Gestión de volúmenes lógicos.

Autor: Joel Barrios Dueñas
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Introducción.

LVM es una implementación que consiste en un administrador de volúmenes lógicos para el núcleo de Linux. Fue originalmente escrito en 1998 por Heinz Mauelshagen, quien se basó sobre el administrador de volúmenes de Veritas, el cual solía ser utilizado en en sistemas HP-UX.

Básicamente, LVM2 permite hacer lo siguiente:

LVM carece de soporte para implementar RAID1 o RAID5, por lo que se recomienda configurar este tipo de arreglos por debajo de los volúmenes lógicos y disponer así de los beneficios de éstos.

LVM se compone de tres partes:

  1. Volúmenes físicos (pv, physical volume). Son particiones en el disco duro, con la bandera 8e. Se pueden dividir en extensiones físicas (pe o physical extents).
  2. Volúmenes lógico (lv o logical volume). Se componen de volúmenes físicos. Se pueden dividir en extensiones lógicas (le, logical extents).
  3. Grupos de volúmenes (vg o volume group). Se componen de uno o más volúmenes lógicos utilizados y volúmenes físicos sin utilizar. Son unidades administrativas donde se agrupan los recursos.

Procedimientos más comunes.

Crecer un volumen lógico a partir de espacio libre en el grupo de volumen.

El ejemplo hipotético descrito a continuación asume un escenario similar al creado tras seguir los procedimientos de instalación descritos en el documento titulado «Procedimiento de instalación de CentOS 6 con LVM».

Ejecute df con la opción -h y determine a cuál volumen lógico del sistema añadirá más espacio de almacenamiento.

df -h

La salida puede ser similar a la siguiente:

Filesystem            Size  Used Avail Use% Mounted on
/dev/mapper/vg_servidor-lv_root
                      3,0G  365M  2,5G  13% /
tmpfs                 504M   72K  504M   1% /dev/shm
/dev/sda1             202M   50M  142M  26% /boot
/dev/mapper/vg_servidor-lv_home
                       20G  174M   19G   1% /home
/dev/mapper/vg_servidor-lv_tmp
                      5,0G  139M  4,6G   3% /tmp
/dev/mapper/vg_servidor-lv_usr
                      9,9G  3,0G  6,5G  32% /usr
/dev/mapper/vg_servidor-lv_var
                       20G  314M   19G   2% /var
/dev/mapper/vg_servidor-lv_varlib
                      5,0G  225M  4,5G   5% /var/lib
/dev/mapper/vg_servidor-lv_varwww
                      5,0G  140M  4,6G   3% /var/www

En el escenario hipotético de este documento se asumirá que se añadirá más espacio de almacenamiento a el volumen lógico correspondiente a /var.

Ejecute vgdisplay para determinar la cantidad de espacio libre disponible en los grupos de volumen del sistema:

vgdisplay

La salida será similar a la siguiente:

  --- Volume group ---
  VG Name               vg_servidor
  System ID             
  Format                lvm2
  Metadata Areas        1
  Metadata Sequence No  9
  VG Access             read/write
  VG Status             resizable
  MAX LV                0
  Cur LV                8
  Open LV               8
  Max PV                0
  Cur PV                1
  Act PV                1
  VG Size               79,79 GiB
  PE Size               4,00 MiB
  Total PE              20427
  Alloc PE / Size       17920 / 70,00 GiB
  Free  PE / Size       2507 / 9,79 GiB
  VG UUID               qF1ZD0-cuzw-SVHU-aKjK-GHEr-lpta-ft9VaQ

En el escenario hipotético de este documento hay 9.79 GiB de espacio disponible, es decir están disponibles 2507 extensiones físicas de 4 MiB.

Asumiendo el caso hipotético de este documento, ejecute lvdisplay con la ruta del volumen lógico como argumento:

lvdisplay /dev/mapper/vg_servidor-lv_var

La salida sera similar a la siguiente:

  --- Logical volume ---
  LV Path                /dev/vg_servidor/lv_var
  LV Name                lv_var
  VG Name                vg_servidor
  LV UUID                Vv2tdR-yXfv-gVl1-ioc7-eezS-mrlL-P4j9ND
  LV Write Access        read/write
  LV Creation host, time localhost.localdomain, 2014-06-14 14:38:38 -0500
  LV Status              available
  # open                 1
  LV Size                20,00 GiB
  Current LE             5120
  Segments               1
  Allocation             inherit
  Read ahead sectors     auto
  - currently set to     256
  Block device           253:2

En el escenario hipotético de este documento este volumen lógico tiene una capacidad de 20.00 GiB.

Ejecute lvextend con la opción -l y +100%FREE como argumento —para solicitar se asigne el 100% de las extensiones físicas disponibles— y la ruta del volumen lógico como último argumento final:

lvextend -l +100%FREE /dev/mapper/vg_servidor-lv_var

La salida será similar a la siguiente:

  Extending logical volume lv_var to 29,79 GiB
  Logical volume lv_var successfully resized

Vuelva a ejecutar lvdisplay con la ruta del volumen lógico como argumento:

lvdisplay /dev/mapper/vg_servidor-lv_var

La salida será similar a la siguiente donde se puede ver el incremento en el tamaño del volumen lógico:

  --- Logical volume ---
  LV Path                /dev/vg_servidor/lv_var
  LV Name                lv_var
  VG Name                vg_servidor
  LV UUID                Vv2tdR-yXfv-gVl1-ioc7-eezS-mrlL-P4j9ND
  LV Write Access        read/write
  LV Creation host, time localhost.localdomain, 2014-06-14 14:38:38 -0500
  LV Status              available
  # open                 1
  LV Size                29,79 GiB
  Current LE             7627
  Segments               2
  Allocation             inherit
  Read ahead sectors     auto
  - currently set to     256
  Block device           253:2

Si el volumen lógico utiliza formato xfs, haga crecer el sistema de archivos del volumen lógico ejecutando xfs_growfs con la ruta del volumen lógico como argumento:

xfs_growfs /dev/mapper/vg_servidor-lv_var

La salida será similar a la siguiente:


meta-data=/dev/mapper/vg_servidor-lv_var isize=256    agcount=4, agsize=3276800 blks
         =                       sectsz=512   attr=2, projid32bit=1
         =                       crc=0        finobt=0
data     =                       bsize=4096   blocks=13107200, imaxpct=25
         =                       sunit=0      swidth=0 blks
naming   =version 2              bsize=4096   ascii-ci=0 ftype=0
log      =internal               bsize=4096   blocks=6400, version=2
         =                       sectsz=512   sunit=0 blks, lazy-count=1
realtime =none                   extsz=4096   blocks=0, rtextents=0
data blocks changed from 13107200 to 15728640

Si el volumen lógico utiliza formato ext4, haga crecer el sistema de archivos del volumen lógico ejecutando resize2fs con la ruta del volumen lógico como argumento:

resize2fs /dev/mapper/vg_servidor-lv_var

La salida será similar a la siguiente.

resize2fs 1.41.12 (17-May-2010)
Filesystem at /dev/vg_servidor/lv_var is mounted on /var; on-line resizing required
old desc_blocks = 2, new_desc_blocks = 2
Performing an on-line resize of /dev/vg_servidor/lv_var to 7810048 (4k) blocks.
El sistema de ficheros en /dev/vg_servidor/lv_var tiene ahora 7810048 bloques.

Vuelva a ejecutar df con la opción -h para confirmar el nuevo tamaño del volumen lógico modificado.

df -h

La salida será similar a la siguiente y deberá mostrar una cantidad mayor de espacio de almacenamiento disponible comparada con la del estado inicial.

Filesystem            Size  Used Avail Use% Mounted on
/dev/mapper/vg_servidor-lv_root
                      3,0G  365M  2,5G  13% /
tmpfs                 504M   72K  504M   1% /dev/shm
/dev/sda1             202M   50M  142M  26% /boot
/dev/mapper/vg_servidor-lv_home
                       20G  174M   19G   1% /home
/dev/mapper/vg_servidor-lv_tmp
                      5,0G  139M  4,6G   3% /tmp
/dev/mapper/vg_servidor-lv_usr
                      9,9G  3,0G  6,5G  32% /usr
/dev/mapper/vg_servidor-lv_var
                       30G  314M   28G   2% /var
/dev/mapper/vg_servidor-lv_varlib
                      5,0G  225M  4,5G   5% /var/lib
/dev/mapper/vg_servidor-lv_varwww
                      5,0G  140M  4,6G   3% /var/www

Note que este procedimiento se realizó de manera segura son el sistema en funcionamiento y sin necesidad de desmontar el volumen lógico.

Crear un volumen lógico a partir de un disco duro nuevo.

Ejecute parted para crear una nueva etiqueta en el disco duro nuevo.

parted /dev/sdb mklabel msdos

Ejecute nuevamente parted para crear una partición primaria tipo ext4, que tendrá 10240 GB (inicio en 1, fin en 10240):

parted /dev/sdb mkpart primary ext4 1 10480

Cambie el tipo de partición a LVM:

parted /dev/sdb set 1 lvm on

Para visualizar la tabla de particiones y verificar que se ha creado una partición primaria de 10240 MB, tipo LVM, ejecute lo siguiente:

parted /dev/sdb print

Lo anterior debe devolver una salida similar al al siguiente:

Model: ATA VBOX HARDDISK (scsi)
Disk /dev/sdb: 21.5GB
Sector size (logical/physical): 512B/512B
Partition Table: msdos

Numero  Inicio  Fin     Tamaño  Typo     Sistema de ficheros  Banderas
 1      1049kB  10.5GB  10.5GB  primary                       lvm

Para presentar la nueva partición ante el núcleo del sistema, ejecute partprobe del siguiente modo:

partprobe /dev/sdb1
Nota.

Si lo anterior falla, ejecute hdaparm del siguiente modo:

hdparm -z /dev/sdb

Para crear un volumen físico, ejecute pvcreate del siguiente modo:

pvcreate /dev/sdb1

Ejecute pvscan para verificar el procedimiento anterior:

pvscan

Lo anterior deberá devolver una salida similar a la siguiente:

  PV /dev/sda2   VG VolGroup00 lvm2 [53.80 GiB / 0    free]
  PV /dev/sda3   VG VolGroup01 lvm2 [8.00 GiB / 0    free]
  PV /dev/sdb1                  lvm2 [9.76 GiB]
  Total: 3 [71.55 GiB] / in use: 2 [61.79 GiB] / in no VG: 1 [9.76 GiB]

Para crear el grupo de volúmenes denominado VolDatos, ejecute vgcreate del siguiente modo:

vgcreate VolDatos00 /dev/sdb1

Ejecute vgscan para verificar el procedimiento anterior:

vgscan

Lo anterior deberá devolver una salida similar a la siguiente:

  Reading all physical volumes.  This may take a while...
  Found volume group "VolDatos00" using metadata type lvm2
  Found volume group "VolGroup00" using metadata type lvm2
  Found volume group "VolGroup01" using metadata type lvm2

Para crear un volumen lógico, denominado Datos00, perteneciente al grupo de volúmenes denominado VolDatos, asignando el 100% de las extensiones lógicas libres, ejecute lvcreate del siguiente modo:

lvcreate -l 100%FREE VolDatos00 -n Datos00

Ejecute lvscan para verificar el procedimiento anterior:

lvscan

Lo anterior deberá devolver una salida similar a la siguiente:

  ACTIVE            '/dev/VolDatos00/Datos00' [9.76 GiB] inherit
  ACTIVE            '/dev/LogVol00/LogVol01' [53.80 GiB] inherit
  ACTIVE            '/dev/LogVol01/LogVol00' [8.00 GiB] inherit

Si utiliza formato Xfs, ejecute mkfs.xfs con la ruta del volumen lógico como argumento para dar formato al nuevo volumen lógico:

mkfs.xfs /dev/VolDatos00/Datos00

Si prefiere utilizar formato Ext4, ejecute mkfs.ext4 con la ruta del volumen lógico como argumento para dar formato al nuevo volumen lógico:

mkfs.ext4 /dev/VolDatos00/Datos00

Ejecute mkdir para crear el punto de montaje /datos:

mkdir /datos

Para montar el volumen lógico en el directorio /datos, ejecute lo siguiente:

mount /dev/VolDatos00/Datos00 /datos

Ejecute df para verificar el procedimiento anterior:

df

Lo anterior deberá devolver una salida similar a la siguiente:

S.ficheros         Bloques de 1K   Usado    Dispon Uso% Montado en
/dev/mapper/VolGroup00-LogVol00
                      26351440    221008  26130432   1% /
tmpfs                   319096        88    319008   1% /dev/shm
/dev/sda1               198337     24376    163721  13% /boot
/
/dev/mapper/VolDatos00-Datos00
                      10071208    153560   9406060   2% /datos

Para que el volumen lógico se monte automáticamente al iniciar el sistema, edite el archivo /etc/fstab:

vim /etc/fstab

Añada el siguiente contenido si utiliza formato Xfs:

/dev/mapper/VolDatos00-Datos00   /datos   xfs   defaults   1 2

Añada el siguiente contenido si utiliza formato Ext4:

/dev/mapper/VolDatos00-Datos00   /datos   ext4   defaults   1 2

Desmonte y monte de nuevo el volumen lógico para verificar que todo trabaje correctamente.

umount /datos
mount /datos

Mover contenidos desde un volumen físico a otro en un nuevo disco duro.

Asumiendo que se ha realizado todo el procedimiento anterior y que el contenido actual del volumen lógico es menor al tamaño del nuevo volumen físico añadido al volumen lógico, ejecute pvmove para mover el contenido de un volumen físico a otro utilizndo como argumentos los nombres de los dispositivos a utilizar.

pvmove /dev/sda1 /dev/sdb1

Una vez terminado el movimiento, asumiendo que el tamaño del volumen físico en /dev/sdb1, es igual o mayor al del volumen físico en /dev/sda1, sólo resta eliminar /dev/sda1 del volumen lógico.

vgreduce VolGroup00 /dev/sda1

Añadir un volumen físico a un volumen lógico existente, a partir de espacio libre sin particionar en un disco duro.

Se asume un escenario donde:

Determine el espacio disponible del disco duro, ejecutando parted del siguiente modo:

parted /dev/sdb unit MB print free

Determine en qué MB comienza el espacio libre.

Para crear una nueva partición de aproximadamente 5120 MB, ejecute parted del siguiente modo:

parted /dev/sdb mkpart primary ext4 10481 15600

Nota.

Es posible que el sistema devuelva una advertencia que indica que se necesita reiniciar para que el núcleo de Linux pueda leer la nueva tabla de particiones:

Aviso: WARNING: the kernel failed to re-read the partition table on /dev/sdb (Dispositivo o recurso ocupado). As a result, it may not reflect all of your changes until after reboot.

Ignore la advertencia y continúe trabajando. De ser necesario, reinicie el sistema más adelante o bien ejecute partprobe del siguiente modo:

partprobe /dev/sdb2

Si lo anterior falla, ejecute hdaparm del siguiente modo:

hdparm -z /dev/sdb

Cambie el tipo de partición a LVM:

parted /dev/sdb set 2 lvm on

Para visualizar la tabla de particiones y verificar que se ha creado una partición primaria de 5120 MB, tipo LVM, ejecute lo siguiente:

parted /dev/sdb print

Lo anterior deberá devolver una salida similar a la siguiente:

Model: ATA VBOX HARDDISK (scsi)
Disk /dev/sdb: 21.5GB
Sector size (logical/physical): 512B/512B
Partition Table: msdos

Numero  Inicio  Fin     Tamaño  Typo     Sistema de ficheros  Banderas
 1      1049kB  10.5GB  10.5GB  primary                       lvm
 2      10.5GB  15.6GB  5119MB  primary                       lvm

Para crear un volumen físico, ejecute pvcreate del siguiente modo:

pvcreate /dev/sdb2

Ejecute pvscan para verificar el procedimiento anterior:

pvscan

Lo anterior deberá devolver una salida similar a la siguiente:

  PV /dev/sda2   VG VolGroup00 lvm2 [53.80 GiB / 0    free]
  PV /dev/sda3   VG VolGroup01 lvm2 [8.00 GiB / 0    free]
  PV /dev/sdb2                 lvm2 [4.77 GiB]
  Total: 4 [76.32 GiB] / in use: 3 [71.55 GiB] / in no VG: 1 [4.77 GiB]

Para añadir este volumen físico, que corresponde a la partición /dev/sdb2, al grupo de volúmenes denominado VolGroup00, ejecute vgextend del siguiente modo:

vgextend VolGroup00 /dev/sdb2

Lo anterior debe devolver una salida similar a la siguiente:

  Volume group "VolGroup00" successfully extended

Para asignar el 100% nuevo espacio libre disponible, provisto por el nuevo volumen físico añadido al grupo de volúmenes denominado VolGroup00, al volumen lógico LogVol00, ejecute lvextend del siguiente modo:

lvextend -l +100%FREE /dev/VolGroup00/LogVol00

Lo anterior debe devolver una salida similar a la siguiente:

  Extending logical volume LogVol00 to 31.66 GiB
  Logical volume LogVol00 successfully resized

Para cambia el tamaño del sistema de archivos y que éste utiliza el nuevo espacio libre recién asignado al volumen lógico, ejecute resize2fs del siguiente modo:

resize2fs /dev/VolGroup00/LogVol00

Lo anterior debe devolver una salida similar a la siguiente:

resize2fs 1.41.12 (17-May-2010)
Filesystem at /dev/Datos/LogVol00 is mounted on /home; on-line resizing required
old desc_blocks = 2, new_desc_blocks = 2
Performing an on-line resize of /dev/Datos/LogVol00 to 8300544 (4k) blocks.
El sistema de ficheros en /dev/VolGroup00/LogVol00 tiene ahora 8300544 bloques.

Ejecute df con la opción -h para ver el nuevo tamaño de del sistema de archivos alojado en /dev/VolGroup00/LogVol00:

df -h

Lo anterior debe devolver una salida similar a la siguiente:

S.ficheros            Size  Used Avail Use% Montado en
/dev/mapper/VolGroup00-LogVol00
                       32G  216M   30G   1% /
/dev/sda1             194M   24M  160M  13% /boot
/dev/mapper/VolDatos00-Datos00
                      9.7G  229M  8.9G   3% /datos

Quitar una unidad física a un volumen lógico.

Este procedimiento sólo es posible hacerlo si se utiliza Ext4 como formato. El formato Xfs carece de soporte para reducir tamaño del sistema de archivos. Si decide hacerlo, usted tendría que primero respaldar los datos del volumen lógico, destruir éste y volver a crearlo con el nuevo tamaño y finalmente restaurar los datos.

Antes de proceder, es importante contar con un respaldo de los datos almacenados en el volumen lógico al cual se le quitará la unidad física. Verifique que el respaldo es confiable.

Este procedimiento requiere que el volumen lógico esté sin montar. Si se trata de un volumen lógico cuyo sistema de archivos esté en uso, como /, /usr o /var, el procedimiento debe hacerse desde un disco vivo o bien utilizando el disco de instalación en modo de rescate.

Inicie el sistema con el disco de instalación en modo de rescate.

Ejecute df y desmonte todas las particiones que estén debajo del directorio /mnt/sysimage.

Ejecute fsck con la opción -f para verificar la partición a reducir.

fsck -f /dev/VolGroup00/LogVol00

Para determinar el tamaño al que debe reducirse el sistema de archivos, ejecute parted con la ruta del dispositivo correspondiente y print como argumentos:

parted /dev/sdb print

Desmonte la partición.

Ejecute pvdisplay para determinar el tamaño de las particiones /dev/sda2 y /dev/sdb2 y cuantas extensiones físicas contienen cada una.

pvdisplay /dev/sda2 /dev/sdb2

Lo anterior debe devolver una salida similar a la siguiente:

  --- Physical volume ---
  PV Name               /dev/sda2
  VG Name               VolGroup00
  PV Size               53.80 GiB / not usable 4.00 MiB
  Allocatable           yes (but full)
  PE Size               4.00 MiB
  Total PE              13772
  Free PE               0
  Allocated PE          13772
  PV UUID               jZCHg7-ub0R-kziP-hCy6-V12S-tXRm-2qXont
   
  --- Physical volume ---
  PV Name               /dev/sdb2
  VG Name               VolGroup00
  PV Size               4.77 GiB / not usable 2.00 MiB
  Allocatable           yes (but full)
  PE Size               4.00 MiB
  Total PE              1220
  Free PE               0
  Allocated PE          1220
  PV UUID               lk6bMt-3vci-yw1p-Te2w-KPot-kpje-l18cAB

Primero hay que reducir el tamaño del sistema de archivos involucrado, de modo que el nuevo tamaño sea ligeramente menor al tamaño del volumen físico que se continuará utilizando en el volumen lógico, siempre y cuando el espacio utilizado del sistema de archivos sea menor al tamaño del volumen físico que se conservara. Si se reduce el tamaño del sistema de archivos, a uno menor al del espacio utilizado por el contenido actual, se perderán todos los datos.

Asumiendo un escenario como el del ejemplo de arriba, donde el tamaño del volumen físico que se conservará es de 53.80 GB, defina 52 GB.

resize2fs /dev/VolGroup00/LogVol00 52G

Lo anterior debe devolver una salida similar a la siguiente:

Resizing the filesystem on /dev/Datos/LogVol00 to 7077888 (4k) blocks.
El sistema de ficheros en /dev/Datos/LogVol00 tiene ahora 7077888 bloques.

Vuelva a verificar el volumen lógico ejecutando fsck, del siguiente modo:

fsck -f /dev/VolGroup00/LogVol00

Asumiendo un escenario donde el volumen físico que se eliminará del volumen lógico tiene 1220 extensiones, para restar del volumen lógico estas extensiones físicas, ejecute lvresize del siguiente modo:

lvresize -l -1220 /dev/VolGroup00/LogVol00

Lo anterior le mostrará una advertencia, la cual indica que tiene un alto riesgo reducir el tamaño del volumen lógico y que es posible se pierdan todos los datos. Es precisamente por ésto que se redujo primero el tamaño del sistema de archivos.

  WARNING: Reducing active logical volume to 26.90 GiB
  THIS MAY DESTROY YOUR DATA (filesystem etc.)
Do you really want to reduce LogVol00? [y/n]:

Si el tamaño del sistema de archivos es menor al tamaño que se asignará después de eliminar las extensiones, correspondientes al volumen físico que se eliminará, puede responder con una y sin temor a perder los datos contenidos en el volumen lógico.

  WARNING: Reducing active logical volume to 26.90 GiB
  THIS MAY DESTROY YOUR DATA (filesystem etc.)
Do you really want to reduce LogVol00? [y/n]:y
  Reducing logical volume LogVol00 to 26.90 GiB
  Logical volume LogVol00 successfully resized

Para eliminar el volumen físico del grupo de volúmenes denominado VolGroup00, ejecute lo siguiente:

vgreduce VolGroup00 /dev/sdb2

Lo anterior debe devolver una salida similar a la siguiente:

  Removed "/dev/sdb2" from volume group "Datos"

Como precaución, se redujo el tamaño del sistema de archivos a una cantidad menor a la disponible en el volumen físico que se conservó. Ésto deja espacio libre que probablemente se quiera utilizar. Para cambiar el tamaño del sistema de archivos y que tome todo el espacio disponible en el volumen lógico, ejecute resize2fs del siguiente modo:

resize2fs /dev/VolGroup00/LogVol00

Lo anterior debe devolver una salida similar a la siguiente:

resize2fs 1.41.12 (17-May-2010)
Filesystem at /dev/Datos/LogVol00 is mounted on /home; on-line resizing required
old desc_blocks = 2, new_desc_blocks = 2
Performing an on-line resize of /dev/Datos/LogVol00 to 7051264 (4k) blocks.
El sistema de ficheros en /dev/Datos/LogVol00 tiene ahora 7051264 bloques.

Vuelva a verificar la partición, ejecutando fsck del siguiente modo.

fdisk -f /dev/VolGroup00/LogVol00

Monte la partición en el directorio que le corresponda y verifique que contiene datos. Al terminar reinicie el sistema y retire el disco de rescate.

Bibliografía.