Verständnis: Was sind logical volumes unter Linux

Haben Sie sich schon einmal gefragt, wie Sie Ihre Festplatten in Linux effizienter verwalten können? Die Antwort liegt im Logical Volume Manager (LVM). Doch was genau sind logical volumes unter Linux und wie unterscheiden sie sich von herkömmlichen Partitionierungen?

LVM, das für Logical Volume Manager steht, ist ein leistungsfähiges System zur dynamischen Verwaltung von Partitionen unter Linux. Es ermöglicht nicht nur die einfache Skalierung von Speicherbereichen, sondern bietet auch eine flexible Verwaltung mehrerer physischer Partitionen. Mithilfe von LVM können mehrere physische Partitionen zu einer Volume Group (VG) zusammengefasst werden, und innerhalb dieser VG können logical volumes (LV) erstellt werden. Diese logical volumes bieten die Flexibilität, die herkömmliche Partitionen oft nicht bieten können, insbesondere auf Servern, die auf wachsende Datenbestände dynamisch reagieren müssen.

Einige der herausragenden Merkmale von LVM umfassen die Möglichkeit, Speicherbereiche nach Bedarf zu vergrößern oder zu verkleinern, ohne den laufenden Betrieb zu unterbrechen, sowie die Fähigkeit, physische Volumes (PV) über mehrere Festplatten hinweg zu verwalten. Die Verwaltung von logical volumes erfolgt über Befehle wie `pvcreate`, `vgcreate` und `lvcreate`, während die statistische Datenabfrage durch Befehle wie `pvs`, `vgs` und `lvs` ermöglicht wird.

Wichtige Erkenntnisse

• LVM ermöglicht die dynamische Verwaltung von Partitionen über mehrere Festplatten hinweg.
• Physical Volumes (PV), Volume Groups (VG) und Logical Volumes (LV) sind die Kernelemente des LVM-Systems.
• Logical Volumes bieten mehr Flexibilität und Skalierbarkeit im Vergleich zu herkömmlichen Partitionen.
• Die Installation von LVM erfolgt typischerweise mit dem Befehl `sudo apt-get install lvm2.
• Die Verwaltung und Größenanpassung von logical volumes kann einfach im laufenden Betrieb durchgeführt werden.
• Statistische Daten können mit Befehlen wie `pvs`, `vgs`, und `lvs` abgerufen werden.
• LVM-Setups über mehrere Festplatten sollten idealerweise mit RAID (mindestens Level 1) für zusätzliche Datensicherheit implementiert werden.

Einführung in Linux Logical Volumes

Die Logical Volumes Verwaltung unter Linux erlaubt eine flexible und dynamische Handhabung von Speicherressourcen. Dieses Konzept basiert auf der Verwendung von Physical Volumes (PV), Volume Groups (VG) und Logical Volumes (LV). Durch diese Struktur werden die herkömmlichen physischen Grenzen von Speicherlaufwerken überwunden, sodass die Benutzer ihren verfügbaren Speicherplatz effizient verwalten können.

Kernel 2.6 hat den Device Mapper integriert, um LVM optimal zu unterstützen. Physical Volumes sind Blockgeräte wie Festplatten oder Partitionen, unterteilt in Physical Extents (PEs), die normalerweise 4 MiB groß sind, aber anpassbar bleiben. Eine oder mehrere Physical Volumes können zu Volume Groups kombiniert werden, was eine flexible Zuordnung von Logical Volumes ermöglicht. LVM erklärt, dass Logical Volumes in verschiedenen Formen erstellt werden können: als Lineare Volumes, Striping Volumes (ähnlich RAID 0) oder Mirroring Volumes (ähnlich RAID 1).

Die Vorteile der Logical Volumes Verwaltung unter Linux umfassen unter anderem die Anpassung der Größe ohne Neuformatierung, die dynamische Neuverteilung von Daten im Betrieb, Disk-Striping zur Leistungsverbesserung, Datenspiegelung und Volumen-Snapshots für Backups. Trotz dieser Vorteile gibt es auch einige Nachteile wie das erhöhte Ausfallrisiko bei Daten-Striping und eingeschränkten Zugang, wenn kein LVM-Support auf Live-CDs vorhanden ist.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Logical Volumes Verwaltung unter Linux durch das LVM erklärt, eine effiziente und dynamische Methode zur Speicherverwaltung bietet, die besonders in Datenzentren von großem Vorteil ist.

Grundlagen von Logical Volumes Management

Der Logical Volume Manager (LVM) wurde bereits im Linux-Kernel 2.4 im Jahr 2003 eingeführt und stellt damit eine wichtige Komponente im Bereich des Linux Volumes Management dar. Die LVM Grundlagen beinhalten die Verwaltung und Organisation von Festplatten in drei wesentliche Ebenen: Physical Volume (PV), Volume Group (VG) und Logical Volume (LV).

LVM bietet eine flexible und skalierbare Methode zur Verwaltung von Speicherplatz. Eine von LVM erstellte VG besteht aus verschiedenen PVs und kann nach Bedarf mit zusätzlichen Festplatten erweitert werden. Dies ermöglicht eine dynamische Anpassung des Speicherplatzes, ohne den Betrieb zu unterbrechen, wodurch es besonders für Serverumgebungen nützlich ist.

Ein großer Vorteil des Linux Volumes Management besteht darin, dass mehrere Festplatten zu einer einzelnen großen Partition kombiniert werden können. Dies ist besonders vorteilhaft bei Systemen wie Fedora, bei dem ein Partitionsschema mit LVM Standard ist, wenn die Partitionierung nicht manuell erfolgt.

Ein wichtiges Konzept innerhalb der LVM Grundlagen ist die Einheit der Physical Extents (PE). Eine PE ist die kleinste Speichereinheit innerhalb des LVM und in der Regel auf 4,00 MiB festgelegt. Die Gesamtkapazität einer VG kann somit durch die Anzahl der PEs und ihre jeweilige Größe bestimmt werden. Bei einem VG mit einer Größe von 3,99 GiB und einer PE-Größe von 4,00 MiB ergibt sich beispielsweise eine Gesamtzahl von 1022 PEs innerhalb dieser VG.

Die Speicherung und Verwaltung erfolgt in logischen Volumes, die die tatsächliche Arbeitseinheit darstellen und direkt vom Betriebssystem genutzt werden können. Beispielsweise wurden in einer typischen Konfiguration zwei LVs, namens data und data1, mit einer Größe von jeweils 2,00 GiB erstellt. Aktuell verwaltet das System zwei LVs und zwei PVs. Diese Struktur zeigt die Flexibilität und Effizienz beim Einsatz von LVM für verschiedene Speicheranforderungen.

Trotz dieser Vorteile gibt es auch Herausforderungen. So kann der Ausfall einer Festplatte, die Teil eines LVM-Verbunds ist, dazu führen, dass alle darauf gespeicherten Daten unbrauchbar werden. Zudem ist eine LVM-Partition schwer in eine normale Partition umzuwandeln, da dies einen kompletten Wechsel des Partitionsschemas sowie ein Backup und Wiederherstellung der Daten erfordert. Daher ist es wichtig, bei der Planung und Verwaltung von LVM-basierenden Systemen vorsichtig zu sein und regelmäßige Backups durchzuführen.

Der Einsatz von LVM ist ebenfalls eine Voraussetzung für die Verschlüsselung von Festplatten unter Linux. Mit Befehlen wie lvcreate, lvremove, vgreduce und pvremove lassen sich die verschiedenen Komponenten von LVM effizient verwalten und anpassen.

Somit bieten die LVM Grundlagen umfassende Möglichkeiten zur dynamischen Speicherplatzverwaltung und Skalierbarkeit, was sie zu einer unverzichtbaren Technologie im modernen Linux Volumes Management macht.

Was sind logical volumes unter Linux

Logical Volume Manager (LVM) fügt eine Abstraktionsschicht zwischen Festplatten, Partitionen und Dateisystemen hinzu und ermöglicht eine flexible Verteilung von Speicherplatz. Dabei spielen drei wesentliche Komponenten eine Rolle: die Physical Volumes, die Volume Groups und die Logical Volumes.

Physical Volumes (PV)

Physical Volumes (PV) sind physikalische Speichergeräte oder Partitionen, die für LVM vorbereitet worden sind. Diese repräsentieren die physischen Datenträger, die an einen Computer angeschlossen sind. Bevor sie jedoch zur Verwaltung von Partitionen genutzt werden können, müssen sie als PVs registriert werden. Dies geschieht üblicherweise mit dem Befehl

. Mit

lassen sich alle aktuell registrierten physikalischen Volumes anzeigen.

Volume Groups (VG)

Volume Groups (VG) bündeln mehrere Physical Volumes zu einem Speicherressourcen-Pool. Eine VG stellt eine Art Container dar, der die Administration und flexiblere Verteilung von Speicherplatz ermöglicht. Durch den Befehl

wird eine neue Volume Group erstellt. Zudem empfiehlt es sich, Festplatten in einem RAID (mindestens RAID Level 1) zu gruppieren, um Datenverlust bei Ausfällen zu vermeiden.

Logical Volumes (LV)

Logical Volumes (LV) werden innerhalb einer Volume Group angelegt und bieten die Flexibilität, die im traditionellen Partitionssystem nicht vorhanden ist. Diese logischen Volumes verhalten sich wie reguläre Partitionen und umfassen das Dateisystem. Sie können jedoch dynamisch erweitert oder verkleinert werden, wie zum Beispiel durch die Befehle

und

. So lassen sich Dateisysteme bei Bedarf erweitern, was durch den Befehl

bestätigt werden kann.

Durch diese Struktur von Physical Volumes, Volume Groups und Logical Volumes bietet LVM eine dynamische und effiziente Speicherverwaltung unter Linux. Das Konzept wurde erstmals um 1997 implementiert und hat sich seitdem in fast allen Unix- und Linux-Distributionen etabliert.

Vorteile von Logical Volumes in Linux

Die Verwendung von Logical Volumes unter Linux bietet zahlreiche Vorteile, sowohl für erfahrene Systemadministratoren als auch für normale Anwender. Ein wesentlicher Vorteil ist die erhöhte LVM Flexibilität im laufenden Betrieb, die durch dynamische Anpassungsmöglichkeiten realisiert wird.

Logical Volumes ermöglichen es, den Speicherplatz mehrerer Festplatten zusammenzufassen und zu einer einzigen logischen Einheit zu machen. Dies erleichtert die Verwaltung großer Datenmengen erheblich. Zudem kann der Speicher dynamisch erweitert oder verkleinert werden, ohne Neustarts oder besondere Werkzeuge wie gparted einzusetzen. Dies ist besonders nützlich für Serverumgebungen, in denen Flexibilität und Zuverlässigkeit von höchster Priorität sind.

Weiterhin bieten Logical Volumes die Möglichkeit, Snapshots zu erstellen. Diese Snapshots erleichtern die Datenwiederherstellung und unterstützen bei Testverfahren. Snapshots sind zudem vorteilhaft, wenn es um regelmäßige Backups oder Updates des Betriebssystems geht, da sie eine momentane Zustandsaufnahme des Systems erlauben.

Ein weiterer der vielen Vorteile von Logical Volumes in Linux ist die einfache Integration neuer Partitionen für zusätzliche Betriebssysteme, Testszenarien oder Backups. Diese Art der Verwaltung und Anpassung spart nicht nur Zeit, sondern minimiert auch potenzielle Fehlerquellen, die bei statischen Partitionierungen auftreten können.

Die grafischen Benutzeroberflächen für LVM bieten grundlegende Funktionen wie das Erstellen, Löschen und Anpassen von Physical Volumes, Volume Groups und Logical Volumes. Für fortgeschrittene Operationen jedoch, wie das Erweitern oder Verkleinern von Volumes in Echtzeit, ist die Kommandozeilensteuerung erforderlich. Hier sind spezifische LVM-Befehle wie

,

,

,

und

von entscheidender Bedeutung.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass für die Verwaltung und Skalierung von Speicherplatz, besonders in professionellen und Server-Umgebungen, die Nutzung von LVM unerlässlich ist. Die Flexibilität, Volumes dynamisch zu gestalten und Snapshots zu nutzen, sind nur einige der bedeutenden Vorteile von Logical Volumes in Linux.

Installation und Konfiguration von Logical Volumes unter Linux

Um die Vorteile der Logical Volumes unter Linux vollständig auszuschöpfen, beginnt der Prozess mit der LVM Installation. Hierbei ist das Paket ‚lvm2‘ unerlässlich, welches die notwendigen Werkzeuge und Dienstprogramme zur Verwaltung der Logical Volumes bereitstellt. Nach der Installation können wir mit dem Konfigurieren der LVM fortfahren.

Benötigte Pakete installieren

Der erste Schritt zur LVM Installation ist das Installieren der benötigten Pakete. Dies geschieht in der Regel mittels des Paketmanagers Ihrer Distribution. Für Debian-basierte Systeme nutzen wir:

• 1	sudo apt-get update

• 1	sudo apt-get install lvm2

Andernfalls, auf einem RPM-basierten System wie CentOS, verwenden wir:

• 1	sudo yum install lvm2

Nach der Installation können wir die Konfiguration von Logical Volumes konfigurieren, um eine effiziente Speicherlösung zu gewährleisten.

Volume Group erstellen

Nachdem die benötigten Pakete installiert sind, beginnen wir mit der Initialisierung der Physical Volumes (PV). Dies geschieht mittels des Befehls pvcreate.

1. 1	sudo pvcreate /dev/sdX

Nach der Initialisierung können wir eine Volume Group (VG) erstellen. Dieser Schritt fasst mehrere Physical Volumes zu einer Gruppe zusammen:

1. 1	sudo vgcreate meine_volume_group /dev/sdX1 /dev/sdX2

Dies ermöglicht uns, mit dem weiteren Erstellen und Verwalten von Logical Volumes (LV) fortzufahren. Es ist wichtig, dass für jedes Verzeichnis, das in einer separaten Volume sein soll, ein eigenes Logical Volume erstellt wird. So stellen wir sicher, dass unser Linux System optimal konfiguriert ist, um zukünftige Anforderungen an Speicherplatz flexibel und effizient zu managen.

Linux Disk Partitionierung mit Logical Volumes

Die Linux Disk Partitionierung mithilfe von Logical Volumes bietet eine beeindruckende Flexibilität bei der Speicherverwaltung. Durch die Nutzung von Logical Volume Management (LVM) können Administratoren physische Laufwerke oder Partitionen in Volume Groups zusammenschließen und diese als einheitlichen Speicherbereich verwenden. Eine der größten Vorteile bei der Nutzung von LVM ist die Möglichkeit, Logical Volumes unabhängig von den zugrundeliegenden physischen Volumes zu vergrößern oder zu verkleinern.

Typischerweise werden bei der Linux Disk Partitionierung mindestens zwei Partitionen erstellt, wenn LVM verwendet wird: Eine für /boot und eine für die tatsächlichen Daten (Physical Volume). Die /boot-Partition hat normalerweise eine Größe von 256 MB bis 512 MB. Logical Volumes können hierbei nicht nur für Dateisysteme, sondern auch für Swap-Speicher verwendet werden, außer für das /boot-Dateisystem.

Bei der Einrichtung einer neuen Festplatte als Physical Volume wird der Befehl

verwendet. Danach erstellt der

-Befehl eine Volume Group und bindet das angegebene Physical Volume ein. Für die Verwaltung und Überwachung der Logical Volumes und Volume Groups bieten Befehle wie

,

und

umfangreiche Optionen.

Im Verlauf der Partitionierung und Verwaltung von Logical Volumes unter Linux bieten statistische Daten wertvolle Einblicke in die Effektivität der gewählten Ansätze. Beispielsweise waren die Debian-Distributionen Jessie 8.0 und Stretch 9.0 die Grundlage für das Testen verschiedener Methoden zur Logical Volumes Partitionierung.

• Beim Einsatz von Debian Jessie 8.0 und Stretch 9.0 wurden logische Volumes erstellt und verwaltet.
• Die Partitionierung umfasste die Erstellung von zwei primären Partitionen, /boot und einem Physical Volume für LVM.
• /boot-Partitionen waren typisch zwischen 256MB und 512MB groß.

Die Fähigkeit des Logical Volume Managements, Partitionen flexibel zu verwalten und den Speicherbedarf dynamisch anzupassen, ist ein wesentlicher Vorteil in der modernen IT-Infrastruktur. Die Decision zwischen logical volumes und logical partitions hängt von den spezifischen Anforderungen und Präferenzen des Benutzers oder Systemadministrators ab.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass durch die Linux Disk Partitionierung mit Logical Volumes ein neuer Maßstab an Flexibilität und Anpassungsfähigkeit bei der Speicherverwaltung erreicht wird, was vor allem in komplexen IT-Systemen von Vorteil ist. Der gezielte Einsatz von Tools wie

und

erleichtert die Verwaltung von Logical Volumes erheblich und bietet eine solide Grundlage für eine effiziente Speicherpartitionierung.

Erstellung und Verwaltung von Logical Volumes

Die Erstellung und Verwaltung von Logical Volumes (LVs) unter Linux wird durch den Logical Volume Manager (LVM) erheblich erleichtert. Benutze ich das Werkzeug lvcreate, kann ich problemlos ein Logical Volume erstellen. Nach der Erstellung können diese LVs wie physische Partitionen genutzt werden. LVM bietet verschiedene Funktionen wie Striping, Mirroring und RAID-Unterstützung, um die Performance und Datensicherheit zu verbessern. Mehr Informationen zur Verwaltung von Speicher mit LVM finden Sie hier.

Logical Volumes erstellen

Um ein Logical Volume zu erstellen, verwende ich das Kommando lvcreate. Mit diesem Befehl lässt sich ein LV innerhalb einer Volume Group (VG) erstellen. Die erstellten LVs verhalten sich wie virtuelle Festplatten, die dynamisch verändert werden können, ohne die zugrundeliegenden physikalischen Partitionen zu beeinflussen. Der Prozess umfasst die Auswahl der gewünschten Größe und gegebenenfalls das Hinzufügen von Attributen wie Striping oder Mirroring zur Leistungssteigerung und Datensicherung.

Verwaltung von Logical Volumes

Die Verwaltung von Logical Volumes beinhaltet das Abrufen von LVM-Informationen mithilfe von Befehlen wie pvs, vgs und lvs. Diese Kommandos ermöglichen es mir, detaillierte Informationen über die Physical Volumes (PV), Volume Groups und Logical Volumes zu erhalten. Des Weiteren kann ich bestehende LVs anpassen, sei es durch Vergrößerung oder Verkleinerung der Speichergröße. Flexible Speicherverwaltung wird durch LVM ermöglicht, indem Datenblöcke auf mehrere Festplatten aufgeteilt werden, ähnlich wie bei RAID 0, allerdings ohne Datensicherheit im Falle eines Festplattendefekts.

Linux Volume Größenanpassung

Die Linux Volume Größenanpassung ist ein essenzieller Bestandteil des Logical Volume Management (LVM) Systems. Durch die Anpassung der Volumes kann die Systemkapazität flexibel erweitert oder reduziert werden, um den sich ändernden Speicheranforderungen gerecht zu werden.

Ein initialer Logical Volume Management (LVM) hat eine Größe von 4.4 GB. Um die gesamte verfügbare Diskkapazität auszunutzen, kann die Zielgröße für die LVM-Erweiterung auf 10 GB festgelegt werden. Beispielsweise beträgt die Größe der Disk /dev/vda 10.7 GB, was 10737418240 Bytes und 20971520 Sektoren entspricht. Eine andere Disk, /dev/vdb, hat eine Größe von 214.7 GB mit 214748364800 Bytes und 419430400 Sektoren.

Vor der Erweiterung lag die Dateisystemnutzung bei 48 % auf /dev/mapper/vg0-rootfs. Das Physical Volume (PV) hatte eine Größe von 4.51 GB, welche nach der Partitionierung auf 5.00 GB auf /dev/vda3 erhöht wurde. Insgesamt standen 1279 PE zum Erweitern des Logical Volumes zur Verfügung, wobei die gesamte Anzahl der PE 2433 betrug.

Mit Befehlen wie lvextend und lvreduce lässt sich die LVM Kapazität anpassen. Vor der Erweiterung betrug die Größe des Logical Volume (LV) weniger als 4.51 GiB (1154 extents), während sie nach der Erweiterung auf 9.50 GiB (2433 extents) anwuchs. Auch das Dateisystem wurde dementsprechend angepasst und erreichte eine Größe von 9.3 GB auf /dev/mapper/vg0-rootfs.

Nach dem Erweiterungsverfahren wurden die Mountpoints wie folgt genutzt:

• /: 21%
• /boot: 28%
• /data: 1%

Es ist wichtig, die korrekten Befehle und Tools zu verwenden, um die Diskkapazität sicher anzupassen. Detaillierte Anweisungen zur Größenänderung von Dateisystemen unter Linux finden Sie in diesem Leitfaden.

Linux Volume Erweiterung

Eine der größten Vorteile von LVM (Logical Volume Manager) unter Linux ist die Fähigkeit, die Größe eines Logical Volumes dynamisch anzupassen, selbst wenn sich bereits Daten darauf befinden. Dies bietet eine immense Flexibilität im Umgang mit Speicherressourcen und ermöglicht es, das Dateisystem bedarfsgerecht zu erweitern. Dieser Abschnitt beschreibt die wesentlichen Schritte zur Erweiterung eines Logical Volumes und zur Anpassung des Dateisystems.

Größe eines Logical Volumes erweitern

Um die Größe eines Logical Volumes zu erweitern, verwenden wir den Befehl

. Bevor Sie mit der Erweiterung fortfahren, müssen Sie sicherstellen, dass genügend freier Speicherplatz in der zugehörigen Volume Group vorhanden ist. Ein typischer Befehl zur Erweiterung eines Logical Volumes könnte wie folgt aussehen:

Dieser Befehl erweitert das Logical Volume um 500 Megabyte. Es ist auch möglich, die Größe auf einen bestimmten Wert zu setzen, z.B.:

Damit wird die gesamte Größe des Logical Volumes auf 2 Gigabyte gesetzt. Das Tool

bietet eine flexible und effiziente Möglichkeit, um auf veränderten Speicherplatzbedarf zu reagieren.

Dateisystem anpassen

Nachdem das Logical Volume erweitert wurde, muss auch das Dateisystem an die neue Größe angepasst werden. Dies wird üblicherweise mit dem Befehl

durchgeführt. Beispielsweise:

Für das XFS-Dateisystem verwenden wir den Befehl

:

Durch diese Befehle wird das Dateisystem auf die neue Größe des Logical Volumes ausgeweitet, sodass der zusätzliche Speicherplatz genutzt werden kann. Dieser Schritt ist unerlässlich, da die Erweiterung des Logical Volumes alleine nicht ausreicht, um mehr Speicherplatz innerhalb des Dateisystems bereitzustellen.

Mit diesen Befehlen und Schritten wird die Verwaltung und Erweiterung von Speicherressourcen unter Linux deutlich vereinfacht. Die Fähigkeit, Logical Volumes flexibel zu erweitern und Dateisysteme anzupassen, macht LVM zu einem leistungsstarken Werkzeug in der Systemverwaltung.

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Mark

Mark ist IT-Administrator beim EDV-Dienstleister Biteno GmbH und schreibt außerdem für die Redaktion von Text-Center.

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