Гибкая файловая система с LVM: пошаговая инструкция

Что такое LVM?

LVM — это уровень абстракции для управления дисковым пространством в Linux. Кратко: вместо фиксированных разделов вы создаёте логические тома (LV) поверх группы томов (VG), собранной из физических томов (PV). Это похоже на аренду нескольких земельных участков (физические диски), объединение их в одно поле (VG) и выделение гибких огородов (LV) под разные нужды.

Определения в одну строку:

• Physical Volume (PV): физический диск или раздел, подготовленный для LVM.
• Volume Group (VG): пул из PV, общий ресурс для логических томов.
• Logical Volume (LV): логический том, на который создаётся файловая система.

Почему LVM полезен

• Позволяет расширять и сжимать файловые системы без остановки сервисов при корректном использовании.
• Поддерживает снимки (snapshots) для бэкапов и тестирования.
• Упрощает замену и добавление дисков без простоя данных.
• Позволяет реализовать страйпинг и зеркалирование при необходимости.

Важно: LVM не заменяет резервное копирование. Снимки удобны для бэкапов, но не заменяют внешние копии данных.

Предварительные требования

• Linux-сервер с доступом root или пользователь с sudo.
• Три дополнительных диска по 50 ГБ (в примере): /dev/sdb, /dev/sdc, /dev/sdd.

Посмотреть все диски:

fdisk -l

Установка LVM

На некоторых дистрибутивах пакет lvm2 может быть не установлен. Установите его перед началом.

Для RHEL/CentOS/Fedora:

sudo dnf install lvm2 -y

Для Ubuntu/Debian/Linux Mint:

sudo apt-get update
sudo apt-get install lvm2 -y

Создание разделов для LVM

Каждый физический диск нужно подготовить разделом с типом “LVM”. Для этого используйте fdisk или parted.

Пример для /dev/sdb:

sudo fdisk /dev/sdb
# Внутри fdisk последовательно: n, p, <номер>, , , t, 8e, w

Порядок действий (кратко):

1. n — создать новый раздел.
2. p — выбрать primary.
3. выбрать номер раздела (обычно 1).
4. нажать Enter дважды, чтобы занять весь диск.
5. t — изменить тип раздела.
6. указать 8e — тип Linux LVM.
7. w — записать изменения.

Повторите для /dev/sdc и /dev/sdd.

Проверить разделы:

fdisk -l

Создание физических томов (PV)

После создания разделов подготовьте их для LVM:

sudo pvcreate /dev/sdb1 /dev/sdc1 /dev/sdd1

Вы должны увидеть подтверждение успешного создания PV. Проверить список PV:

pvs
pvdisplay

Создание группы томов (VG)

Создаём группу томов vg01 из трёх физических томов:

sudo vgcreate vg01 /dev/sdb1 /dev/sdc1 /dev/sdd1

Проверить состояние VG:

vgs
vgdisplay vg01

В нашем примере VG vg01 имеет суммарно 150 ГБ свободного места.

Создание логических томов (LV)

Создадим три логических тома по 5000 МБ (≈4.88 ГБ) каждый:

sudo lvcreate -L 5000M -n lv01 vg01
sudo lvcreate -L 5000M -n lv02 vg01
sudo lvcreate -L 5000M -n lv03 vg01

Проверьте список логических томов:

lvs
lvdisplay

Создание файловых систем и монтирование

Создайте файловые системы (пример — ext4) на каждом логическом томе:

sudo mkfs.ext4 -m 0 /dev/vg01/lv01
sudo mkfs.ext4 -m 0 /dev/vg01/lv02
sudo mkfs.ext4 -m 0 /dev/vg01/lv03

Создайте точки монтирования и смонтируйте тома:

sudo mkdir -p /mount1 /mount2 /mount3
sudo mount /dev/vg01/lv01 /mount1
sudo mount /dev/vg01/lv02 /mount2
sudo mount /dev/vg01/lv03 /mount3

Проверить смонтированные тома:

df -h

Автоматическое монтирование при загрузке

Рекомендуется указывать в /etc/fstab UUID, а не устройство напрямую, чтобы избежать проблем при смене имён устройств. Узнать UUID можно через blkid.

sudo blkid /dev/vg01/lv01
# затем добавить в /etc/fstab
# Пример строк в /etc/fstab:
/dev/vg01/lv01 /mount1 ext4 defaults 0 0
/dev/vg01/lv02 /mount2 ext4 defaults 0 0
/dev/vg01/lv03 /mount3 ext4 defaults 0 0

Отобразите и примените изменения:

sudo nano /etc/fstab
sudo mount -av

Вы увидите подтверждение успешного монтирования:

/: ignored
/mount1 : successfully mounted
/mount2 : successfully mounted
/mount3 : successfully mounted

Расширение и уменьшение логического тома

LVM удобно расширять, но уменьшение требует аккуратности и резервной копии.

Расширение LV и растяжение файловой системы ext4:

# добавить 10G к lv01
sudo lvextend -L +10G /dev/vg01/lv01
# если ext4 — затем увеличить FS онлайн
sudo resize2fs /dev/vg01/lv01

Для XFS нельзя уменьшать файловую систему; расширить её можно следующим образом:

sudo lvextend -L +10G /dev/vg01/lv01
sudo xfs_growfs /mount1

Уменьшение LV (ext4) — опасная операция, требующая отмонтирования и резервной копии:

sudo umount /mount1
sudo e2fsck -f /dev/vg01/lv01
sudo resize2fs /dev/vg01/lv01 5G
sudo lvreduce -L 5G /dev/vg01/lv01
sudo mount /dev/vg01/lv01 /mount1

Не пытайтесь уменьшать XFS — сначала нужно сделать бэкап, создать новый меньший LV и восстановить данные.

Снимки (snapshots)

Снимки полезны для бэкапов и тестирования. Пример создания временного снимка:

# создать снимок типа COW размером 1G
sudo lvcreate -L 1G -s -n lv01_snap /dev/vg01/lv01
# при необходимости смонтировать снимок
sudo mount /dev/vg01/lv01_snap /mnt/snap
# после использования удалить
sudo umount /mnt/snap
sudo lvremove /dev/vg01/lv01_snap

Учтите, что снимки используют место в VG; если место закончится, снимок и исходный том могут стать недоступны.

Когда LVM не подходит

• Если требуется файловая система с встроённым дедуплицированием и проверкой целостности на уровне блоков (например, ZFS), LVM — не лучший выбор.
• Для простых статических дисков без планов на гибкое масштабирование можно обойтись стандартным разделением.
• На системах с ограниченными ресурсами и где нет навыков администратора, неправильное использование LVM повышает риск потерь данных.

Альтернативы и сочетания

• ZFS — мощная файловая система с интегрированным управлением RAID, снэпшотами и дедуплом, но требует других навыков.
• mdadm + LVM — можно собирать RAID на уровне блоков (md), а затем использовать LVM поверх md-устройств.
• Btrfs — альтернативная файловая система с собственной логикой томов и снапшотов.

Практические рекомендации и лучшие практики

• Всегда делайте резервные копии перед уменьшением томов или сложными операциями.
• Используйте UUID в /etc/fstab для стабильного монтирования.
• Планируйте размер VG с запасом для снимков и пуша логов.
• Мониторьте свободное место в VG: lvdisplay / vgs / vgs –segments.
• Для критичных данных рассмотрите зеркалирование (mirroring) или использование RAID перед LVM.

Чек-лист администратора

• Установлен пакет lvm2.
• Подготовлены физические диски и разделы с типом 8e.
• Созданы PV: pvcreate.
• Создан VG: vgcreate.
• Созданы LV: lvcreate.
• Созданы файловые системы: mkfs.
• Тома смонтированы и добавлены в /etc/fstab (лучше по UUID).
• Настроены регулярные бэкапы и мониторинг.

Примерное руководство действий (SOP)

1. Подключить диск и убедиться, что он виден (fdisk -l).
2. Разметить диски под LVM (fdisk /dev/sdX, тип 8e).
3. Создать PV на новых разделах (pvcreate).
4. Добавить PV в существующий VG (vgextend) или создать новый (vgcreate).
5. Создать LV (lvcreate) или расширить существующий (lvextend).
6. Создать/расширить файловую систему (mkfs, resize2fs, xfs_growfs).
7. Добавить в /etc/fstab по UUID.
8. Тестировать восстановление с бэкапа.

Частые проблемы и как их решать

• «Нет места в VG при создании снапшота» — освободите/добавьте PV (vgextend) или уменьшите нагрузку на снапшот.
• «При уменьшении LV потеря данных» — если нет бэкапа, восстановление часто невозможно.
• «Имена устройств меняются после перезагрузки» — используйте UUID в /etc/fstab.
• «XFS нельзя уменьшить» — делайте бэкапы и пересоздавайте том меньшего размера.

1‑строчная глоссарий

• PV — физический том; VG — группа томов; LV — логический том; COW — копирование при записи (snapshots).

Риски и меры

• Риск: потеря данных при lvreduce. Меры: бэкап, тестирование на ненужных данных.
• Риск: заполнение VG снапшотами. Меры: мониторинг, лимит на размер снапшотов, отдельный VG для снапшотов.

Краткое резюме

LVM даёт гибкость управления дисковым пространством: объединяйте диски, создавайте логические тома, делайте снимки и расширяйте файловые системы без простоя. Важные моменты — всегда иметь бэкапы, использовать UUID в fstab и аккуратно уменьшать тома только после проверки целостности и создания резервных копий.

Важно

• Перед уменьшением томов всегда делайте полную резервную копию.
• Мониторьте свободное место в VG при использовании снапшотов.