Jeho velikost je vždy násobkem tzv. fyzického rozsahu ( Physical Extent - PE) což je nejmenší možná velikost rozsahu (extentu) v rámci skupiny - VG.

Maximální počet možných fyzických extentů (PE) je závislý na dostupné kapacitě všech fyzických blokových zařízení (PV) a nastavené maximální velikosti fyzického extentu (PE) v rámci skupiny (VG).
Pokud fyzické blokové zařízení (PV) není součástí skupiny (VG), vykazuje nulový počet fyzických extentů (PE).
Teprve po přidání fyzického blokového zařízení (PV) do skupiny (VG) se spočítá, kolik by se do jeho diskové kapacity mohlo vejít fyzických extentů, neboť jejich počet je závislý na nastavené velikosti fyzického extentu (PE) v rámci skupiny (VG).

Místo na fyzickém blokovém zařízení se ve skutečnosti neobsazuje po jednotlivých fyzických extentech, ale vždy pokud možno jako souvislý rozsah. K rozdělení rozsahu logického disku (LV) na dva či více fyzických rozsahů (PE) může dojít buď při dodatečném roztažením již existujícího logického disku (LV), nebo když přesáhne kapacitu původního fyzického blokového zařízení (PV) v rámci skupiny (VG), nebo při obsazování rozsahů, které původně zabíral jiný, již zrušený logický disk (LV).

Na výše uvedeném schématu jsou fyzické rozsahy (PE) naznačeny jako tečkované čtverečky, ale skutečné extenty (rozsahy) logických disků (LV) jsou orámovány plnou čarou a mají stejný odstín modré, jako logický disk (LV) kterému náleží. Povšimněte si, že druhý logický disk (LV) je rozdělen mezi obě fyzické blokové zařízení (PV) a je tak složen ze dvou extentů.

Příprava blokových zařízení pro začlenění do LVM skupiny

Aby bylo možné blokové zařízení do LVM skupiny začlenit, musí mít nastaven správný identifikátor. To lze zajistit buď příkazem pvcreate, nebo i (v případě diskových oddílů) nastavením přes fdisk - a to tak že se příslušnému diskovému oddílu nastaví identifikátor 8e.

Příklad demonstruje přípravu blokových zařízení pro začlenění do LVM skupiny:

fyzického IDE disku /dev/hda
prvního primárního diskového oddílu na SATA disku /dev/sda1
a RAID pole /dev/md1

stroj:~# pvcreate /dev/hda /dev/sda1 /dev/md1

Monitoring stavu blokových zařízení v rámci skupiny

pvscan

Příkaz pvscan vypisuje rychlé statistiky blokových zařízeních PV, které jsou v systému.

stroj:~# pvscan
  PV /dev/md2   VG storage         lvm2 [1,82 TiB / 0    free]
  PV /dev/md1   VG storage         lvm2 [897,40 GiB / 0    free]
  PV /dev/md3                      lvm2 [1,82 TiB]
  Total: 3 [4,52 TiB] / in use: 2 [2,70 TiB] / in no VG: 1 [1,82 TiB]

Z výše uvedeného výpisu lze vyčíst, že..

v systému jsou přítomna tři bloková zařízení typu RAID, která mají identifikátor 8e
z těchto tří zařízení jsou pouze dvě ( /dev/md1 a /dev/md2 ) součástí LVM skupiny s názvem storage
blokové zařízení /dev/md3 není prozatím součástí žádné skupiny a je prázdné (neobsahuje žádné extenty).
na ostatních blokových zařízeních které jsou ve skupině storage jsou obsazeny všechny extenty

To že jsou obsazeny všechny extenty apriori neznamená že je obsazená veškerá disková kapacita. Logické disky, které tyto extenty zabírají ve skutečnosti nemusí obsahovat žádná data.

pvdisplay

Příkaz pvdisplay je určen ke zjišťování detailnějších informací o stavu jednotlivých blokových zařízeních v rámci LVM systému.

Z následujícího výpisu se můžete oproti stručnějšímu výpisu příkazu pvscan navíc dozvědět:

jaká je velikost extentu a kolik jich lze na každé zařízení umístit
že blokové zařízení /dev/md1 má volných 92622 extentů tj. že další extenty budou v případě vytvoření dalšího logického disku, nebo zvětšení některého z již existujících umístěny právě sem.

stroj:~# pvdisplay
  --- Physical volume ---
  PV Name               /dev/md2
  VG Name               storage
  PV Size               1,82 TiB / not usable 3,95 MiB
  Allocatable           yes (but full)
  PE Size               4,00 MiB
  Total PE              476931
  Free PE               0
  Allocated PE          476931
  PV UUID               Yjsx5u-59et-62Ki-MGkX-gfcv-JJdA-cD14Qr
   
  --- Physical volume ---
  PV Name               /dev/md1
  VG Name               storage
  PV Size               897,41 GiB / not usable 3,54 MiB
  Allocatable           yes 
  PE Size               4,00 MiB
  Total PE              229735
  Free PE               92622
  Allocated PE          137113
  PV UUID               MLA3Vx-0SFS-3N1Q-t8M6-iRcY-LNOa-W8TeNp
   
  "/dev/md3" is a new physical volume of "1,82 TiB"
  --- NEW Physical volume ---
  PV Name               /dev/md3
  VG Name               
  PV Size               1,82 TiB
  Allocatable           NO
  PE Size               0   
  Total PE              0
  Free PE               0
  Allocated PE          0
  PV UUID               8eGmWs-T7rC-jE86-lYiD-3qRF-drdW-CZ9b6f

Fragmentace v rámci LVM

Přesto, že se LVM snaží udržet rozsahy pokud možno kompaktní, časem může dojít k jejich rozdělení (neboli "fragmentaci"). U fragmentovaných logických disků (LV) se sniží výkon IO operací a jediným řešením je extenty srovnat a scelit.

Jak vlastně dochází k fragmentaci v rámci LVM skupiny?

Dochází k ní především při manipulaci s logickými disky (LV) v rámci skupiny (VG). Je-li logickými disky (LV) odstraněn, použije LVM uvolněný prostor při vytvoření nového, nebo roztažení již existujícího logického disku (LV). Díky tomu časem může dojít k takovému zpřeházení a rozsekání extentů jednotlivých logických disků, jako můžete názorně vidět na níže uvedeném schématu.

V následujícím příkladu se můžete pomocí příkazu lvs dozvědět do jaké míry je fragmentován logický disk storage:

stroj:~# lvs -o +seg_pe_ranges storage
  LV    VG      Attr   LSize Origin Snap%  Move Log Copy%  Convert PE Ranges             
  data  storage -wi-ao 2,69t                                       /dev/md2:137113-476930
  data  storage -wi-ao 2,69t                                       /dev/md1:0-134612     
  data  storage -wi-ao 2,69t                                       /dev/md2:0-137112     
  data  storage -wi-ao 2,69t                                       /dev/md1:137113-229734
  vidle storage -wi-a- 9,77g                                       /dev/md1:134613-137112

Scelení rozsahů lze provést stejným způsobem, jako když se připravuje fyzické blokové zařízení (PV) pro vyřazení ze skupiny (VG). Aby se však mohly rozdělené extenty srovnat, je dobré mít k dispozici alespoň jedno volné fyzické blokové zařízení (PV) s takovou kapacitou, jakou zabírá největší logický disk (LV) ve skupině (VG).

Jak se pokud možno vyhnout fragmentaci logických disků (LV)?

Nepoužívané logické disky (LV) rušte, až když už v rámci skupiny není žádné volné místo. Pak zrušte všechny nepoužívané disky najednou.
Po odstranění logických disků (LV) proveďte scelení a přerovnání logických disků (LV), tak aby jste pak získali v rámci skupiny souvislé volné místo.
Logické disky recyklujte - tj. snažte se v maximální míře využívat již existující logické disky.
Velikost logických disků (LV) volte pokud možno takovou, aby je nebylo nutné navyšovat.

Příprava blokového zařízení na vyřazení ze skupiny - přesun dat

Pokud chceme, nebo potřebujeme vyhodit blokové zařízení PV ze skupiny VG, je třeba z něj přesunout extenty pryč. K tomu slouží příkaz pvmove.

pvmove /dev/sda