LVM: Logical Volume Manager

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Introduzione

Il Logical Volume Manager è un software a livello kernel Linux che permette una gestione ed allocazione della memoria sui supporti di memoria in modo flessibile e dinamico, ma soprattutto non limitata allo schema rigido delle partizioni.

La brillante idea da cui derivano tutte le potenzialità di questo strumento è quella di non utilizzare più le partizioni in maniera classica come definite nell'MBR ma di adoperare al posto di queste dei volumi logici virtuali creati e gestiti dall'LVM sui dispositivi assegnategli. In questa maniera, non essendo più vincolati alle partizioni, ne consegue una gestione molto più fluida dei dispositivi di memorizzazione il cui unico limite è l'immaginazione.

ATTENZIONE È buona cosa di norma avere un backup dei propri dati, questo monito vale specialmente per quando si lavora con i filesystem e le partizioni. A buon intenditore poche parole.

Vantaggi

Tra i principali vantaggi troviamo:

• Libertà di ampliare/ridurre "le partizioni" (il termina corrretto è Logical Volume);
• Possibilità di eseguire snapshot a caldo (senza dover spegnere il computer);
• Possibilità di estendere una partizione su altri supporti di memoria (modalità striped);
• Possibilità di implementare una ridondanza delle partizioni (modalità mirrored);
• Possibilità di trasferire a caldo "le partizioni" (il termina corrretto è Logical Volume) da un supporto fisico ad un altro.

Svantaggi

Si ravvisa un possibilerallentamento della velocità I/O dei supporti di archiviazione seppure molto trascurabile, una maggiore difficoltà in caso di dover recuperare dati dal disco, possibili problemi in fase di boot con alcuni boot loader.

LVM-1 o LVM-2?

Da Lenny in avanti è disponibile la versione LVM2 facilmente installabile con l'omonimo pacchetto. La compatibilità tra la versione 1 e 2 è stata mantenuta ed infatti non dovrebbero esservici problemi per una eventuale migrazione.
In questa guida si è fatto esplicito riferimento a LVM2 ma quasi tutto è replicabile in LVM1.

Ad esempio, una delle possibili differenze tra le due versioni, è il fatto che l'LVM1 permetta snapshot solo in lettura, invece nella 2 sono utilizzabili sia in lettura che scrittura.

Funzionamento

In questa sezione sono introdotti i principi elementi che compongo l'LVM ed è introdotto il funzionamento dello stesso.

La struttura base dell'LVM

Il LVM basa il proprio funzionamento sulla seguente struttura:

Volume Group (VG)

trattasi del più alto livello di astrazione che raggruppa in sé una collezione di Logical Volume e di Physical Device.

Physical Device (PD)

sono i nostri supporti di memorizzazione e possono essere di qualsiasi tipo, sia Hard Disk, sia nastri, sia memorie solide ma anche ambienti RAID, etc.

Logical Volume (LV)

l'equivalente nel nostro LVM in tutto e per tutto di quella che è una partizione su un Hard Disk. L'unica piccola differenza subito evidente è l'etichetta/label (ad es. /dev/nome-VG/nome-LV invece del canonico /dev/sda1). Come ogni normale partizione il LV può contenere un file system a nostro piacimento.

Logical Extend (LE)

seppure difficilmente avremo a che farci direttamente, i LE sono i pezzetti in cui viene suddiviso il LV in modo di poterlo allocare tra i vari PE disponibili al VG.

Physycal Extent (PE)

ad esempio, quando vogliamo aggiungere un PD al nostro VG, dobbiamo per prima cosa iniziarlo con il comando pvcreate. Questo comando altro non fa che dividere il supporto in tanti spazi in modo da poter poi creare una corrispondenza tra i LE ed i PE e così allocare lo spazio necessario per i LV.

In modo un po' stilizzato, possiamo descrivere il passaggio dal concetto di partizioni a quello di LV nel seguente modo:

  hd1    sda2      (Physical Device - partizioni)
    \     /
     \   /
    server1        (Volume Group)
     / | \
    /  |  \
   /   |   \
 Home Root  Dati   (Logical Volume)

La spiegazione di come si comporta e funziona l'LVM è già stata tratta nell'e-zine numero 5 di debianizzati.org nello sviluppo dell'articolo LVM mirror. Ecco a seguire il riporto dell'Introduzione teorica all'LVM:

LVM è l'acronimo di Logical Volume Manager, ovvero di Gestore dei Volumi Logici di Linux. Ma quindi cosa sono questi volumi logici? L'idea di fondo è di sostituire al concetto di partizione un diverso contenitore (il Logical Volume) il quale non dipende più dalle limitate informazioni contenibili nell'MBR ma, tramite le gestione del kernel Linux, si può liberamente spostare/raggruppare/estendere da un settore all'altro di ogni disco, quasi come se fosse un file o una cartella all'interno del file system. All'atto pratico la modalità di funzionamento dell'LVM può essere riassunta nel seguente modo. L'unità principale sulla quale si basa il sistema è il Volume Group. Detto VG verrà da noi dotato di una certa capacità di memoria pari alla capacità di tutti i supporti di massa che gli assegnaremo. Tali supporti possono essere dischi SATA, PATA, USB, configurazioni RAID, SSD o quant'altro e mi riferirò ad essi come Physical Device. I PD possono anche non avere alcuna partizione, seppure si consiglia di dotarli almeno di una partizione primaria siccome altri sistemi operativi, qualora non riscontrino alcuna partizione, potrebbero inavvertitamente sovrascriverli. I PD, quando sono assegnati ad un VG, sono gestiti dall'LVM suddividendo lo spazio disponibile su ognuno di essi tramite una suddivisione in unità fisiche ridotte (di default di qualche Mb) dette Physical Extent. Per questo motivo, prima di aggiungere un PD ad un VG sarà necessario inizializzarlo proprio per creare su di esso i vari PE. Quando creeremo un Logical Volume (ovvero lo spazio che useremo come "partizione") l'LVM gestirà lo spazio virtuale (logico) da noi richiesto suddividendolo in tanti Logical Extent tali da permettere di distribuire ogni LE, che altro non è che un pezzo del nostro LV, tra i PD. Questa allocazione avviene facendo corrispondere ad ogni LE un determinato PE secondo necessità. Da tale modo di spezzettare i LV ed i PD nasce tutta la potenzialità dell'LVM. Infatti, quando all'interno del nostro VG creeremo un LV l'LVM non sarà obbligato a distribuire lo spazio da noi richiesto tra i PD ma tra le PE. Pertanto sarà possibile spostare/allargare/ridurre il LV semplicemente agendo sulla distribuzione delle LE tra i PE disponibili. Ad esempio, quando in questo articolo creeremo il nostro LV in modalità mirrored, l'LVM si limiterà semplicemente a sincronizzare alcune PE di un PD con le PE del nostro secondo PD. Pertanto ad ogni coppia di PE sincronizzata corrisponderà il medesimo LE (e quindi il medesimo LV). Per chi, perso tra queste sigle, volesse maggiormente approfondire segnalo alcuni utili HOWTO [2] [3]. Chi è riuscito a seguire fin qui il discorso, ecco un grafico esemplificativo del funzionamento. In questo caso i LE sono omessi in quanto corrispondono 1:1 ai PE, ovviamente se vi ci fosse un mirror la corrispondenza tra LE e PE sarebbe 1:2 (un LV fa riferimento a due diversi spazi sui PD). Infine si osservi il LV /home, quest'ultimo è in modalità striped ovvero è in parte sul primo PD ed in parte sul secondo PD.

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Guida scritta da: Risca86 21:04, 29 mar 2010 (CEST)	Debianized 40%
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