Kapitel 15. Fortgeschrittene Festplattenkonfiguration

Inhaltsverzeichnis

15.1. Verwenden der YaST-Partitionierung
15.2. LVM-Konfiguration
15.3. Soft-RAID-Konfiguration

Komplexe Systemkonfigurationen erfordern besondere Festplatteneinrichtungen. Alle Partionierungsaufgaben können mit YaST erledigt werden. Um Gerätenamen mit Blockgeräten zu erhalten, verwenden Sie die Blockgeräte /dev/disk/by-id oder /dev/disk/by-uuid. Das Logical Volume Management (LVM) ist ein Schema für die Festplattenpartitionierung, das viel flexibler als die physische Partitionierung in Standardkonfigurationen ist. Mit der Snapshop-Funktion können Sie Datensicherungen einfach erstellen. Ein RAID (Redundant Array of Independent Disks) bietet verbesserte Datenintegrität, Leistung und Fehlertoleranz. SUSE Linux Enterprise Server unterstützt außerdem Multipath I/O (Einzelheiten finden Sie unter Kapitel 7, Managing Multipath I/O for Devices (↑SLES 11 SP2: Storage Administration Guide)) und bietet auch die Option, iSCSI für ein Netzwerklaufwerk zu nutzen (weitere Informationen zu iSCSI finden Sie unter Kapitel 13, Mass Storage over IP Networks: iSCSI (↑SLES 11 SP2: Storage Administration Guide)).

15.1. Verwenden der YaST-Partitionierung

Die in Abbildung 15.1, „Die YaST-Partitionierung“ gezeigte Expertenpartitionierung ermöglicht die manuelle Änderung der Partitionierung einer oder mehrerer Festplatten. Sie können Partitionen hinzufügen, löschen, bearbeiten und deren Größe verändern sowie auf die Soft-RAID und LVM-Konfiguration zugreifen.

[Warning]Neupartitionierung des laufenden Systems

Auch wenn es möglich ist, ein laufendes System neu zu partitionieren, ist das Risiko eines Fehlers mit daraus folgendem Datenverlust sehr hoch. Versuchen Sie daher eine Neupartitionierung des installierten Systems möglichst zu vermeiden. Sollte es sich wirklich nicht umgehen lassen, führen Sie zuvor unbedingt eine vollständige Datensicherung durch.

Abbildung 15.1. Die YaST-Partitionierung

Die YaST-Partitionierung

[Tip]IBM-System z: Gerätenamen

IBM-System z erkennt ausschließlich DASD- und SCSI-Festplatten. IDE-Festplatten werden nicht unterstützt. Aus diesem Grund werden die Geräte in der Partitionstabelle für das erste erkannte Gerät als dasda oder sda angezeigt.

Alle bestehenden oder vorgeschlagenen Partitionen auf allen angeschlossenen Festplatten werden in der Liste Verfügbarer Speicher im YaST-Dialogfeld Festplatte vorbereiten: Expertenmodus angezeigt. Ganze Festplatten werden als Geräte ohne Nummern aufgeführt, beispielsweise als /dev/sda (oder /dev/dasda). Partitionen werden als Teile dieser Geräte aufgelistet, beispielsweise als /dev/sda1 (oder /dev/dasda1). Größe, Typ, Verschlüsselungsstatus, Dateisystem und Einhängepunkt der Festplatten und ihrer Partitionen werden ebenfalls angezeigt. Der Einhängepunkt gibt an, wo sich die Partition im Linux-Dateisystembaum befindet.

Mehrere funktionale Ansichten sind in der Systemansicht im linken Fensterbereich verfügbar. Verwenden Sie die Ansichten, um Informationen zu vorhandenen Speicherkonfigurationen zu erhalten oder um Funktionen wie RAID, Volume-Verwaltung, Dateien verschlüsseln zu konfigurieren oder Dateisysteme mit zusätzlichen Funktionen wie BTRFS, NFS oder TMPFS anzuzeigen.

Wenn Sie das Experten-Dialogfeld während der Installation ausführen, wird auch sämtlicher freier Speicherplatz aufgeführt und automatisch ausgewählt. Um weiteren Speicherplatz für SUSE® Linux Enterprise Server zur Verfügung zu stellen, müssen Sie den benötigten Speicherplatz von unten nach oben in der Liste freigeben (Sie beginnen mit der letzten Partition der Festplatte und enden mit der ersten). Wenn Sie beispielsweise über drei Partitionen verfügen, können Sie nicht die zweite ausschließlich für SUSE Linux Enterprise Server und die dritte und erste für andere Betriebssysteme verwenden.

15.1.1. Partitionstypen

[Tip]IBM-System z: Festplatten

Auf den IBM-System z-Plattformen unterstützt SUSE Linux Enterprise Server SCSI-Festplatten sowie DASD-Partitionen (Direct Access Storage Devices). Während sich SCSI-Datenträger wie unten beschrieben partitionieren lassen, sind für DASDs maximal drei Partitionseinträge in den entsprechenden Partitionstabellen möglich.

Jede Festplatte verfügt über eine Partitionierungstabelle mit Platz für vier Einträge. Jeder Eintrag in der Partitionstabelle steht für eine primäre oder für eine erweiterte Partition. Es ist jedoch nur ein Eintrag für eine erweiterte Partition zulässig.

Eine primäre Partition besteht aus einem kontinuierlichen Bereich von Zylindern (physikalischen Festplattenbereichen), die einem bestimmten Betriebssystem zugewiesen sind. Mit primären Partitionen wären Sie auf vier Partitionen pro Festplatte beschränkt, da die Partitionstabelle nicht mehr Platz bietet. Aus diesem Grund werden erweiterte Partitionen verwendet. Erweiterte Partitionen sind ebenfalls kontinuierliche Bereiche von Festplattenzylindern, können jedoch in mehrere logische Partitionen unterteilt werden. Für logische Partitionen sind keine Einträge in der Partitionstabelle erforderlich. Eine erweiterte Partition kann auch als Container für logische Partitionen bezeichnet werden.

Wenn Sie mehr als vier Partitionen benötigen, erstellen Sie als vierte Partition (oder früher) eine erweiterte Partition. Diese erweiterte Partition sollte den gesamten verbleibenden freien Zylinderbereich umfassen. Erstellen Sie dann mehrere logische Partitionen innerhalb der erweiterten Partition. Die maximale Anzahl der logischen Partitionen beläuft sich auf 63, unabhängig vom Festplattentyp. Dabei spielt es keine Rolle, welche Arten von Partitionen für Linux verwendet werden. Sowohl primäre als auch logische Partitionen funktionieren normal.

[Tip]GPT-Partitionstabelle

Wenn Sie mehr als 4 primäre Partitionen auf einer Festplatte erstellen müssen, müssen Sie den Partitionstyp GPT verwenden. Dieser Typ hebt die Einschränkung für die Anzahl der primären Partitionen auf und unterstützt auch Partitionen, die über 2 TB groß sind.

Führen Sie zur Verwendung von GPT den YaST-Partitioner aus, klicken Sie in der Systemansicht auf den Namen der entsprechenden Festplatte und wählen Sie Erweitert+Erstellen einer neuen Partitionstabelle+GPT aus.

15.1.2. Erstellen von Partitionen

Zum Erstellen einer ganz neuen Partition wählen Sie Festplatten und dann eine Festplatte mit freiem Speicherplatz aus. Die tatsächliche Modifikation kann im Karteireiter Partitionen erfolgen:

  1. Wählen Sie Hinzufügen aus und geben Sie den Partitionstyp (primär oder erweitert) an. Sie können bis zu vier primäre Partitionen oder bis zu drei primäre Partitionen und eine erweiterte Partition erstellen. Innerhalb der erweiterten Partition können Sie mehrere logische Partitionen erstellen (siehe Abschnitt 15.1.1, „Partitionstypen“).

  2. Geben Sie die Größe der neuen Partition an. Sie können auswählen, dass der gesamte freie Speicherplatz belegt werden soll oder eine Größe eingeben.

  3. Wählen Sie das zu verwendende Dateisystem und einen Einhängepunkt aus. YaST schlägt für jede erstellte Partition einen Einhängepunkt vor. Für eine andere Einhängemethode, z. B. Einhängen nach Label, wählen Sie Fstab-Optionen. Weitere Informationen zu den unterstützen Dateisystemen finden Sie unter Storage Administration Guide.

  4. Geben Sie, falls erforderlich, zusätzliche Dateisystemoptionen an. Dies ist zum Beispiel für persistente Dateinamen erforderlich. Weitere Informationen zu den verfügbaren Optionen finden Sie in Abschnitt 15.1.3, „Bearbeiten einer Partition“.

  5. Klicken Sie auf Fertig stellen, um die Partitionierungseinrichtung zu übernehmen und das Partitionierungsmodul zu verlassen.

    Wenn Sie die Partition bei der Installation angelegt haben, wird wieder das Fenster mit der Installationsübersicht angezeigt.

15.1.3. Bearbeiten einer Partition

Wenn Sie eine neue Partition erstellen oder eine bestehende Partition bearbeiten, können verschiedene Parameter festgelegt werden. Bei neuen Partitionen reichen die von YaST festgelegten Standardparameter normalerweise aus und müssen nicht geändert werden. Gehen Sie wie folgt vor, um Ihre Partitionseinstellungen manuell zu bearbeiten:

  1. Wählen Sie die Partition aus.

  2. Klicken Sie auf Bearbeiten, um die Partition zu bearbeiten und die Parameter festzulegen:

    Dateisystem-ID

    Auch wenn Sie die Partitionen zu diesem Zeitpunkt nicht formatieren möchten, weisen Sie eine Dateisystem-ID zu, um sicherzustellen, dass sie richtig registriert wird. Übliche Werte sind Linux , Linux Swap , Linux LVM und Linux RAID.

    Dateisystem

    Klicken Sie zum Ändern des Partitionsdateisystems auf Partition formatieren und wählen Sie den Dateisystemtyp in der Liste Dateisystem aus.

    SUSE Linux Enterprise Server unterstützt verschiedene Dateisystemtypen. BtrFS ist aufgrund seiner erweiterten Funktionen das bevorzugte Linux-Dateisystem. Es unterstützt das Copy-on-Write-Verfahren, das Erstellen vob Snapshots, Multi-Device-Spanning, Subvolumes und weitere nützliche Techniken. ReiserFS, JFS, XFS und Ext3 sind Journaling-Dateisysteme. Mit diesen Dateisystemen kann das System nach einem Systemabsturz schnell wiederhergestellt werden, da die Schreibvorgänge während des Vorgangs protokolliert werden. Ext2 ist kein Journaling-Dateisystem, eignet sich aber für kleinere Partitionen, da für die Verwaltung nicht viel Speicherplatz benötigt wird.

    [Note]Unterstützung für ext4-Dateisystem

    Da sich BtrFS als effizienter und skalierbarer erwiesen hat als Ext4, unterstützt SUSE Linux Enterprise Server SP2 lediglich den Lesezugriff auf Ext4-Partitionen. Es ist jedoch weiterhin möglich, in einem Schreib-/Lesemodus auf Ext4-Patitionen zuzugreifen – hierzu müssen Sie das Paket ext4-writeable installieren. Beachten Sie, dass dieser Vorgang nicht unterstützt wird und sich negativ auf den Kernel auswirkt.

    Swap ist ein Sonderformat, das die Verwendung der Partition als virtuellen Arbeitspeicher ermöglicht. Bei einer manuellen Partitionierung müssen Sie eine Swap-Partition mit mindestens 256 MB erstellen. Sollte der Swap-Speicher nicht ausreichen, empfiehlt es sich statt einer Erhöhung des Swap-Speichers, dem System mehr Arbeitsspeicher hinzuzufügen.

    [Warning]Ändern des Dateisystems

    Wenn Sie das Dateisystem ändern und Partitionen neu formatieren, werden alle Daten der Partition unwiederbringlich gelöscht.

    Weitere Informationen zu den verschiedenen Dateisystemen finden Sie unter Storage Administration Guide.

    Verschlüsseln von Geräten

    Wenn Sie die Verschlüsselung aktivieren, werden alle Daten in verschlüsselter Form geschrieben. Dies erhöht zwar die Sicherheit sensibler Daten, die Systemgeschwindigkeit wird jedoch reduziert, da die Verschlüsselung einige Zeit in Anspruch nimmt. Weitere Informationen zur Verschlüsselung der Dateisysteme finden Sie in Kapitel 11, Encrypting Partitions and Files (↑Security Guide).

    Einhängepunkt

    Geben Sie das Verzeichnis an, in dem die Partition im Dateisystembaum eingehängt werden soll. Treffen Sie eine Auswahl aus den YaST-Vorschlägen oder geben Sie einen beliebigen anderen Namen ein.

    Fstab-Optionen

    Legen verschiedene Parameter in der globalen Systemverwaltungsdatei (/etc/fstab) fest. In der Regel reichen die Standardeinstellungen für die meisten Konfigurationen aus. Sie können beispielsweise die Dateisystemkennung von einem Gerätenamen in eine Volume-Bezeichnung ändern. In Volume-Bezeichnungen können Sie alle Zeichen mit Ausnahme von / und dem Leerzeichen verwenden.

    Für persistente Gerätenamen verwenden Sie die Einhängeoption Geräte-ID, UUID oder LABEL. In SUSE Linux Enterprise Server sind persistente Gerätenamen standardmäßig aktiviert.

    [Note]IBM System z: Einhängen nach Pfad

    Da das Einhängen nach ID auf IBM System z Probleme verursacht, wenn Platte-zu-Platte-Kopien zum Klonen benutzt werden, werden Geräte standardmäßig nach Pfad in /etc/fstab auf IBM System z eingehängt.

    Wenn Sie die Partition lieber über ihre Bezeichnung einhängen möchten, müssen Sie diese als Texteintrag in der Volume-Bezeichnung angeben. Sie könnten beispielsweise das Partitions-Label HOME für eine Partition verwenden, die in /home eingehängt werden soll.

    Wenn Sie für das Dateisystem Quotas verwenden möchten, verwenden Sie die Einhängeoption Quota-Unterstützung aktivieren. Diese Konfiguration ist erforderlich, bevor Sie in der Benutzerverwaltung von YaST Quotas für Benutzer festlegen. Weitere Informationen zur Konfiguration von Benutzerquotas finden Sie unter Abschnitt 12.3.5, „Verwalten von Quoten“.

  3. Wählen Sie Beenden, um die Änderungen zu speichern.

[Note]Anpassen der Größe von Dateisystemen

Die Größe eines bestehenden Dateisystems können Sie ändern, indem Sie die Partition auswählen und Größe ändern verwenden. Beachten Sie, dass die Größe von eingehängten Partitionen nicht verändert werden kann. Um die Größe von Partitionen zu ändern, hängen Sie die entsprechende Partition aus, bevor Sie den Partitionierer ausführen.

15.1.4. Optionen für Experten

Nach Auswahl eines Festplattengeräts (wie sda) im Bereich Systemansicht können Sie im unteren rechten Bereich im Fenster Festplatte vorbereiten: Expertenmodus auf das Menü Experte... zugreifen. Im Menü stehen folgende Kommandos zur Verfügung:

Erstellen einer neuen Partitionstabelle

Mithilfe dieser Option können Sie eine neue Partitionstabelle am ausgewählten Gerät erstellen.

[Warning]Erstellen einer neuen Partitionstabelle

Durch Erstellen einer neuen Partitionstabelle auf einem Gerät werden alle Partitionen und deren Daten unwiederbringlich von diesem Gerät entfernt.

Diesen Datenträger klonen

Mit dieser Option können Sie das Layout einer Gerätepartition ohne den Inhalt auf andere verfügbare Datenträger klonen.

15.1.5. Erweiterte Optionen

Nach Auswahl des Hostnamens des Rechners (obere Ebene des Baums in der Systemansicht) können Sie unten rechts im Fenster Festplatte vorbereiten: Expertenmodus auf das Menü Konfigurieren... zugreifen. Im Menü stehen folgende Kommandos zur Verfügung:

Konfigurieren von iSCSI

Für den Zugriff auf SCSI über IP-Block-Geräte müssen Sie zunächst iSCSI konfigurieren. Dadurch erhalten Sie weitere verfügbare Geräte in der Hauptpartitionsliste.

Konfigurieren von Multipath

Durch Auswahl dieser Option können Sie die Multipath-Optimierung an den unterstützten Massenspeichergeräten konfigurieren.

15.1.6. Weitere Partitionierungstipps

Im folgenden Abschnitt finden Sie einige Hinweise und Tipps für die Partitionierung, die Ihnen bei der Einrichtung Ihres Systems helfen, die richtigen Entscheidungen zu treffen.

[Tip]Anzahl der Zylinder

Einige Partitionierungstools beginnen bei der Nummerierung der Zylinder mit 0 andere mit 1. Die Zylinderzahl berechnet sich immer aus der Differenz zwischen der letzten und der ersten Zylindernummer plus eins.

15.1.6.1. Verwenden von Swap

Mittels Swap wird der verfügbare physikalische Arbeitsspeicher erweitert. Ihnen steht dadurch über das physische RAM hinaus mehr Arbeitsspeicher zur Verfügung. Die Arbeitsspeicherverwaltungssysteme der Kernels vor Version 2.4.10 benötigten Swap als Sicherheitszugabe. Wenn Ihr Swap zu dieser Zeit nicht zweimal so groß war wie Ihr RAM, kam es zu erheblichen Leistungseinbußen. Diese Einschränkungen gibt es nicht mehr.

Linux verwendet eine Seite namens Kürzlich verwendet (LRU) zur Auswahl von Seiten, die eventuell vom Arbeitsspeicher auf die Festplatte verschoben werden. Den aktiven Anwendungen steht dadurch mehr Arbeitsspeicher zur Verfügung und das Zwischenspeichern läuft reibungsloser ab.

Wenn eine Anwendung versucht, den maximal zulässigen Arbeitsspeicher zu belegen, können Probleme mit Swap auftreten. Wir sollten uns hierzu drei der wichtigsten Szenarien näher ansehen:

System ohne Swap

Die Anwendung kann den maximal zulässigen Arbeitsspeicher auslasten. Der gesamte Cache-Speicher wird freigegeben, wodurch sich alle anderen Anwendungen verlangsamen. Nach einigen Minuten wird der „Out-of-Memory-Killer“ des Kernels aktiviert und der Vorgang wird beendet.

System mit mittelgroßem Swap (128 MB – 512 MB)

Zunächst verlangsamt sich das Systems wie ein System ohne Swap. Sobald das gesamte physikalische RAM aufgebraucht ist, wird auch auf den Swap-Speicher zurückgegriffen. An diesem Punkt wird das System sehr langsam; die Fernausführung von Kommandos wird unmöglich. Je nach Geschwindigkeit der Festplatten, die den Swap-Speicher stellen, verbleibt das System etwa 10 bis 15 Minuten in diesem Zustand, bevor das Problem vom „Out of Memory-Killer“ des Kernels endgültig behoben wird. Beachten Sie, dass Sie eine bestimmte Swap-Größe benötigen, wenn der Computer einen Suspend to Disk ausführen soll. In diesem Fall sollte der Swap-Speicher groß genug sein, um die benötigten Daten vom Arbeitsspeicher (512 MB – 1 GB) aufnehmen zu können.

System mit großem Swap (mehrere GB)

In einem solchen Fall sollte besser keine Anwendung ausgeführt werden, die völlig außer Rand und Band gerät und den Swap-Speicher grenzenlos nutzt. Wenn Sie eine derartige Anwendung ausführen, nimmt die Wiederherstellung des Systems mehrere Stunden in Anspruch. Sehr wahrscheinlich treten in diesem Fall bei anderen Prozessen Zeitüberschreitungen und Fehler auf, wodurch das System in einem undefinierten Zustand zurückbleibt, selbst wenn der fehlerhafte Prozess abgebrochen wird. Starten Sie in diesem Fall den Computers von Anfang an neu und versuchen Sie, das System wieder zum Laufen zu bringen. Sehr viel Swap-Speicher ist nur dann sinnvoll, wenn Sie eine Anwendung verwenden, die diese Menge an Swap tatsächlich benötigt. Solche Anwendungen (wie Datenbanken oder Bildbearbeitungsprogramme) verfügen häufig über eine Option, mit der sie den benötigten Festplattenspeicher direkt abrufen können. Die Verwendung dieser Option ist auf jeden Fall einem übergroßen Swap-Speicher vorzuziehen.

Falls Ihre Anwendungen nicht außer Kontrolle geraten, aber dennoch nach einiger Zeit mehr Swap erforderlich ist, können Sie den Swap-Speicher auch online erweitern. Wenn Sie eine Partition als Swap-Speicher vorbereitet haben, fügen Sie diese Partition einfach mit Hilfe von YaST hinzu. Falls Sie auf keine Swap-Partition zurückgreifen können, können Sie den Swap-Speicher auch durch eine Swap-Datei erweitern. Swap-Dateien sind im Allgemeinen langsamer als Partitionen, aber verglichen mit physischem RAM sind beide extrem langsam, sodass der eigentliche Unterschied unerheblich ist.

Prozedur 15.1. Manuelles Hinzufügen einer Swap-Datei

So fügen Sie dem laufenden System eine Swap-Datei hinzu:

  1. Erstellen Sie auf Ihrem System eine leere Datei. Um beispielsweise eine Swap-Datei für 128 MB Swap-Speicher unter /var/lib/swap/swapfile hinzuzufügen, geben Sie folgende Kommandos ein:

    mkdir -p /var/lib/swap
    dd if=/dev/zero of=/var/lib/swap/swapfile bs=1M count=128
  2. Initialisieren Sie die Swap-Datei mit folgendem Kommando:

    mkswap /var/lib/swap/swapfile
  3. Aktivieren Sie den Swap-Speicher mit folgendem Kommando:

    swapon /var/lib/swap/swapfile

    Zum Deaktivieren der Swap-Datei verwenden Sie folgendes Kommando:

    swapoff /var/lib/swap/swapfile
  4. Zum Überprüfen des aktuell verfügbaren Swap-Speichers verwenden Sie folgendes Kommando:

    cat /proc/swaps

    Bislang handelt es sich hier lediglich um einen temporären Swap-Speicher. Nach dem nächsten Reboot wird er nicht mehr verwendet.

  5. Wenn Sie die Swap-Datei permanent aktivieren möchten, fügen Sie /etc/fstab folgende Zeile hinzu:

    /var/lib/swap/swapfile swap swap defaults 0 0

15.1.7. Partitionierung und LVM

Greifen Sie über das Menü Festplatte vorbereiten: Expertenmodus auf die LVM-Konfiguration zu, indem Sie im Fenster Systemansicht auf das Element Volume-Verwaltung klicken. Wenn auf Ihrem System jedoch bereits eine aktive LVM-Konfiguration vorhanden ist, wird sie automatisch bei der Eingabe der ersten LVM-Konfiguration einer Sitzung aktiviert. In diesem Fall kann keine der Festplatten, die eine Partition enthalten (die zu einer aktivierten Volume-Gruppe gehört) neu partitioniert werden. Der Linux-Kernel kann die geänderte Partitionstabelle einer Festplatte nicht erneut lesen, wenn eine der Partitionen auf dieser Festplatte verwendet wird. Wenn bereits eine funktionierende LVM-Konfiguration auf Ihrem System vorhanden ist, sollte eine physische Neupartitionierung nicht erforderlich sein. Ändern Sie stattdessen die Konfiguration des logischen Volumes.

Am Anfang der physischen Volumes (PVs) werden Informationen zum Volume auf die Partition geschrieben. Um eine solche Partition für andere Zwecke, die nichts mit LVM zu tun haben, wiederzuverwenden, sollten Sie den Anfang dieses Volumes löschen. Bei der VG system und dem PV /dev/sda2 beispielsweise ist dies über den Befehl ddif=/dev/zero of=/dev/sda2 bs=512 count=1 möglich.

[Warning]Dateisystem zum Booten

Das zum Booten verwendete Dateisystem (das Root-Dateisystem oder /boot) darf nicht auf einem logischen LVM-Volume gespeichert werden. Speichern Sie es stattdessen auf einer normalen physischen Partition.

Weitere Informationen über LVM finden Sie bei Storage Administration Guide.

15.2. LVM-Konfiguration

Dieser Abschnitt beschreibt kurz die Prinzipien hinter dem Logical Volume Manager (LVM) sowie dessen Mehrzweckfunktionen. In Abschnitt 15.2.2, „LVM-Konfiguration mit YaST“ wird erläutert, wie LVM mit YaST eingerichtet wird.

[Warning]

Der Einsatz von LVM ist manchmal mit einem höheren Risiko (etwa des Datenverlusts) verbunden. Risiken umfassen auch Anwendungsausfälle, Stromausfälle und fehlerhafte Befehle. Speichern Sie Ihre Daten, bevor Sie LVM implementieren oder Volumes neu konfigurieren. Arbeiten Sie nie ohne Backup.

15.2.1. Der Logical Volume Manager

Der LVM ermöglicht eine flexible Verteilung von Festplattenspeicher über mehrere Dateisysteme. Er wurde entwickelt, da gelegentlich die Segmentierung des Festplattenspeichers geändert werden muss, nachdem die erste Partitionierung abgeschlossen wurde. Da es schwierig ist, Partitionen in einem laufenden System zu ändern, bietet LVM einen virtuellen Pool (Volume-Gruppe, kurz: VG) an Speicherplatz, aus dem bei Bedarf logische Volumes (LVs) erzeugt werden können. Das Betriebssystem greift dann auf diese logischen Volumes statt auf physische Partitionen zu. Volume-Gruppen können sich über mehr als eine Festplatte erstrecken, wobei mehrere Festplatten oder Teile davon eine einzige VG bilden können. Auf diese Weise bietet LVM eine Art Abstraktion vom physischen Festplattenplatz, der eine viel einfachere und sicherere Möglichkeit zur Änderung der Aufteilung ermöglicht als die physische Umpartitionierung. Hintergrundinformationen zum physischen Partitionieren erhalten Sie in Abschnitt 15.1.1, „Partitionstypen“ und Abschnitt 15.1, „Verwenden der YaST-Partitionierung“.

Abbildung 15.2. Physische Partitionierung versus LVM

Physische Partitionierung versus LVM

Abbildung 15.2, „Physische Partitionierung versus LVM“ stellt die physische Partitionierung (links) der LVM-Segmentierung (rechts) gegenüber. Auf der linken Seite wurde eine einzelne Festplatte in drei physische Partitionen (PART) aufgeteilt, von denen jede einen Einhängepunkt (MP) hat, auf den das Betriebssystem zugreifen kann. Auf der rechten Seite wurden zwei Festplatten in zwei bzw. drei physische Partitionen aufgeteilt. Es wurden zwei LVM-Volume-Gruppen (VG 1 und VG 2) angelegt. VG 1 enthält zwei Partitionen von DISK 1 und eine von DISK 2. VG 2 enthält die restlichen zwei Partitionen von DISK 2. In LVM werden die in einer Volume-Gruppe zusammengefassten physischen Festplattenpartitionen als physische Volumes (PVs) bezeichnet. Innerhalb der Volume-Gruppen sind vier LVs (LV 1 bis LV 4) definiert. Sie können vom Betriebssystem über die verknüpften Einhängepunkte verwendet werden. Die Grenzen zwischen verschiedenen LVs müssen sich nicht mit den Partitionsgrenzen decken. Dies wird in diesem Beispiel durch die Grenze zwischen LV 1 und LV 2 veranschaulicht.

LVM-Funktionen:

  • Mehrere Festplatten/Partitionen können zu einem großen logischen Volume zusammengefügt werden.

  • Neigt sich bei einem LV (z. B. /usr ) der freie Platz dem Ende zu, können Sie dieses bei geeigneter Konfiguration vergrößern.

  • Mit dem LVM können Sie im laufenden System Festplatten oder LVs hinzufügen. Jedoch erfordert dies Hot-Swap-fähige Hardware.

  • Es ist möglich, einen „Striping-Modus“ zu aktivieren, der den Datenstrom eines LVs über mehrere PVs verteilt. Wenn sich diese PVs auf unterschiedlichen Platten befinden, wird die Schreib- und Leseleistung verbessert, wie mit RAID 0.

  • Die Snapshot-Funktion ermöglicht vor allem bei Servern konsistente Backups des laufenden Systems.

Mit diesen Funktionen ist LVM jederzeit bereit für stark ausgelastete Heim-PCs oder kleine Server. LVM eignet sich gut für Benutzer mit wachsendem Datenbestand (wie im Fall von Datenbanken, Musikarchiven oder Benutzerverzeichnissen). Dann ist es möglich, Dateisysteme zu haben, die größer sind als eine physische Festplatte. Ein weiterer Vorteil des LVM ist die Möglichkeit, bis zu 256 LVs anlegen zu können. Jedoch unterscheidet sich die Arbeit mit LVM von der Arbeit mit konventionellen Partitionen. Anleitungen und weiterführende Informationen zur Konfiguration des LVM finden Sie im offiziellen LVM-Howto unter http://tldp.org/HOWTO/LVM-HOWTO/.

Ab Kernel Version 2.6 steht Ihnen LVM in der Version 2 zur Verfügung. Er ist rückwärtskompatibel zum bisherigen LVM und kann alte Volume-Gruppen weiter verwalten. Wenn Sie neue Volume-Gruppen anlegen, müssen Sie entscheiden, ob Sie das neue Format oder die rückwärtskompatible Version verwenden möchten. LVM 2 benötigt keine Kernel-Patches mehr. Er verwendet die in Kernel 2.6 integrierte Gerätezuordnung. Dieser Kernel unterstützt nur LVM, Version 2. In diesem Abschnitt wird LVM gleichbedeutend mit LVM, Version 2 verwendet.

15.2.2. LVM-Konfiguration mit YaST

Die YaST LVM-Konfiguration kann vom YaST Expert Partitioner (siehe Abschnitt 15.1, „Verwenden der YaST-Partitionierung“) unter Volume-Verwaltung im Bereich Systemansicht aus erreicht werden. Mit dem Expertenmodus des Partitionierungsmoduls können Sie vorhandene Partitionen bearbeiten und löschen sowie neue Partitionen erstellen, die mit LVM verwendet werden sollen. Als erste Aufgabe müssen PVs erstellt werden, die Platz für eine Volume-Gruppe bieten:

  1. Wählen Sie unter Festplatten eine Festplatte aus.

  2. Wechseln Sie in den Karteireiter Partitionen.

  3. Klicken Sie auf Hinzufügen und geben Sie die gewünschte Größe des PV auf dieser Platte ein.

  4. Verwenden Sie Do not Format Partition (Partition nicht formatieren) und ändern Sie die Dateisystem-ID in 0x8E Linux LVM. Hängen Sie diese Partition nicht ein.

  5. Wiederholen Sie diesen Vorgang, bis alle gewünschten physischen Volumes auf den verfügbaren Platten definiert sind.

15.2.2.1. Erstellen von Volume-Gruppen

Wenn auf Ihrem System keine Volume-Gruppe existiert, müssen Sie eine hinzufügen (siehe Abbildung 15.3, „Anlegen einer Volume-Gruppe“). Sie können zusätzliche Gruppen erstellen, indem Sie auf Volume-Verwaltung im Bereich Systemansicht und anschließend auf Volume-Gruppe hinzufügen klicken. Eine einzige Volume-Gruppe genügt in der Regel.

  1. Geben Sie einen Namen für die VG ein, z. B. System.

  2. Wählen Sie die gewünschte Größe (Physical Extent Size). Dieser Wert definiert die Größe eines physischen Blocks in der Volume-Gruppe. Der gesamte Plattenplatz in einer Volume-Gruppe wird in Blöcken dieser Größe verwaltet.

  3. Fügen Sie der VG die vorbereiteten PVs hinzu, indem Sie das Gerät auswählen und auf Hinzufügen klicken. Die Auswahl mehrerer Geräte ist möglich, wenn Sie die Strg-Taste gedrückt halten, während Sie auf die gewünschten Geräte klicken.

  4. Wählen Sie Beenden, um die VG für weitere Konfigurationsschritte bereitzustellen.

Abbildung 15.3. Anlegen einer Volume-Gruppe

Anlegen einer Volume-Gruppe

Wenn mehrere Volume-Gruppen definiert sind und PVs hinzugefügt oder entfernt werden sollen, wählen Sie die Volume-Gruppe in der Liste Volume-Verwaltung aus und klicken Sie auf Größe ändern. Im folgenden Fenster können Sie der ausgewählten Volume-Gruppe PVs hinzufügen oder sie daraus entfernen.

15.2.2.2. Konfigurieren von logischen Volumes

Nachdem die Volume-Gruppe mit PVs gefüllt ist, definieren Sie im nächsten Dialogfeld die LVs, die das Betriebssystem verwenden soll. Wählen Sie die aktuelle Volume-Gruppe aus und wechseln Sie zum Karteireiter Logische Volumes. Sie können nach Bedarf LVs mithilfe der entsprechenden Schaltflächen Hinzufügen, Bearbeiten, ihre Größe ändern und sie Löschen, bis der Platz in der Volume-Gruppe verbraucht ist. Weisen Sie jeder Volume-Gruppe mindestens ein LV zu.

Abbildung 15.4. Verwaltung der logischen Volumes

Verwaltung der logischen Volumes

Klicken Sie auf Hinzufügen und führen Sie die Anweisungen im Assistenten-ähnlichen Pop-up-Fenster aus, das geöffnet wird:

  1. Geben Sie den Namen des LV ein. Für eine Partition, die auf /home eingehängt werden soll, kann ein selbsterklärender Name wie HOME verwendet werden.

  2. Wählen Sie die Größe und Anzahl der Stripes für das LV. Wenn Sie nur ein PV haben, ist es nicht sinnvoll, mehrere Stripes auszuwählen.

  3. Wählen Sie das Dateisystem, das auf dem LV und auf dem Einhängepunkt verwendet werden soll.

Durch die Verwendung von Stripes ist es möglich, den Datenstrom im LV auf mehrere PVs aufzuteilen (Striping). Das Striping eines Volumes kann nur über unterschiedliche PVs erfolgen, von denen jedes mindestens den Speicherplatz des Volumes besitzt. Die maximale Anzahl der Stripes entspricht der Anzahl der PVs, wobei Stripe „1“ für „no striping“ (kein Striping) steht. Das Striping ist nur mit PVs sinnvoll, die sich auf unterschiedlichen Festplatten befinden. Andernfalls verschlechtert sich die Leistung.

[Warning]Striping

YaST kann in Bezug auf Striping die Richtigkeit Ihrer Einträge nicht überprüfen. Fehler an dieser Stelle können erst festgestellt werden, wenn LVM auf der Festplatte in Betrieb genommen wird.

Falls Sie auf Ihrem System LVM bereits konfiguriert haben, können Sie auch die vorhandenen logischen Volumes verwenden. Bevor Sie fortfahren, weisen Sie diesen LVs passende Einhängepunkte zu. Klicken Sie auf Fertig stellen, um in den YaST Expert Partitioner zurückzukehren und Ihre Arbeit dort abzuschließen.

15.3. Soft-RAID-Konfiguration

Der Sinn eines RAID (Redundant Array of Independent Disks) ist es, mehrere Festplattenpartitionen in einer großen virtuellen Festplatte zusammenzufassen, um die Leistung und/oder die Datensicherheit zu optimieren. Die meisten RAID-Controller verwenden das SCSI-Protokoll, da es eine größere Anzahl von Festplatten effektiver als das IDE-Protokoll ansprechen kann. Er eignet sich auch besser zur parallelen Kommandoverarbeitung. Es gibt einige RAID-Controller, die IDE- oder SATA-Festplatten unterstützen. Soft RAID bietet die Vorteile von RAID-Systemen ohne die zusätzlichen Kosten für hardwareseitige RAID-Controller. Dies geht allerdings zu Lasten von Prozessorzeit und Arbeitsspeicher, weshalb Soft RAID für Hochleistungssysteme nicht wirklich geeignet ist.

Mit SUSE® Linux Enterprise Server können Sie verschiedene Festplatten in einem Soft RAID-System kombinieren. RAID bietet verschiedene Strategien für das Kombinieren mehrerer Festplatten in einem RAID-System, von der jede andere Ziele, Vorteile und Merkmale aufweist. Diese Variationen werden im Allgemeinen als RAID-Level bezeichnet.

Es gibt folgende gängige RAID-Level:

RAID 0

Dieser Level verbessert die Leistung des Datenzugriffs, indem er die einzelnen Dateiblöcke über mehrere Festplattenlaufwerke verteilt. Im Grunde ist dies gar kein RAID, da es keine Datensicherung gibt, doch die Bezeichnung RAID 0 hat sich für diese Art von System eingebürgert. Bei RAID 0 werden mindestens zwei Festplatten zusammengefasst. Die Leistung wurde zwar verbessert, aber wenn auch nur eine der Festplatten ausfällt, ist das RAID-System zerstört und Ihre Daten sind verloren.

RAID 1

Dieser Level bietet eine ausreichende Sicherheit für Ihre Daten, weil sie 1:1 auf eine andere Festplatte kopiert werden. Dies wird als Festplattenspiegelung bezeichnet. Ist eine Festplatte zerstört, steht eine Kopie des Inhalts auf einer anderen zur Verfügung. Solange noch eine Festplatte intakt ist, können alle anderen fehlerhaft sein, ohne dass Daten verloren gehen. Wenn der Schaden jedoch nicht erkannt wird, können die beschädigten Daten auf die unbeschädigte Festplatte gespiegelt werden. Dadurch können die Daten ebenfalls verloren gehen. Verglichen mit dem Zugriff auf einzelne Festplatten (10 bis 20% langsamer) wird die Schreibgeschwindigkeit beim Kopiervorgang beeinträchtigt, doch der Lesezugriff ist erheblich schneller im Vergleich zu normalen physischen Festplatten. Der Grund besteht darin, dass die doppelten Daten parallel abgesucht werden können. Im Allgemeinen kann gesagt werden, dass Level 1 fast eine doppelt so schnelle Leseübertragungsrate und nahezu dieselbe Schreibübertragungsrate wie einzelne Festplatten bietet.

RAID 5

RAID 5 ist ein optimierter Kompromiss aus Level 0 und Level 1, was Leistung und Redundanz betrifft. Der nutzbare Festplattenplatz entspricht der Anzahl der eingesetzten Festplatten minus einer. Die Daten werden genau wie bei RAID 0 auf der Festplatte verteilt. Paritätsblocks, die auf einer Partition erstellt wurden, sind aus Sicherheitsgründen vorhanden. Diese werden mit XOR miteinander verknüpft, sodass sich beim Ausfall einer Partition durch den dazugehörigen Paritätsblock der Inhalt rekonstruieren lässt. Bei RAID 5 ist zu beachten, dass nicht mehrere Festplatten gleichzeitig ausfallen dürfen. Wenn eine Festplatte ausfällt, muss sie schnellstmöglich ausgetauscht werden, da sonst Datenverlust droht.

RAID 6

RAID 6 stellt hinsichtlich Zuverlässigkeit eine weitere Steigerung des RAID-Systems dar. Auf diesem Level kann das Array selbst nach einem Ausfall von zwei Festplatten noch rekonstruiert werden. Für ein RAID 6-Array werden mindestens vier Festplatten benötigt. Allerdings benötigt diese Konfiguration als Software-RAID sehr viel CPU-Zeit und Arbeitsspeicher.

RAID 10 (RAID 1+0)

Diese RAID-Implementierung kombiniert Funktionen von RAID 0 und RAID 1: die Daten werden zuerst in separaten Festplatten-Arrays gespiegelt, die in ein neues Array vom Typ RAID 0 eingefügt sind. In jedem RAID 1-Subarray kann eine Festplatte ohne Datenverlust ausfallen. RAID 10 wird für Datenbankanwendungen verwendet, bei denen eine hohe Last zu erwarten ist.

Weitere RAID-Level

Es wurden noch weitere RAID-Level entwickelt (RAID 2, RAID 3, RAID 4, RAIDn, RAID 10, RAID 0+1, RAID 30, RAID 50 usw.), wobei einige von diesen proprietäre Implementierungen verschiedener Hardwarehersteller sind. Diese Level sind nicht sehr weit verbreitet und werden aus diesem Grund hier nicht näher erläutert.

15.3.1. Soft-RAID-Konfiguration mit YaST

Zur YaST-RAID-Konfiguration gelangen Sie über den YaST-Expertenmodus des Partitionierungsmoduls, der in Abschnitt 15.1, „Verwenden der YaST-Partitionierung“ beschrieben ist. Mit diesem Partitionierungswerkzeug können Sie vorhandene Partitionen bearbeiten und löschen sowie neue Partitionen erstellen, die mit Soft-RAID verwendet werden sollen:

  1. Wählen Sie unter Festplatten eine Festplatte aus.

  2. Wechseln Sie in den Karteireiter Partitionen.

  3. Klicken Sie auf Hinzufügen und geben Sie die gewünschte Größe der RAID-Partition auf dieser Platte ein.

  4. Verwenden Sie Partition nicht formatieren und ändern Sie die Dateisystem-ID in 0xFD Linux RAID. Hängen Sie diese Partition nicht ein.

  5. Wiederholen Sie diesen Vorgang, bis alle gewünschten physischen Volumes auf den verfügbaren Platten definiert sind.

Für RAID 0 und RAID 1 sind mindestens zwei Partitionen erforderlich, für RAID 1 in der Regel exakt zwei. Für RAID 5 sind mindestens drei Partitionen erforderlich. Es empfiehlt sich, nur Partitionen derselben Größe zu verwenden. Die RAID-Partitionen sollten sich auf verschiedenen Festplatten befinden, um das Risiko eines Datenverlusts gering zu halten, falls eine (RAID 1 und 5) defekt ist, und die Leistung von RAID 0 zu optimieren. Nachdem alle gewünschten Partitionen für RAID erstellt sind, klicken Sie auf RAID+RAID hinzufügen, um mit der RAID-Konfiguration zu beginnen.

Wählen Sie im nächsten Dialogfeld zwischen RAID-Level 0, 1, 5, 6 oder 10. Wählen Sie dann alle Partitionen mit dem Typ Linux RAID oder Linux native aus, die das RAID-System benutzen soll. Swap- oder DOS-Partitionen werden nicht angezeigt.

Abbildung 15.5. RAID-Partitionen

RAID-Partitionen

Um dem ausgewählten RAID-Volume eine zuvor nicht zugewiesene Partition zuzuweisen, klicken Sie zuerst auf die Partition und anschließend auf Hinzufügen. Weisen Sie alle für RAID reservierten Partitionen zu. Anderenfalls bleibt der Speicherplatz in den Partitionen unbenutzt. Klicken Sie nach dem Zuweisen aller Partitionen auf Weiter, um die verfügbaren RAID-Optionen auszuwählen.

Legen Sie in diesem letzten Schritt das zu verwendende Dateisystem sowie die Verschlüsselung und den Einhängepunkt für das RAID-Volume fest. Wenn Sie die Konfiguration mit Verlassen abgeschlossen haben, sind im Expertenmodus des Partitionierungsmoduls das Gerät /dev/md0 und andere Geräte mit RAID gekennzeichnet.

15.3.2. Fehlersuche

Prüfen Sie die Datei /proc/mdstat, um festzustellen, ob eine RAID-Partition beschädigt ist. Grundsätzliche Vorgehensweise bei einem Systemfehler ist es, Ihr Linux-System herunterzufahren und die defekte Festplatte durch eine neue, gleichartig partitionierte Platte zu ersetzen. Starten Sie das System anschließend neu und geben Sie den Befehl mdadm /dev/mdX --add /dev/sdX ein. Ersetzen Sie „X“ durch die entsprechende Geräte-ID. Damit wird die neue Festplatte automatisch in das RAID-System integriert und vollautomatisch rekonstruiert.

Beachten Sie, dass Sie zwar bei einem Neuaufbau auf alle Daten zugreifen können, jedoch bis zum vollständigen RAID-Neuaufbau einige Probleme in der Leistung auftreten können.

15.3.3. Weiterführende Informationen

Weitere Informationen sowie eine Anleitung zur Konfiguration von Soft-RAID finden Sie in den angegebenen HOWTO-Dokumenten unter:

Linux-RAID-Mailinglisten sind beispielsweise unter folgender URL verfügbar: http://marc.info/?l=linux-raid.