LVM (Logical Volume Manager) — это инструмент управления дисковым пространством в Linux.

LVM — это прослойка абстракции между физическими дисками и файловыми системами. Дает возможность собирать логические тома люого размера из разных по объему кусков дискового пространства с разных физических дисков.

LVM (Logical Volume Manager) – подсистема операционных систем Linux, позволяющая использовать разные области физического жесткого диска или разных жестких дисков как один логический том. LVM встроена в ядро Linux и реализуется на базе device mapper.

Главные преимущества LVM – высокий уровень абстракции от физических дисков, гибкость и масштабируемость. Дает возможность на лету изменять размер логического тома, добавлять (и удалять) новые диски. Для LVM томов поддерживается зекалирование, снапшоты (persistent snapshot) и striping (расслоение данных между несколькими дисками с целью увеличения производительности).

Основные преимущества LVM:

• Динамическое изменение размера — позволяет изменять разделы на лету
• Снепшоты — мгновенные снимки состояния системы
• Объединение дисков — возможность создать один логический диск из нескольких дисков
• Миграция данных — возможностьперемещай данные между дисками без остановки сервисов
• Striping и mirroring — аналог RAID, но на программном уровне

Основной минус LVM заключается в создании дополнительного абстрактного слоя, потенциально замедляющего систему. В обычных условиях это может быть несущественно, но становится критичным при высоких нагрузках на серверы и системы. Суть проблемы в том, что даже незначительное падение быстродействия может серьезно отразиться на надежности доступа к клиентским данным.

Еще одним недостатком является то, что создание снепшотов приводит к падению производительности системы.

Также не маловажным моментом, котрый ограничивает использование LVM, выступает то, что современные файловые системы имеют множество ограничений по использованию этой системы.

В LVM применяется несколько уровнями дисковых абстракций:

• Physical Volume (PV) — физический том. Это диск или раздел диска, подготовленный для использования в LVM
• Volume Group (VG) — группа томов. Пул дискового пространства, объединяющий несколько физических томов
• Logical Volume (LV) — логический том. Виртуальный раздел, который создаётся из пространства группы томов
• Physical Extent (PE) — физический экстент. Минимальная единица распределения пространства (обычно 4MB)
• Logical Extent (LE) — логический экстент. Соответствует физическому экстенту в логическом томе

Схема выглядит так: Физические диски → Physical Volumes → Volume Group → Logical Volumes → Файловые системы.

В LVM предусмотрено три основных типа томов: последовательные, чередующиеся и зеркальные.

Последовательные тома являются стандартным вариантом в LVM. По сути, это обычные тома, не обладающие каким-либо расширенным функционалом. Они не предоставляют дополнительных преимуществ в плане надежности или производительности.

Чередующиеся (striped) тома LVM позволяют повысить скорость операций чтения/записи. Это подходящий выбор, если сохранность данных не является приоритетом, так как отказ одного диска приведет к потере всей информации, хранящейся на томе.

Зеркальные тома LVM, аналогичные RAID 1, создают идентичную копию данных на каждом диске в группе томов. Этот метод обеспечивает сохранность данных даже при выходе из строя одного из физических носителей. В случае сбоя одного диска, тома переключаются в последовательный режим, позволяя продолжить чтение данных. Однако, стоит учитывать, что такой LVM работает значительно медленнее, поскольку система выполняет многократную запись данных.

Возможные ошибки

• Забыть расширить файловую систему после расширения LV — данные перестанут быть доступными
• Снепшоты переполнили свободное пространство — основной том может стать недоступным
• Удалили не тот том — всегда необходимо перепроверять команды по нескольку раз
• Не настроен мониторинг — LVM может молчать и просто деградировать, если возникли проблемы с дисками

Полезные практики из жизни сисдаминов:

• Всегда оставлять свободное место в VG (минимум 10-15%)
• Использовать осмысленные имена для VG и LV
• Регулярно делать бекапы конфигурации LVM
• Постоянный мониторинг состояния дисков
• Тестирование процедуры восстановления на тестовых серверах

Когда использовать LVM:

• На серверах с динамически изменяющимися требованиями к дисковому пространству
• Когда нужна гибкость в управлении дисками
• Для реализации продвинутых сценариев бекапирования через снепшоты
• В средах с частыми изменениями железа

Когда можно обойтись без LVM:

• На простых серверах с фиксированными требованиями
• Когда критична каждая миллисекунда производительности
• В контейнерных средах где диски управляются оркестратором

Чтобы убедиться, что выбранные диски можно использовать для LVM, нужно ввести команду pvdisplay.

Использую указанную команду можно получить следующую информацию:

• PV Name – имя диска или раздела
• VG Name – группа томов, в которую данный диск входит (мы пока группу не создали)
• PV Size – размер диска или размера
• Allocatable – распределение по группам.
• PE Size – размер физического фрагмента. Если диск не добавлен ни в одну группу, значение всегда будет 0
• Total PE – количество физических фрагментов
• Free PE — количество свободных физических фрагментов
• Allocated PE – распределенные фрагменты
• PV UUID – идентификатор раздела

Для создания групп томов используется команда vgcreate.

Информация из листинга команды vgdisplay:

• VG Name – группа томов, в которую данный диск входит.
• Format – версия подсистемы lvm, которая используется для создание группы
• Metadata Areas – область метаданных
• VG Access – уровень доступа к группе логических томов
• VG Size – общий объем дисков, которые входят в группу
• PE Size — размер физического фрагмента
• Alloc PE / Size – распределенное пространство(количество и объем фрагментов)
• VG UUID – идентификатор группы

После того, как была создана общая группу для дисков, становится возможным создать логический том на основе этой группы. При создании тома, используется команда lvcreate.