Ridimensionare volumi LVM
Un’esigenza analoga, su un filesystem partizionato in 3 parti in maniera canonica, è un mezzo incubo perché il ridimensionamento della partizione centrale prevede un discreto numero di salti mortali per manenere la contiguità e per non rischiare di lasciare buchetti inutilizzabili fra una partizione e l’altra.
- 1. Cose che è bene ricordare quando si manipolano i volumi logici
- 2. Scenario 1: Estensione e riduzione di volumi logici
- 2.1. Step 0: curiosità
- 2.2. Step 1: Smontare i dischi
- 2.3. Step 2: Riduzione del filesystem
- 2.4. Step 3: Ridimensionare i volumi logici
- 2.5. Step 4: Estendere il volume logico
- 2.6. Step 5: Bonus
- 3. Scenario 2: Estensione e riduzione di gruppi di volume
- 4. Conclusione
Provo a buttare giù due righe su quello che mi verrebbe di fare:
- riduco la prima partizione
- riduco la terza partizione
- sposto la terza partizione fino alla fine del disco
- sposto la seconda partizione fino alla fine della prima partizione
- estendo la seconda partizione fino alla fine della prima
Tutto questo tenendo presente che l’unità minima allocabile è il blocco (512 bytes) e che l’operazione che mi fa più paura è il move della partizione. parted non ha un comando “move” diretto. La procedura richiede di calcolare i nuovi settori, spostare i dati e aggiornare la tabella delle partizioni.
Senza una GUI come quella di gparted, bisogna farsi letteralmente i conti con carta e penna prima di agire e c’è il rischio, comunque molto alto, di commettere errori che sarebbero disastrosi.
LVM, al confronto, è una boccata d’ossigeno.
LVM dà la possibilità di ridimensionare volumi in maniera più semplice rispetto al partizionamento più tradizionale perché la dimensione della partizione è disaccoppiata da concetti di contiguità e dalla geometria del disco.
Nel caso del partizionamento tradizionale infatti le partizioni sono dei blocchi di settori consecutivi in cui ogni partizione inizia in un settore finisce in un altro.
Con LVM invece l’approccio è radicalmente diverso. La minima unità allocabile è l’extent (default 4 MiB) che serve per mappare un volume fisico in un volume logico.
Se immaginiamo che il volume fisico possa essere spezzettato in altrettanti extents in una sorta di “paniere”, il volume group, il volume logico non è altro che un insieme di questi extents pescati dal volume group (senza alcuna pretesa d’ordinamento) a cui posso:
- aggiungere extents prelevandoli dal volume group
- levare extents riponendoli nel volume group (o assegnandoli ad altri volumi logici).
Queste proprietà conferiscono una grande flessibilità alle operazioni di riduzione ed estensione dei volumi.
1. Cose che è bene ricordare quando si manipolano i volumi logici.
PartizioniQuando si riduce o aumenta un filesystem, è bene smontare le partizioni e volumi logici.
Ridurre un volume logicoQuando si riduce un volume logico, si deve:
- fare un check del filesystem
- ridurre il filesystem
- ridurre il volume logico
Estendere un volume logicoQuando si aumenta un volume logico, al contrario, si deve:
- estendere il volume logico
- estendere il filesystem
- fare un check del filesystem
Calcolare lo spazio allocabileUn volume logico è composto da un insieme di extents, blocchi grandi di default 4 MiB, che sono la minima unità allocabile. Un volume logico è quindi sempre corrispondente ad un multiplo di 4 MiB, n extents di cui n-1 allocabili, il rimanente per i metadati. Ad es. un volume logico di 2 GiB è composta da 512 extents di cui 511 allocabili.
La potenza di dueSi deve tenere sempre presente che, nella matematica del calcolo dello spazio, si considerano le potenze di 2. Non di 10. Quindi un GiB equivale a 1024 MiB, non a 1000. Di conseguenza, se dividessi un GiB in due parti uguali avrei 2 blocchi da 512 MiB non da 500.
Estensione e riduzioneNelle istruzioni di estensione (lvextend) e riduzione (lvreduce) possiamo scegliere ciò che va specificato fra 4 modalità:
- il numero totale di extents
- il delta in aggiunta o in diminuzione degli extents (a seconde che l’operazione sia rispettivamente di estensione o di riduzione)
- la dimensione totale espressa in KiB-MiB-GiB-TiB
- come prima, il delta in aggiunta o in diminuzione della dimensione espresso in KiB-MiB-GiB-TiB
2. Scenario 1: Estensione e riduzione di volumi logici
Supponiamo di avere un disco da 2 GiB (2048 MiB) diviso in 3 volumi logici da 550 MiB, 350 MiB e 1148 MiB di e di volerne ridurre due per ampliare il terzo.
Vogliamo ridurre il primo di 150 MiB, il terzo di 330 MiB e aumentare corrispondentemente il secondo volume di 480 MiB.
Prepariamo il laboratorio col solito file appiccicato ad un loop device. Su quello definirò il volume group, il mio “paniere” di extents.
# creazione device
fallocate -l 2GiB disk_1.img
# creazione device e volum group
vgcreate vg_lab $(losetup -Pf --show disk_1.img)
# creazione volumi logici
lvcreate -n lv_lab_1 vg_lab -L 550M
lvcreate -n lv_lab_2 vg_lab -L 350M
lvcreate -n lv_lab_3 vg_lab -l 100%FREE
# formattazione volumi logici
mkfs.ext4 /dev/vg_lab/lv_lab_1
mkfs.ext4 /dev/vg_lab/lv_lab_2
mkfs.ext4 /dev/vg_lab/lv_lab_3
# mount dei volumi
mkdir vol_1 vol_2 vol_3
mount -t ext4 -o defaults /dev/vg_lab/lv_lab_1 vol_1
mount -t ext4 -o defaults /dev/vg_lab/lv_lab_2 vol_2
mount -t ext4 -o defaults /dev/vg_lab/lv_lab_3 vol_32.1. Step 0: curiosità
Prima di cominciare esaminiamo un po’ di dati, ad es. di quanti extents sono composti i nostri oggetti.
pvdisplay /dev/loop9
--- Physical volume ---
PV Name /dev/loop9
VG Name vg_lab
PV Size 2,00 GiB / not usable 4,00 MiB
Allocatable yes (but full)
PE Size 4,00 MiB
Total PE 511
Free PE 0
Allocated PE 511
PV UUID YmLOru-bIdL-iqGb-vJfI-RsTk-yhv7-vSJhkXpvdisplay mi dà informazioni sul disco fisico che andrò ad aggiungere nel volume group. Fra queste:- PV Name: il nome del device, /dev/loop9
- VG Name: è il nome del gruppo di volume, vg_lab, visibile solo perché abbiamo creato il gruppo di volume direttamente sul dispositivo invece che passare prima da pvcreate.
- PV Size: 2 GiB, la dimensione del nostro “disco”
- PE Size: dove PE sta Physical Extent, è di 4 MiB
- Total PE sono i PE totali e sono 511, come previsto.
vgdisplay vg_lab
--- Volume group ---
VG Name vg_lab
System ID
Format lvm2
Metadata Areas 1
Metadata Sequence No 1
VG Access read/write
VG Status resizable
MAX LV 0
Cur LV 0
Open LV 0
Max PV 0
Cur PV 1
Act PV 1
VG Size <2,00 GiB
PE Size 4,00 MiB
Total PE 511
Alloc PE / Size 0 / 0
Free PE / Size 511 / <2,00 GiB
VG UUID 6D89ck-c2Ni-XlMN-5Was-rh5j-vi2t-5juCXtvgdisplay mi dà informazioni sul gruppo di volumi. Fra queste, disitnguiamo- VG Name: il nome del volume group, già visto in
pvdisplay, vg_lab - VG Size: la dimensione del volume group, minore di 2 GiB perché ci sono i metadati da considerari
- PE Size: la dimensione di un extent, 4 MiB
- Total PE / Size: Il numero totale di extent allocabili, che conferma VG Size, pari a 511 invece che 512.
- Alloc PE: il numero totale di extent allocati, momento della creazione del volume group è 0
- Free PE / Size: il numero totale di extent liberi, prima della creazione dei volumi logici è 511
Cosa succede quando creerò i volumi logici? Che cambia il numero di PE liberi e allocati. Siccome userò tutti gli extent disponibili, i valori per Alloc PE e Free PE si invertiranno rispetto a prima.
Infatti dopo la creazione dei volumi logici, vgdisplay mi dirà:
vgdisplay vg_lab
--- Volume group ---
VG Name vg_lab
...
Alloc PE / Size 511 / <2,00 GiB
Free PE / Size 0 / 0
... 511 extents allocati come confermato dai dati desumibili dei 3 volumi logici
lvdisplay vg_lab
--- Logical volume ---
LV Path /dev/vg_lab/lv_lab_1
LV Name lv_lab_1
VG Name vg_lab
...
LV Size 552,00 MiB
Current LE 138
...
--- Logical volume ---
LV Path /dev/vg_lab/lv_lab_2
LV Name lv_lab_2
VG Name vg_lab
...
LV Size 352,00 MiB
Current LE 88
...
--- Logical volume ---
LV Path /dev/vg_lab/lv_lab_3
LV Name lv_lab_2
VG Name vg_lab
...
LV Size 1,11 GiB
Current LE 285
...Per il primo, il secondo e il terzo volume logico abbiamo rispettivamente:
- 138, 88, 285 extents corrispondenti a
- 552 MiB, 352 MiB e 1140 MiB (1,11 GiB)
- per un totale di 2044 MiB, al netto dei metadati.
Possiamo notare subito che le dimensioni non corrispondono a quanto indicato in lvcreate.
lvcreate -n lv_lab_1 vg_lab -L 550M
lvcreate -n lv_lab_2 vg_lab -L 350M
lvcreate -n lv_lab_3 vg_lab -l 100%FREEQuesto succede perché vengono sempre approssimate all’extent più vicino. Ecco perché il primo e il secondo volume sono diventati di 552 (138 extents) e 352 MiB (88 extents).
Sempre ricordando la particolarità dei multipli di 4 MiB legati a LVM, anche la riduzione di 150 MiB e di 330 MiB dei due volumi saranno approssimate sempre all’extent più vicino (152 MiB=38 extents e 332=83 extents). Questo dettaglio si rivelerà fondamentale quando dovremo ridimensionare il filesystem.
Con questa rinnovata consapevolezza cominciamo a ridimensionare.
2.2. Step 1: Smontare i dischi
umount /dev/vg_lab/lv_lab_1
umount /dev/vg_lab/lv_lab_2
umount /dev/vg_lab/lv_lab_32.3. Step 2: Riduzione del filesystem
Se dovessi ridimensionare solo il filesystem, sarebbe sufficiente considerare dimensioni che siano potenze di 2 e non di 10.
Ma sapendo che sotto c’è un LVM, sappiamo che per mantenere l’allineamento fra filesystem e volumi logici, oltre che potenze di due le dimensioni devono essere anche multipli di 4MiB.
Ecco perché anche nel resize reale del filesystem non dovrò levare 150 MiB e 330 MiB ma 148 MiB (37 PE) e 328 (82 PE) (è buona norma approssimare per difetto all’extent più vicino per maggior prudenza) per un totale effettivo di 476 MiB (119 PE)
Il filesystem del primo volume sarà dunque di 552 MiB – 148 MiB = 404 MiB. Il filesystem del terzo volume sarà di 1140 MiB – 328 MiB = 812 MiB.
# check dei filesystem
e2fsck -f /dev/vg_lab/lv_lab_1
e2fsck -f /dev/vg_lab/lv_lab_2
e2fsck -f /dev/vg_lab/lv_lab_3
# Riduco il primo filesystem di 148 MiB
resize2fs /dev/vg_lab/lv_lab_1 404M
# Riduco il terzo filesystem di 328 MiB
resize2fs /dev/vg_lab/lv_lab_3 812M2.4. Step 3: Ridimensionare i volumi logici
La riduzione del volume logico può essere fatta in 4 modi come sappiamo, ad es. sul primo volume:
# il numero totale di extents, 138 PE - 37 PE = 101 PE
lvreduce -l 101 /dev/vg_lab/lv_lab_1 #oppure
# il numero di exrtents da sottrarre, 38 PE
lvreduce -l -37 /dev/vg_lab/lv_lab_1 #oppure
# la dimensione totale da ottenere, 404 MiB
lvreduce -L 404M /dev/vg_lab/lv_lab_1 #oppure
# il numero di MiB da sottrarre, 148 MiB
lvreduce -L -148M /dev/vg_lab/lv_lab_1 #oppurePer maggior chiarezza userò il size assoluto in modo da farlo corrispondere a
resize2fs# Riduco il primo volume logico di 148 Mib
lvreduce -L 404M /dev/vg_lab/lv_lab_1
# Riduco il terzo volume logico di 328 Mib
lvreduce -L 812M /dev/vg_lab/lv_lab_3Verifichiamo quanti siano i PE residui
vgdisplay vg_lab | grep "Free PE"
Free PE / Size 119 / 476,00 MiB119 extents, come previsto.
2.5. Step 4: Estendere il volume logico
Dopo aver ridotto il primo e il terzo volume, non ci rimane che estendere il secondo in base alla scaletta indicata prima:
- si estende il secondo volume logico
- si estende il filesystem
- si esegue il check fnale del filesystem
L’estensione del volume, come ormai ben sappiamo, non sarà di 480 MiB ma di 476 MiB (37 PE + 82 PE = 119 PE) per via degli arrotondamenti effettuati nella riduzione degli altri volumi logici.
# specifico gli extent che so essere residui
lvextend -l +119 /dev/vg_lab/lv_lab_2
# o, equivalentemente
# lvextend -L +476M /dev/vg_lab/lv_lab_2
# estendo il filesystem
resize2fs /dev/vg_lab/lv_lab_2 828M
# check filesystem
e2fsck -f /dev/vg_lab/lv_lab_22.6. Step 5: Bonus
Come premio per essere arrivato in fondo, posso rivelare come fare in un colpo solo tutte le operazioni descritte sopra.
È vero che c'è poco da considerare, giusto tenere a mente che su LVM ogni oggetto è multiplo di 4 MiB e che bisogna ridimensionare filesystem e volumi logici in ugual modo per non generare pericolose anomalie, ma tutte le operazioni che ho descritto nei passi 2-4 possono essere fatte con un unico comando che provvederà ad eseguire nell'ordine corretto e con le giuste approssimazioni:
- il check del filesystem
- il ridimensionamento del filesystem
- il ridimensionamento dei volumi logici
Dunque, tutto il pippone atomico precedente può essere condensato in un unico, solido comando:
# Riduce il primo volume logico e il filesystem
lvreduce -r -L -150M /dev/vg_lab/lv_lab_1
# Riduce il terzo volume logico e il filesystem
lvreduce -r -L -330M /dev/vg_lab/lv_lab_3
# Estende il secondo volume logico e il filesystem
lvextend -r -l +119 /dev/vg_lab/lv_lab_2Ora spieghiamo il perché soprattutto dell'extend, che è interessante.
Diciamo che è tutto molto guidato e le eventuali correzioni da apportare, senza spaccarsi troppo il cervello, sono suggerite con estrema chiarezza, basta leggere.
lvreduce -r -L -150M /dev/vg_lab/lv_lab_1
Rounding size to boundary between physical extents: 148.00 MiB.
File system ext4 found on vg_lab/lv_lab_1.
File system size (552.00 MiB) is larger than the requested size (404.00 MiB).
File system reduce is required using resize2fs.
...
Size of logical volume vg_lab/lv_lab_1 changed from 552.00 MiB (138 extents) to 404.00 MiB (101 extents).
Logical volume vg_lab/lv_lab_1 successfully resized.Ci dice innanzitutto che:
- c'è stato un arrotondamento a 148 MiB (37 extents);
- il filesystem è più grande del volume richiesto pertanto va subito ridimensionato;
- infine si ridimensiona il volume logico da 552 MiB (138 extents) a 404 MiB (101 extents).
Anche il secondo lvreduce ha un risultato analogo
lvreduce -r -L -330M /dev/vg_lab/lv_lab_3
Rounding size to boundary between physical extents: 328.00 MiB.
File system ext4 found on vg_lab/lv_lab_3.
File system size (1.11 GiB) is larger than the requested size (812.00 MiB).
File system reduce is required using resize2fs.
...
Size of logical volume vg_lab/lv_lab_3 changed from 1.11 GiB (285 extents) to 812.00 MiB (203 extents).
Logical volume vg_lab/lv_lab_3 successfully resized.- anche qui abbiamo un arrotondamento a 328 MiB (82 extents);
- il filesystem è più grande del volume richiesto pertanto va subito ridimensionato;
- infine si ridimensiona il volume logico da 1140 MiB (285 extents) a 812 MiB (203 extents).
È facilissimo desumere che la massima dimensione dell'estensione sia 148 MiB + 328 MiB = 476 MiB (119 extents), basta fare una somma.
Ma supponiamo di essere particolarmente distratti e proviamo ad estendere considerando le quantità iniziali: 150 MiB + 330 MiB = 480 MiB
lvextend -r -L +480M /dev/vg_lab/lv_lab_2
File system ext4 found on vg_lab/lv_lab_2.
File system fsck will be run before extend.
Insufficient free space: 120 extents needed, but only 119 availableNonostante la mia distrazione, come si può vedere, non si producono danni perché l'ouput è categorico: “non faccio nulla. Se vuoi, puoi aumentare al max di 476 MiB (119 extents)”. Non ci sono danni e anzi c'è pure il suggerimento risolutivo.
Ed ecco spiegato il mio extend di prima.
3. Scenario 2: Estensione e riduzione di gruppi di volume
Esaminiamo le possibilità di aggiungere o rimuovere dispositivi ad un volume group esistente.
Ricreiamo il laboratorio partendo da 3 dischi, poi aggiungeremo due nuovi dischi e ne rimuoveremo altrettanti, il tutto senza intaccare l'integrità dei dati.
# creazione di 5 device
for i in {1..9}: do fallocate -l 1GiB disk_${i}.img; done
# creazione del gruppo di volumi con 3 device
vgcreate vg_lab \
$(losetup -Pf --show disk_1.img) \
$(losetup -Pf --show disk_2.img) \
$(losetup -Pf --show disk_3.img)
# crezione di 3 volumi logici
lvcreate -n lv_lab_1 vg_lab -l 300
lvcreate -n lv_lab_2 vg_lab -l 250
lvcreate -n lv_lab_3 vg_lab -l 100%FREE
# formattazione dei 3 dispositivi
mkfs.ext4 /dev/vg_lab/lv_lab_1
mkfs.ext4 /dev/vg_lab/lv_lab_2
mkfs.ext4 /dev/vg_lab/lv_lab_3Ecco come sono distribuiti i volumi logici all'interno dei dischi fisici
lsblk -o NAME,FSTYPE,SIZE,TYPE
NAME FSTYPE SIZE TYPE
loop9 LVM2_member 1G loop
└─vg_lab-lv_lab_1 1,2G lvm
loop10 LVM2_member 1G loop
├─vg_lab-lv_lab_1 1,2G lvm
└─vg_lab-lv_lab_3 860M lvm
loop11 LVM2_member 1G loop
├─vg_lab-lv_lab_2 1000M lvm
└─vg_lab-lv_lab_3 860M lvmIl gruppo di volumi è composto da 3 volumi fisici tutti attivi
vgdisplay vg_lab |grep PV
Max PV 0
Cur PV 3
Act PV 3Andiamo ad estendere il nostro gurppo di volumi con altri due device
vgextend vg_lab $(losetup -Pf --show disk_4.img) $(losetup -Pf --show disk_5.img)I nuovi dischi sono visibili in fondo, come si può vedere anche da
vgdisplay che mostra i 5 dischi tutti attivi.lsblk -o NAME,FSTYPE,SIZE,TYPE
NAME FSTYPE SIZE TYPE
loop9 LVM2_member 1G loop
└─vg_lab-lv_lab_1 1,2G lvm
loop10 LVM2_member 1G loop
├─vg_lab-lv_lab_1 1,2G lvm
└─vg_lab-lv_lab_3 860M lvm
loop11 LVM2_member 1G loop
├─vg_lab-lv_lab_2 1000M lvm
└─vg_lab-lv_lab_3 860M lvmchan
loop12 LVM2_member 1G loop
loop13 LVM2_member 1G loop
vgdisplay vg_lab |grep PV
Max PV 0
Cur PV 5
Act PV 5Potremo usare i nuovi dischi per estendere i volumi logici esistenti ma li impiegheremo invece per rimpiazzare i primi due dischi.
pvmove distribuisce tutti gli extents del disco fra tutti i volumi fisici che hanno spazio a sufficienza. Se non dovesse essercene, restituirà un messaggio d'errore.
pvmove /dev/loop9
/dev/loop9: Moved: 3,14%
/dev/loop9: Moved: 100,00%Alla fine dell'operazione il disco s'è liberato di tutti i suoi extents e può essere rimosso
lsblk -o NAME,FSTYPE,SIZE,TYPE
NAME FSTYPE SIZE TYPE
loop9 LVM2_member 1G loop
loop10 LVM2_member 1G loop
├─vg_lab-lv_lab_1 1,2G lvm
└─vg_lab-lv_lab_3 860M lvm
loop11 LVM2_member 1G loop
├─vg_lab-lv_lab_2 1000M lvm
└─vg_lab-lv_lab_3 860M lvm
loop12 LVM2_member 1G loop
└─vg_lab-lv_lab_1 1,2G lvm
loop13 LVM2_member 1G loopPrima si estrae il volume fisico dal gruppo di volumi e poi si rimuove il volume fisico e così può essere scollegato.
vgreduce vg_lab /dev/loop9
pvremove /dev/loop9Verifichiamo che il volume fisico non sia più presente.
vgdisplay vg_lab |grep PV
Max PV 0
Cur PV 4
Act PV 4Procediamo allo stesso modo col secondo disco.
pvmove /dev/loop10
/dev/loop10: Moved: 9,80%
/dev/loop10: Moved: 17,65%
/dev/loop10: Moved: 100,00%
vgreduce vg_lab /dev/loop10
Removed "/dev/loop10" from volume group "vg_lab"
pvremove /dev/loop10
Labels on physical volume "/dev/loop10" successfully wiped.In conclusione possiamo vedere il gruppo di volumi con solo 3 dischi, gli altri due completamente disimpegnati col gruppo di volumi ricostituitosi attorno ai 3 dischi rimanenti. E tutto spostando semplicemente gli extents dove c'era disponibilità in maniera totalmente trasparente per il filesystem.
vgdisplay vg_lab |grep PV
Max PV 0
Cur PV 3
Act PV 3
lsblk -o NAME,FSTYPE,SIZE,TYPE
NAME FSTYPE SIZE TYPE
loop9 1G loop
loop10 1G loop
loop11 LVM2_member 1G loop
├─vg_lab-lv_lab_2 1000M lvm
└─vg_lab-lv_lab_3 860M lvm
loop12 LVM2_member 1G loop
└─vg_lab-lv_lab_1 1,2G lvm
loop13 LVM2_member 1G loop
├─vg_lab-lv_lab_1 1,2G lvm
└─vg_lab-lv_lab_3 860M lvm4. Conclusione
Ho solo sfiorato la complessità e le capacità offerte da LVM.
L'estensione e la riduzione di volumi logici e di gruppi di volumi sono scenari di base. Tuttavia sono sufficienti per mostrare come sia semplice, con i volumi logici, compiere operazioni che con un filesystem partizionato in maniera classica sarebbero complicatissime.
#lvm #volumegroup #logicalvolume #filesystem #devicemapper