Подключение нового диска к Linux, создание LVM-разделов, монтирование

В статье рассмотрен порядок создания логического раздела на новом жестком диске в операционной системе Linux. В качестве ОС выступает CentOS 8.4 на физическом сервере. Используются два накопителя: SSD NvME на 512 Гб и SATA HDD на 1 Тб.

1. Создание разделов

1.1 Создание на этапе установки системы

1.2 Подключение нового накопителя к уже работающей системе

     1.2.1 Инициализация нового накопителя

     1.2.2 Создание группы физических томов

     1.2.3 Создание логических томов

     1.2.4 Форматирование логического тома

     1.2.5 Монтирование логического тома

2. Команды для работы с разделами
3. Ссылки

1. Создание разделов

Логические диски можно создать как на этапе установки Linux, так и в уже установленной системе.

Для создания логических дисков и управления ими можно использовать как консольную утилиту, так и приложение с графическим интерфейсом.

Собственно порядок:

1.1 Создание на этапе установки системы

1. Создание Volume Group - группы физических томов (накопителей).

Параметры Volume Group:

Name: можно задать имя группе томов.

RAID Level: опция доступна, если в группу томов объединяется хотя бы два физических тома (накопителя).

Encrypt: шифрование логического тома.

Size Policy: Automatic, Fixed, As large as possible - политика определения объема.

2. Создание Logical Volume - логических томов.

Некоторые параметры Logical Volume:

а) Форматы логических томов:

- LVM: при таком способе создания можно изменять размер получившегося тома, когда он уже смонтирован и используется программами, без прерывания и каких-либо нарушений в работе системы.

- LVM Thin Provisioning: Тонкое (деликатное) выделение места. Создается логический раздел с указанным объемом. Однако, в отличие от LVM, созданный раздел не занимает сразу весь объем в Volume Group. Объем логического раздела начинает расти по мере роста количества данных в нем.

- Standard Partition: создается раздел с фиксированным объемом, который можно поменять только тогда, когда раздел не используется.

- RAID: данный способ доступен, если в группе физических томов есть хотя бы два накопителя. Возможно задать функционирование логического раздела в различных режимах RAID (функционирование обеспечивается программным путем на уровне ядра ОС).

1.2 Подключение нового накопителя к уже работающей системе

Для начала приведу команду, которая показывает информацию о всех накопителях информации, которые есть в системе: lsblk

Можно видеть названия физических томов (nvme0n1 и sda), наличие или отсутствие разделов на них. Типы разделов (стандартный - part, или lvm) их вложенность и размеры.

По информации, которую нам дала команда lsblk, можно увидеть, что два раздела имеют формат Standard Partition. Эти разделы содержат загрузчик Linux, который не может работать с LVM разделами.

1.2.1 Инициализация нового накопителя

В систему был добавлен новый HDD на 1 Тб. Необходимо на его основе сделать новую группу томов.

sudo pvdisplay - команда показывает накопители, доступные для объединения в группу томов - Volume Group (VG). В результате выполнения видно, что пока доступен один накопитель.

Также есть еще команда sudo pvscan, отображающая список инициализированных физических томов, но без подробностей.

sudo pvcreate /dev/sda - инициализация нового накопителя (физического тома) в менеджере LVM. sda - это имя нового накопителя, которое дала ему операционная система. Буква 'a' обозначает порядковый номер накопителя. Если подключить следующий, то имя его будет уже sdb. Также стоит отметить, что названия накопителей с интерфейсом M.2 начинаются с nvme (по имени протокола взаимодействия с ними). Все накопители информации, подключенные к системе, собираются в папке /dev/

Если вдруг подключается накопитель, который уже имеет разделы, то после попытки его инициализировать появится сообщение, означающее, что диск уже содержит разделы.

Перед инициализацией их нужно убрать.

Для того, чтобы убрать разделы, можно воспользоваться существующей утилитой fdisk. Как убрать с ее помощью разделы, я описывать не буду, т.к. разобраться с утилитой можно за несколько минут. Отмечу лишь, что запускать ее нужно от sudo.

Повторная попытка инициализации накопителя (sudo pvcreate /dev/sda) после удаления на нем старых разделов удалась.

После инициализации можно увидеть (sudo pvdisplay), что доступно уже два накопителя.

Процесс инициализации представляет собой запись в начало физического тома заголовка со служебной информацией, необходимой для дальнейшего использования накопителя.

Параметры физического тома:

PV Name - название физического тома

VG Name - название группы томов, в которой состоит физический том

PV Size - размер

Allocatable - возможность выделить свободное пространство

PE Size - размер физического экстента

Total PE - общее количество физических экстентов

Free PE - количество свободных физических экстентов

Allocated PE - количество задействованных экстентов

PV UUID - уникальный идентификатор физического тома

1.2.2 Создание группы физических томов

sudo vgcreate hddgroup /dev/sda - создаем группу томов с именем hddgroup с единственным накопителем sda

sudo vgcreate hddgroup /dev/sda /dev/sdb /dev/sdc - команда может быть такой, если требуется включить в группу несколько накопителей (3 в данном примере).

vgdisplay - команда, которая покажет нам информацию о всех существующих группах томов.

Параметры группы томов:

VG Name - название группы томов

System ID - идентификатор системы, которой принадлежит данная группа. Назначается для исключения случаев использование группы другими системами (хостами). Группа томов с установленным свойством System ID может использоваться только той системой, которой этот идентификатор принадлежит. Если System ID не установлен, то группа может использоваться любым хостом. Максимальная длина значения - 128 символов.

Format - версия менеджера LVM, создавшего группу.

Metadata Areas - количество областей с метаданными.

Metadata Sequence No - номер последовательности метаданных.

VG Access - уровень доступа к группе. Для чтения, для записи, для чтения и записи.

VG Status - расширяемость размера группы.

MAX LV - максимальное количество логических дисков, которое может быть в группе. Задается при создании группы.

Cur LV - текущее количество логических томов в группе.

Open LV - количество открытых логических томов.

Max PV - максимально возможное количество физических томов, составляющих группу. Задается при создании группы.

Cur PV - текущее количество физических дисков в группе.

Act PV - количество активных физических томов.

VG Size - размер группы.

PE Size - размер физического экстента.

Total PE - количество физических экстентов.

Alloc PE / Size - количество задействованных (распределенных) физических экстентов и их суммарный объем.

Free PE / Size - количество свободных физических экстентов и их суммарный объем.

VG UUID - уникальный идентификатор группы томов.

1.2.3 Создание логических томов

Виды логических томов по способу записи данных в них:

Linear Volume - линейный том. Это традиционный том, данные которого записываются последовательно.

Striped Volume - чередующийся том. Данные записываются одновременно на 2 или более физических тома. Это может способствовать ускорению чтения/записи данных. Чередующийся том аналогичен RAID уровня 0 по результату работы. Количество полос записи, их размер и прочие параметры задаются при создании тома. Количество полос не должно превышать количества физических томов.

Mirrored Volume - зеркальный том. Аналогичен RAID уровня 1, при котором данные записываются одновременно (и прозрачно для пользователя) на два физических тома. Таким образом обеспечивается надежность хранения данных. Если вдруг один из накопителей выйдет из строя.

Существует большое количество способов создания логических томов и описать их все в одной статье не представляется возможным. В данном случае была применена такая команда:

lvcreate -l 100%FREE -n 1Tb_vol hddgroup - создается линейный (ключ -l) логический том с именем "1Tb_vol" (ключ -n позволяет задать имя логического тома), который займет 100% свободного места в группе томов с именем "hddgroup".

lvdisplay - команда показывает все существующие логические разделы в системе, среди которых можно наблюдать только что созданный том:

Параметры логического тома:

LV Path - путь к служебному файлу раздела /dev/название_группы/название_тома.

LV Name - название логического тома.

VG Name - название группы томов.

LV UUID - идентификатор логического тома.

LV Write Access - режим доступа к тому: чтение, запись, чтение/запись.

LV Creation host, time - название хоста, создавшего раздел.

LV Status - статус доступности (available/unavailable: доступен/недоступен).

# open -

LV Size - размер тома.

Current LE - количество логических экстентов (минимальная единица информации в LVM), составляющих раздел.

Segments - количество сегментов.

Allocation - распределение.

Read ahead sectors - количество секторов для упреждающего чтения.

- currently set to - количество секторов для упреждающего чтения установленное в данный момент.

Block device - блочное устройство.

1.2.4 Форматирование логического тома

mkfs.xfs /dev/hddgroup/1Tb_vol - форматируем наш том под файловую систему xfs. В результате можно видеть параметры, которые были применены при форматировании.

1.2.5 Монтирование логического тома

Для использования готового логического тома, его нужно присоединить на какую-нибудь папку (смонтировать).
Монтирование может быть как временным (до перезагрузки системы), так и постоянным.
Разовое монтирование выполняется командой mount и выглядит так: mount /dev/vg01/lv01 /mnt
Постоянное монтирование выполняется внесением соответствующей записи в файл /etc/fstab.
Выполним постоянное монтирование, внесем запись в указанный файл:

UUID=5899e971-7749-49b5-b744-6bcd3af39fe8 /home/1t_data xfs defaults 0 0

Для выполнения монтирования можно перезапустить систему, а можно выполнить команду mount -a, где ключ -a указывает выполнить монтирование в соответствие с записями в /etc/fstab

Элементы записи:

UUID=5899e971-7749-49b5-b744-6bcd3af39fe8 - уникальный идентификатор тома, который можно смонтировать. Можно было бы указать путь к логическому тому (/dev/hddgroup/1Tb_vol), но дело в том в силу разных причин имя тома, путь к нему могут поменяться, а вот его идентификатор - нет. Это гарантирует монтирование нужного том в любом случае.

/home/1t_data - путь к папке, в которую будет смонтирован том. Важно, чтобы права доступа к ней были настроены для того пользователя, от имени которого будут работать программы, которые будут записывать на данный том свои данные.

xfs - тип файловой системы монтируемого раздела

defaults - блок параметров монтирования. defaults означает использование таких параметров, как rw, suid, dev, exec, auto, nouser, async

  rw - раздел монтируется для чтения и записи

  suid - разрешить выполнение программ с флагом suid от имени другого пользователя. Это такие программы, которые требуют права суперпользователя для своего выполнения. Наличие флага suid не требует авторизовываться под суперпользователем, или ставить префикс sudo.

  dev - интерпретировать блочное устройство на файловой системе.

  exec - на разделе можно выполнять двоичные файлы (запускать программы).

  auto - автомонтирование при загрузке системы.

  nouser - запрещает монтирование от лица обычного пользователя.

  async - все операции чтения/записи проводятся асинхронно.

0 - проверка раздела на ошибки перед монтированием (0 - не проверять, 1 - проверять в первую очередь (перед остальными), 2 - проверять в конце).

0 - флаг необходимости создания резервной копии (0 - нет необходимости, 1 - есть необходимость).

2. Команды для работы с разделами, которые применялись по ходу статьи

lsblk - информация о имеющихся дисках и их разделах
blkid - показывает все UUID, присвоенные логическим, или физическим томам, а также их группам.

Команды LVM:

pvcmdname - шаблон названия команды для работы с физическими томами.
vgcmdname - шаблон названия команды для работы с группами физических томов.
lvcmdname, либо lvmcmdname - шаблон названия команды для работы с логическими томами.

pvdisplay - команда показывает накопители, доступные для объединения в группу томов - Volume Group (VG).
pvcreate - инициализация нового накопителя (физического тома) в менеджере LVM.
pvscan - команда, отображающая список инициализированных физических томов, но без подробностей.

vgdisplay - информация о существующих группах томов.
vgcreate - создание группы томов.

lvdisplay - информация о существующих логических томах.
lvcreate - создание нового логического тома.

mkfs - создание файловой системы.

3. Ссылки

https://losst.ru/sozdanie-i-nastrojka-lvm-linux - Создание и настройка LVM linux

https://habr.com/ru/post/277663/ - Что нам стоит LVM построить (принцип работы, производительность, Thin Provision)

https://www.dmosk.ru/instruktions.php?object=lvm - Как работать с LVM

http://manpages.org/lvmsystemid/7 - LVM system ID

https://help.ubuntu.ru/wiki/fstab - Файл fstab