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Linux-Grundlagen: Tipps zum Logical Volume Manager

11.11.2015 | 14:00 Uhr |

Am Anfang steht die Partitionierung: Mit LVM (Logical Volume Management) kommen nicht mehr nur Admins in Berührung, seit LVM in verbreiteten Linux-Installern auch Desktop-Anwendern angeboten wird. Was steckt hinter diese Datenträgerverwaltung?

Im einfachsten Fall besteht das Partitionsschema eines Linux-Systems aus einem physikalischen Datenträger, dessen Speicherplatz eine oder mehrere Partitionen nutzen, die wiederum mit einem Dateisystem wie Ext4 oder Swap partitioniert werden. Dieses unkomplizierte Schema ist für den Hausgebrauch völlig ausreichend, aber nicht mehr die einzige Möglichkeit, Festplatten für eine Linux-Installation verfügbar zu machen. Mit dem Linux-Kernel 2.4 kam schon 2003 mit dem Logical Volume Manager (LVM) eine fortgeschrittene Partitionsverwaltung hinzu, die vor allem den Anforderungen auf Servern gerecht wird. Inzwischen bieten aber auch die Installationsprogramme von Linux-Distributionen wie Ubuntu und Mint , die sich auch an Einsteiger wenden, eine Partitionierung mit dem Logical Volume Manager an. Bei Fedora ist ein Partitionsschema mit LVM sogar Standard, sofern die Partitionierung nicht per Hand vorgenommen wird. Zudem ist der Einsatz des LVM die Grundlage für die heute gebräuchliche Verschlüsselung von Festplatten mit Linux.

Leider verhalten sich die verbreiteten Installer aber recht wortkarg, für Einsteiger sogar irreführend, und setzen schlicht voraus, dass die Anwender wissen, was sie da bei der Einrichtung tun. Auch wenn diese weitgehend automatisch erfolgt: Wer sich für den Einsatz des Logical Volume Managers entscheidet, sollte sich mit den Grundlagen der Technik vertraut machen, da die Unterschiede zum klassischen Partitionierungsschema erheblich sind.

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LVM: So funktioniert die Zwischenschicht

Der Logical Volume Manager legt sich als zusätzliche Vermittlungsschicht zwischen die physikalischen Datenträger und die logischen Partitionen.
Vergrößern Der Logical Volume Manager legt sich als zusätzliche Vermittlungsschicht zwischen die physikalischen Datenträger und die logischen Partitionen.

Auf Servern mit vielen Festplatten ist die Aufteilung des Speicherplatzes in statische Partitionen nicht flexibel genug. Wird der Platz auf einer Partition knapp, bedeutet das für den Administrator einigen Aufwand, eine weitere Festplatte einzubauen und die Einhängepunkte der Partitionen umzubauen. Der Logical Volume Manager löst dieses Problem, indem er sich als Abstraktionsschicht zwischen die physikalischen Datenträger und die eigentlichen Partitionen mit ihren Dateisystemen legt. Den Speicherplatz verwaltet LVM in drei Ebenen:

1. Physical Volume: Die unterste Ebene eines LVM-Aufbaus ist der physikalische Datenträger. Es muss sich dabei nicht um eine komplette Festplatte handeln, denn der LVM kann auch mit einer vorhandenen Teilpartition oder mit einem Raid-Verbund als unterste Ebene arbeiten.

2. Volume Group: Eine oder mehrere Physical Volumes spricht der LVM als Gruppe an. Auf diese Weise ist es möglich, einzelne Festplatten oder auch ein Raid-System zu einer Gruppe zu kombinieren. Die Volume Group stellt dann einen flexiblen Speicher-Pool dar, der auch später noch mit wenig Aufwand erweiterbar ist.

3. Logical Volume: Auf der Volume Group setzt schließlich das logische Volume auf, das im Betrieb wie eine virtuelle Partition aussieht. Auf dieser Ebene wird das eigentliche Dateisystem erzeugt, das dann die Dateien speichert und verwaltet. Von den darunter liegenden Ebenen, also der Volume Group (2) und der Physical Volume (1) bekommt das Dateisystem nichts mit.

Vorteile und Nachteile

Die Trennung von Dateisystem und dem tatsächlichen physischen Medium durch die Zwischenschichten des LVM eröffnet viele Freiheiten bei der Gestaltung eines Partitionsschemas, hat aber neben einem höheren Aufwand bei der Administration auch Kehrseiten. Beachten Sie auch, dass die Option für LVM im Installationsprozess von Ubuntu eine komplette Festplatte beansprucht und darauf alle vorhandenen Daten löscht, was Sie noch bestätigen müssen.

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Die Stärken kommen zuerst:

• Den von LVM verwalteten Speicherbereich können Sie ohne Änderung der Partitionsschemata vergrößern, ändern und verkleinern. Das Problem einer zu kleinen Partition für produktiv eingesetzte Linux-Systeme gehört damit der Vergangenheit an. Eine neue Festplatte nehmen Sie in die Volume Group mit auf und erweitern dann die Logical Volumes und das Dateisystem über den neuen Datenträger.

• Dank LVM-Bereichen können Sie mehrere Festplatten zu einer einzigen riesigen Partition zusammenfassen.

• Mit mehreren Festplatten pro Partition arbeitet der LVM ähnlich wie ein Raid 0 und ist ähnlich flott beim Dateizugriff.

Die Schwächen des LVM-Konzepts werden in neueren Kernel-Versionen durch vergrößerbare Dateisysteme wie Ext4 und Btrfs relativiert. Dennoch gibt es vor der Verwendung des Logical Volume Managers folgende Schwächen zu beachten:

• Der LVM kümmert sich nur die Größe der Logical Volumes, also in letzter Instanz um die Partitionsgröße, aber nicht um die darauf enthaltenen Dateisysteme. Dieses muss immer noch manuell angepasst werden, nachdem Sie die Größe einer Partition verändert haben.

• Wie bei Raid 0 steigt die Fehlerwahrscheinlichkeit, wenn Sie ein Logical Volume über mehrere Festplatten verteilen: Der Ausfall einer einzigen Festplatte macht dann eventuell alle Daten des Verbunds unbrauchbar.

• Die Flexibilität hat ihren Preis und macht die Administration insgesamt anspruchsvoller, wenn einmal etwas nicht mehr funktioniert. Mit einem Notfallsystem wie Knoppix oder GRML können Sie nicht mehr ohne Weiteres auf die Dateien im LVM zugreifen, sondern müssen erst die Volume Group rekonstruieren.

• Eine LVM-Partition kann man nicht einfach in eine gewöhnliche Partition umwandeln. Das erfordert vielmehr den kompletten Wechsel des Partitionsschemas inklusive Backup und Zurückspielen der Daten. Für Windows-Umsteiger: LVM ähnelt dem Konzept der „Dynamischen Datenträger“ unter Windows.

Das Tool gnome-disks zeigt die Partitionen einer LVM-Installation an. Die Partitionen sind unter „/dev/ubuntu-vg/“ eingehängt.
Vergrößern Das Tool gnome-disks zeigt die Partitionen einer LVM-Installation an. Die Partitionen sind unter „/dev/ubuntu-vg/“ eingehängt.

Für wen eignet sich LVM-Partitionierung?

Im Idealfall bekommen Sie nach der Installation eines Ubuntu oder Linux Mint nichts davon mit, ob sich eine klassische Partitionierung oder LVM um den Speicherplatz kümmert. LVM braucht im Normalbetrieb keine besondere Pflege. Allerdings machen sich die Vorteile nur auf Servern und NAS-Systemen mit vielen Festplatten wirklich bemerkbar – nämlich dann, wenn der Speicherplatz knapp wird. Auf Linux-Rechnern für Einsteiger, die im Falle einer Havarie die gespeicherten Dateien auf den Festplatten möglichst unkompliziert herausrücken sollen, ist LVM fehl am Platz. Wer die ersten Schritte mit Linux tut, sollte die Finger von der LVM-Partitionierung lassen. Das gilt dann auch für die Verschlüsselungsoption mit Cryptsetup/Luks, die der Installer von Ubuntu/Mint anbietet und die LVM voraussetzt.

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