204.3 - LVM (Logical Volume Manager)

Introduccion a LVM

LVM (Logical Volume Manager) es una capa de abstraccion entre los dispositivos de almacenamiento fisico y los sistemas de archivos. Permite gestionar el almacenamiento de forma flexible, pudiendo redimensionar, mover y crear instantaneas de volumenes sin interrupcion del servicio.

Arquitectura de LVM

+------------------------------------------+
|     Sistemas de archivos (ext4, xfs)     |
+------------------------------------------+
|    Volumenes Logicos (LV)                |
|    /dev/vg_datos/lv_home                 |
+------------------------------------------+
|    Grupos de Volumenes (VG)              |
|    vg_datos                              |
+------------------------------------------+
|    Volumenes Fisicos (PV)                |
|    /dev/sdb1   /dev/sdc1   /dev/sdd1    |
+------------------------------------------+
|    Discos fisicos / Particiones          |
|    sdb          sdc          sdd         |
+------------------------------------------+

Conceptos fundamentales

Concepto	Abreviatura	Descripcion
Physical Volume	PV	Disco o particion inicializado para LVM
Volume Group	VG	Conjunto de PVs que forman un pool de almacenamiento
Logical Volume	LV	Volumen virtual creado desde un VG (donde se crea el FS)
Physical Extent	PE	Unidad minima de asignacion en un PV (por defecto 4 MB)
Logical Extent	LE	Unidad minima de asignacion en un LV (mismo tamano que PE)

Para el examen: La jerarquia es siempre: Disco -> PV -> VG -> LV -> Sistema de archivos. Memoriza esta cadena y los comandos asociados a cada nivel.

Volumenes fisicos (PV)

Los volumenes fisicos son la base de LVM. Se crean a partir de discos enteros o particiones (tipo 8e en MBR o 8e00 en GPT).

Creacion y gestion de PVs

# Crear un volumen fisico
pvcreate /dev/sdb1
pvcreate /dev/sdc1
pvcreate /dev/sdd          # Disco entero (sin particionar)
 
# Crear multiples PVs a la vez
pvcreate /dev/sdb1 /dev/sdc1 /dev/sdd1
 
# Ver informacion resumida de todos los PVs
pvs
 
# Ejemplo de salida de pvs:
#   PV         VG        Fmt  Attr PSize   PFree
#   /dev/sdb1  vg_datos  lvm2 a--  50.00g  20.00g
#   /dev/sdc1  vg_datos  lvm2 a--  50.00g  50.00g
 
# Ver informacion detallada de un PV
pvdisplay /dev/sdb1
 
# Ejemplo de salida de pvdisplay:
#   --- Physical volume ---
#   PV Name               /dev/sdb1
#   VG Name               vg_datos
#   PV Size               50.00 GiB
#   PE Size               4.00 MiB
#   Total PE              12799
#   Free PE               5120
#   Allocated PE          7679
 
# Escanear discos en busca de PVs
pvscan
 
# Eliminar un PV (debe estar fuera de cualquier VG)
pvremove /dev/sdb1
 
# Mover datos de un PV a otro (dentro del mismo VG)
pvmove /dev/sdb1 /dev/sdc1
 
# Redimensionar un PV (tras redimensionar la particion)
pvresize /dev/sdb1

Para el examen: pvmove es critico para migrar datos entre discos sin tiempo de inactividad. Permite evacuar un disco antes de retirarlo del VG.

Grupos de volumenes (VG)

Un VG agrupa uno o mas PVs en un unico pool de almacenamiento del cual se crean los LVs.

Creacion y gestion de VGs

# Crear un grupo de volumenes
vgcreate vg_datos /dev/sdb1 /dev/sdc1
 
# Crear VG con tamano de PE personalizado (por defecto 4 MB)
vgcreate -s 16M vg_datos /dev/sdb1 /dev/sdc1
 
# Ver informacion resumida de todos los VGs
vgs
 
# Ejemplo de salida de vgs:
#   VG        #PV #LV #SN Attr   VSize   VFree
#   vg_datos    2   1   0 wz--n- 99.99g  49.99g
 
# Ver informacion detallada de un VG
vgdisplay vg_datos
 
# Agregar un nuevo PV a un VG existente
vgextend vg_datos /dev/sdd1
 
# Retirar un PV de un VG (primero mover datos con pvmove)
pvmove /dev/sdb1
vgreduce vg_datos /dev/sdb1
 
# Renombrar un VG
vgrename vg_datos vg_produccion
 
# Eliminar un VG (todos los LVs deben estar eliminados)
vgremove vg_datos
 
# Activar/desactivar un VG
vgchange -a y vg_datos     # Activar
vgchange -a n vg_datos     # Desactivar
 
# Escanear en busca de VGs
vgscan

Exportar e importar VGs

Para mover un VG entre sistemas:

# En el sistema origen: desactivar y exportar
vgchange -a n vg_datos
vgexport vg_datos
 
# Mover los discos fisicamente al nuevo sistema
 
# En el sistema destino: importar y activar
pvscan
vgimport vg_datos
vgchange -a y vg_datos

Volumenes logicos (LV)

Los LVs son los volumenes sobre los que se crean los sistemas de archivos. Son analogos a las particiones pero mucho mas flexibles.

Creacion de LVs

# Crear un LV con tamano especifico
lvcreate -L 20G -n lv_home vg_datos
 
# Crear un LV usando porcentaje del espacio libre
lvcreate -l 100%FREE -n lv_backup vg_datos
 
# Crear un LV con porcentaje del VG total
lvcreate -l 50%VG -n lv_datos vg_datos
 
# Crear un LV con numero de extents
lvcreate -l 5000 -n lv_logs vg_datos
 
# Crear un LV tipo mirror (RAID 1)
lvcreate --type mirror -m 1 -L 10G -n lv_mirror vg_datos
 
# Crear un LV tipo striped (RAID 0)
lvcreate --type striped -i 2 -L 20G -n lv_stripe vg_datos

Opciones de lvcreate

Opcion	Descripcion
`-L tamano`	Tamano del LV (ej: 10G, 500M)
`-l extents`	Numero de extents o porcentaje (50%VG, 100%FREE)
`-n nombre`	Nombre del volumen logico
`-s`	Crear un snapshot
`--type tipo`	Tipo de LV (linear, mirror, striped, raid1, raid5)
`-m N`	Numero de copias para mirror
`-i N`	Numero de stripes
`-I tamano`	Tamano de stripe
`-T`	Crear thin pool
`-V tamano`	Tamano virtual para thin volume

Informacion y listado de LVs

# Ver informacion resumida de todos los LVs
lvs
 
# Ejemplo de salida de lvs:
#   LV       VG        Attr       LSize   Pool Origin Data%
#   lv_home  vg_datos  -wi-ao---- 20.00g
#   lv_snap  vg_datos  swi-a-s--- 5.00g        lv_home 12.50
 
# Ver informacion detallada
lvdisplay /dev/vg_datos/lv_home
 
# Escanear LVs
lvscan

Para el examen: Los LVs se acceden como /dev/VG/LV o /dev/mapper/VG-LV. Ambas rutas son validas y equivalentes.

Rutas de acceso a LVs

Formato	Ejemplo
`/dev/VG/LV`	`/dev/vg_datos/lv_home`
`/dev/mapper/VG-LV`	`/dev/mapper/vg_datos-lv_home`

Redimensionamiento de volumenes

Ampliar un LV

# Paso 1: Ampliar el LV
lvextend -L +10G /dev/vg_datos/lv_home      # Agregar 10 GB
lvextend -L 50G /dev/vg_datos/lv_home       # Establecer tamano total a 50 GB
lvextend -l +100%FREE /dev/vg_datos/lv_home # Usar todo el espacio libre
 
# Paso 2: Redimensionar el sistema de archivos
resize2fs /dev/vg_datos/lv_home             # Para ext2/ext3/ext4
xfs_growfs /punto_de_montaje                # Para XFS (solo crece, no encoge)
 
# Forma rapida: ampliar LV y FS en un solo comando
lvextend -r -L +10G /dev/vg_datos/lv_home   # -r = resize FS automaticamente
lvresize -r -L +10G /dev/vg_datos/lv_home   # lvresize equivalente

Reducir un LV (solo ext2/ext3/ext4)

# IMPORTANTE: XFS no soporta reduccion
 
# Paso 1: Desmontar el sistema de archivos
umount /dev/vg_datos/lv_home
 
# Paso 2: Verificar el sistema de archivos
e2fsck -f /dev/vg_datos/lv_home
 
# Paso 3: Reducir el sistema de archivos primero
resize2fs /dev/vg_datos/lv_home 15G
 
# Paso 4: Reducir el LV
lvreduce -L 15G /dev/vg_datos/lv_home
 
# O en un solo paso (con confirmacion):
lvresize -r -L 15G /dev/vg_datos/lv_home

Para el examen: Al ampliar: primero LV, luego FS. Al reducir: primero FS, luego LV. Si se reduce el LV antes que el FS, se perderan datos. XFS solo puede crecer, nunca reducirse.

Snapshots (instantaneas)

Los snapshots son copias instantaneas del estado de un LV en un momento dado. Usan la tecnica COW (Copy-On-Write).

Creacion y uso de snapshots

# Crear un snapshot del LV
lvcreate -s -L 5G -n lv_home_snap /dev/vg_datos/lv_home
 
# El snapshot es montable como cualquier LV
mount -o ro /dev/vg_datos/lv_home_snap /mnt/snapshot
 
# Ver uso del snapshot (columna Data%)
lvs
 
# Ejemplo:
#   LV            VG        Attr       LSize  Pool Origin  Data%
#   lv_home       vg_datos  owi-aos--  20.00g
#   lv_home_snap  vg_datos  swi-a-s--   5.00g      lv_home 15.00
 
# Revertir al snapshot (restaurar el LV al estado de la instantanea)
lvconvert --merge /dev/vg_datos/lv_home_snap
# Requiere desmontar el LV original o reiniciar
 
# Eliminar un snapshot
lvremove /dev/vg_datos/lv_home_snap

Caracteristicas de los snapshots

COW (Copy-On-Write): Solo almacenan los bloques que cambian despues de la creacion
Tamano: Debe ser suficiente para almacenar todos los cambios durante su vida util
Si se llena: El snapshot se invalida automaticamente
Rendimiento: Las escrituras al LV original son mas lentas con snapshots activos
Uso tipico: Backups consistentes, pruebas antes de actualizaciones

Para el examen: Si un snapshot se llena al 100%, se invalida y no puede ser utilizado. Monitoriza con lvs la columna Data%.

Thin Provisioning

El thin provisioning permite asignar mas espacio del fisicamente disponible (overprovisioning), asignando almacenamiento real solo cuando se escribe.

# Crear un thin pool
lvcreate -T -L 50G vg_datos/thin_pool
 
# Crear un thin volume (puede superar el tamano del pool)
lvcreate -T -V 100G -n lv_thin1 vg_datos/thin_pool
lvcreate -T -V 100G -n lv_thin2 vg_datos/thin_pool
 
# Ver el uso real del thin pool
lvs -a
 
# Extender el thin pool si se llena
lvextend -L +20G vg_datos/thin_pool

Ventajas del thin provisioning

Uso eficiente del almacenamiento (solo se asigna lo que se usa)
Los snapshots thin son mas eficientes que los clasicos
Permite overprovisioning controlado
Ideal para entornos de virtualizacion

LVM y RAID

LVM puede crear volumenes logicos con redundancia integrada:

# Crear LV con RAID 1 (mirror)
lvcreate --type raid1 -m 1 -L 10G -n lv_raid1 vg_datos
 
# Crear LV con RAID 5
lvcreate --type raid5 -i 3 -L 30G -n lv_raid5 vg_datos
 
# Crear LV con RAID 10
lvcreate --type raid10 -i 2 -m 1 -L 20G -n lv_raid10 vg_datos
 
# Ver estado de sincronizacion
lvs -a -o name,copy_percent,devices vg_datos

Buenas practicas

Siempre dejar espacio libre en el VG para snapshots y crecimiento futuro
Usar lvextend -r para redimensionar LV y FS en un solo paso
Monitorizar el uso de los snapshots para evitar invalidacion
Documentar la estructura PV -> VG -> LV
Usar nombres descriptivos para VGs y LVs
Antes de reducir: backup, verificar FS, y desmontar
Considerar thin provisioning para entornos con muchos volumenes
Usar pvmove para migrar datos sin interrupcion antes de retirar discos

Comandos de diagnostico y recuperacion

# Verificar metadatos LVM
vgck vg_datos
 
# Hacer backup de metadatos LVM
vgcfgbackup vg_datos
 
# Restaurar metadatos desde backup
vgcfgrestore vg_datos
 
# Los backups automaticos se guardan en:
# /etc/lvm/backup/      - ultimo backup
# /etc/lvm/archive/     - historico de cambios
 
# Archivo de configuracion principal
# /etc/lvm/lvm.conf

Trampas del examen

Errores comunes y distinciones criticas que LPI suele evaluar en este subtema:

Al ampliar: primero LV, luego FS. Al reducir: primero FS, luego LV — invertir el orden al reducir destruye datos. Si reduces el LV antes que el FS, el sistema de archivos queda truncado. Esta regla es una de las preguntas mas frecuentes de LVM
XFS no se puede reducir, solo expandir — si tienes un LV con XFS y necesitas reducirlo, la unica opcion es crear un LV nuevo, copiar los datos y destruir el antiguo. lvreduce con XFS pierde datos irrecuperablemente
/dev/VG/LV y /dev/mapper/VG-LV son equivalentes — ambas rutas apuntan al mismo dispositivo. El examen puede usar una u otra forma indistintamente. /dev/mapper/vg_datos-lv_home es lo mismo que /dev/vg_datos/lv_home
lvextend -r redimensiona LV y FS en un solo paso — la opcion -r (o --resizefs) ejecuta automaticamente resize2fs o xfs_growfs despues de ampliar el LV. Sin -r, debes hacerlo manualmente en un paso separado
Si un snapshot LVM se llena al 100%, se invalida — el snapshot deja de ser utilizable. Hay que monitorizar la columna Data% con lvs y asignar suficiente espacio al snapshot para los cambios esperados durante su vida util
pvmove permite migrar datos sin tiempo de inactividad — antes de retirar un disco de un VG, usa pvmove /dev/sdb1 para mover todos los datos a otros PVs del mismo VG. Luego vgreduce para sacar el PV del VG
La jerarquia es PV -> VG -> LV, siempre en ese orden — no se puede crear un LV sin un VG, ni un VG sin PVs. pvcreate -> vgcreate -> lvcreate -> mkfs -> mount. Saltarse un paso hace que el siguiente falle
lvcreate -l 100%FREE vs lvcreate -l 100%VG — 100%FREE usa solo el espacio libre disponible en el VG; 100%VG intentaria usar todo el VG (fallaria si ya hay LVs). Confundir ambas opciones puede crear LVs de tamano incorrecto
Thin provisioning permite asignar mas espacio del fisicamente disponible — los thin volumes pueden sumar mas que el tamano del pool, pero si el pool se llena, los volumenes fallan. Monitorizar el uso del thin pool es critico

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Notas Recientes

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