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LVM - Logical Volume Management unter Linux

Dirk Markwardt

Technische Universität BraunschweigInstitut für Betriebssysteme und

Rechnerverbund

Februar 2002

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Gliederung• Motivation• Ausweg: LVM• Aufbau eines Systems mit LVM• Limitierungen• Features• Benchmark• Fazit• Quellen

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Motivation• Festplatten werden in Partitionen

aufgeteilt– starre Einteilung bei Installation des

Betriebssystems– nachträgliche Änderungen sehr aufwändig– Größe der Festplatte ist maximale

Partitionsgröße

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Ausweg: LVM• LVM fügt zusätzliche Abstraktionsebene

zwischen dem Speichermedium und den Blockdevices des Betriebssystems ein– ermöglicht flexiblere Speicherverwaltung– bietet zusätzliche Features

• Implementation durch Heinz Mauelshagen• Konzept ist unter kommerziellen Unix-

Derivaten seit längerem verfügbar– Konzepte sehr ähnlich, jedoch unter anderen

Namen

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Aufbau eines Systems mit LVM

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Aufbau eines Systems mit LVM(2)• Festplatten sind Physical Volumes (PV)

– Aufteilung in Physical Extends (PE)• PVs werden einer Volume Group (VG)

zugeordnet– Eine VG stellt damit eine logische Festplatte dar

• Aus der VG werden Logical Volumes (LV) gebildet– LVs entsprechen den Partitionen– LVs bestehen aus Logical Extends (LE)

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Limitierungen• Maximal 65534 PEs in einem PV• Maximal 65534 LEs pro LV• Größe eines PEs von 8 KB bis 16 GB• Maximale LV-Größe 512 MB bis 2 Terabyte

oder 1 Petabyte (architekturabhängig, abhängig von der PE-Größe)

• Maximal 99 VGs mit insgesamt 256 LVs• Defaults erlauben LVs mit max. 256 GB

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Features• Erhöhte Flexibilität bei der Verwaltung des

Festplattenspeichers– nachträgliche Größenänderungen– Sprechende Devicenamen: /dev/webspace/ibr

anstatt /dev/hdc2– Speicherzuteilung erst bei Bedarf– LVs können größer als eine einzelne Festplatte

sein– keine Probleme durch Neuvergabe von Geräte-IDs

• Snapshots, Striping, Verschieben von PVs

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Größenänderungen• ... einer VG erfolgen durch Hinzufügen

oder Entfernen von PVs• ... eines LV erfolgen durch Hinzufügen

oder Entfernen von LEs• können im laufenden Betrieb erfolgen

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Snapshot• ist Read-Only-Kopie eines LV zu einem

bestimmten Zeitpunkt– Anwendung: Datensicherung, temporäre

Sicherheitskopie– realisiert mittels Copy-

on-Write– nach Benutzung werden

Snapshots wiedergelöscht

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Striping• LEs eines LV werden gleichmäßig auf 2

oder mehr Festplatten verteilt– Geschwindigkeitssteigerung durch

gleichzeitige Nutzung der Platten

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Verschieben von PVs• Benutzte PEs eines PV können auf andere

PVs der gleichen VG verschoben werden– leere PVs können aus einer VG entfernt

werden– Migration auf andere Speichersysteme einfach

möglich

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Dateien und Programme• Verwaltungstools von LVM haben konsistente

Namensgebung– alle Tools für Operationen auf Physical Volumes

beginnen mit „pv“ usw...– alle Befehle zum Erzeugen enden auf „...create“

usw...• Sicherheitskopien der Volume Group Descriptor

Area (VGDA) sind in /etc/lvmconf gespeichert– vergleichbar mit Sicherheitskopie der Partitionstabelle– Sicherheitskopien werden automatisch erzeugt

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Benchmark• Testsystem: Pentium II 400, 128 MB• Testplatten: 2x 2GB SCSI an Adaptec Fast-

SCSI-Adapter• Test mit Bonnie

– Messungen im Dateisystem mit einer Datei– Dateigröße 512 MB wegen Cache des Kerns

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Benchmark (2)

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

10000

Normal LVM LVM mit Striping RAID 0 LVM auf RAID 0

KB/sek lesen

schreiben

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Auswertung• LVM ist gegenüber normaler

Partitionierung nur unwesentlich langsamer

• Striping kann die Geschwindigkeit nahezu verdoppeln (bei zwei Festplatten)– natülich abhängig von der Anwendung

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Fazit• LVM bietet Features wie Snapshots,

Striping, flexible Größenzuordnungen, unkomplizierte Größenänderungen,...– dabei ist das System nur geringfügig

langsamer als direkte Zugriffe auf eine Partition

• Benutzung von LVM kann sich auch bei kleineren Systemen lohnen

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Quellen, Literatur• LVM für Linux: http://www.sistina.com/lvm• The Logical Volume Manager von Michael

Hasenstein: http://www.suse.de/de/support/whitepapers/ lvm/index.html

• Bonnie Festplattenbenchmark: http://www.textuality.com/bonnie