Управление логическими томами в операционной системе Linux - LVM - Logical Volume Manager. Определение, описание.

Статья объясняет концепцию и назначение LVM в Linux.

LVM - Logical Volume Manager - это менеджер логических томов, она же - система разбивки и управления накопителями информации.

Это способ организации накопителей информации в операционной системе Linux, при котором все накопители информации в системе могут быть объединены в один или несколько пулов (хранилищ), из которого можно выделить логические диски (разделы, тома) для уже непосредственного хранения информации и, которые можно отформатировать под нужную файловую систему (из тех, которые поддерживаются Linux).

LVM реализован на уровне ядра Linux.

LVM состоит из трех элементов:

Physical Volume (PV) - физический том. Собственно сам накопитель информации (твердотельный или жесткий диск). Физических томов может быть сколь угодно много.

Команды менеджера для работы с физическими томами имеют вид pvcmdname.

Volume Group (VG) - группа (пул) физических томов. Представляет собой логическое хранилище, которое может включать в себя как один физический том, так может объединять и несколько. Группа томов работает как единый накопитель информации.

Группу физических томов можно как создать заново, так и дополнять ее установкой новых накопителей в систему. Группа томов может быть как одна, так и несколько групп, в зависимости от потребностей. Например, в некоторых серверах виртуализации присутствуют две группы накопителей: в одной - только SSD, а в другой - только HDD.

Команды менеджера для работы с физическими томами имеют вид vgcmdname.

Logical Volume (LV) - логический том (раздел). Представляет собой часть выделенного пространства из группы физических томов. В операционных системах семейства MS Windows такие логические тома выделяются путем разбивки физических томов. Логические тома не имеют порядковых номеров или букв (как в Windows), но могут иметь свое имя.

Команды менеджера для работы с физическими томами имеют вид lvcmdname, либо lvmcmdname.

В концепции LVM минимальная единица информации, которой можно оперировать, проводя манипуляции с томами - это extent (экстент). Это блок данных имеющий определенный размер, который может быть установлен как вручную, так и автоматически. По умолчанию размер экстента равняется 4 MiB. 1 экстент - это минимальный объем информации, который может быть выделен для создания логического раздела.

Physical Extent (PE) - физический экстент. Минимальная единица информации, назначенная для физического тома.

Logical Extent (LE) - логический экстент. Минимальная единица информации, назначенная для логического тома.

Исходя из структуры LVM можно сделать один важный вывод: логические диски (разделы) в операционной системе Linux создаются не путем разбиения отдельных накопителей информации, а путем разбиения группы этих накопителей. Например, можно создать один логический диск, который будет единственным в системе, но фактически может состоять из нескольких физических накопителей (как SSD, так и HDD), которые будут видны как один диск. В операционных системах MS Windows (и когда-то DOS) логические диски создаются только путем разбивки отдельных накопителей.

Преимущества LVM:

- возможность увеличить объем существующего пула дисков (и объем логических дисков, созданных в пуле) за счет добавления новых накопителей информации в пул.

- возможность проводить различные манипуляции с логическими томами без остановки или нарушения работы операционной системы и приложений. Например, можно в фоновом режиме перенести логически том с одного физического тома (HDD) на другой (SSD).

- возможность организации программного RAID-массива при объединении в группу двух или более физических томов. Например, RAID1, который обеспечивает зеркалирование записываемой информации на два накопителя в группе, что обеспечивает избыточность информации и, следовательно, надежность ее хранения.

- возможность сохранять снимки (snapshots) состояния логических томов для того, чтобы их можно было восстановить при необходимости. Например, снимок логического тома можно сделать перед какой-либо манипуляцией с ним. И если случится крах тома, то можно будет восстановить его состояние до изменения из снимка.

Недостатки LVM:

- сложность настройки томов,

- потеря всей информации в случае выхода из строя хотя бы одного физического тома в пуле.