Problembeschreibung¶

Man hat eine Installation ohne LVM vorgenommen, oder sonst eine Partition / Blockgerät ohne LVM direkt mit einem Dateisystem formatiert, und möchte nun nachträglich doch LVM einsetzen, ohne alle Daten umkopieren zu müssen. Die nachträgliche Einrichtung von LVM ist unter bestimmten Randbedingungen möglich.

Zwar würde eine Formatierung mit LVM normalerweise den Anfang des Dateisystems überschreiben. LVM erzeugt jedoch logische Blockgeräte die von der physikalischen Anordnung der Daten weitgehend unabhängig sind. Es ist somit möglich, den Anfang des Dateisystems ans Ende des Blockgerätes zu verlegen. Korrektes Alignment vorausgesetzt, können die restlichen Daten an Ort und Stelle verbleiben.

Ein Dateisystem belegt im Normalfall den gesamten Speicherplatz des Blockgerätes, auf dem es erstellt wurde. LVM kann nur vielfache der PE-Size verwenden, so daß ggf. der letzte angebrochene PE am Ende des Blockgerät nicht mehr für das Dateisystem selbst nutzbar ist. Die LVM-Metadaten selbst liegen am Partitionsanfang müssen in unserem Falle aus Alignment-Gründen auf die PE-Size angehoben werden.

Wichtige Vorbereitung¶

Zunächst ist eine schlimme Falle in LVM zu deaktivieren. Wenn in der Datei /etc/lvm/lvm.conf die Variable issue_discards=1 gesetzt ist, ist kompletter Datenverlust auf SSDs, in VMs, und bei Loop-Devices vorprogrammiert. Bei Ubuntu ist dies leider Standard, und ein lvresize/lvremove ist somit nicht rückgängig zu machen, da LVM dann ein discard/TRIM durchführen würde.

Um diesen Wert zu prüfen kann der folgende Befehl verwendet werden:

# lvm dumpconfig | grep discards
	issue_discards=0 

Ist der Wert nicht Null, muss er durch editieren der /etc/lvm/lvm.conf auf 0 gesetzt werden, was nach dem editieren nochmals zu prüfen ist.

Anleitung¶

Illustrierung der einzelnen Schritte

Die Ausgangssituation ist ein Blockgerät das hinreichend größer ist als das darauf befindliche Dateisystem und somit die o.g. Anforderungen erfüllt. Das Blockgerät wurde also vergrößert oder das Dateisystem verkleinert. Wer diese Situation an einem Loop-Gerät üben will kann dies folgendermaßen erzeugen:

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# truncate -s 2G loop.img
# losetup --find --show loop.img
/dev/loop9
# mkfs.ext4 /dev/loop9 1G

In diesem Fall ist /dev/loop9 ein Blockgerät der Größe 2G, das Dateisystem belegt jedoch nur 1G. Wer das Ergebnis später auf Korrektheit prüfen will, kann dieses Dateisystem mounten und Testdateien darauf anlegen. Das Dateisystem sollte im weiteren Verlauf jedoch nicht mehr gemountet sein.

Da der Anfang des Dateisystems überschrieben wird, ist es notwendig davon ein Backup zu erstellen. Dieses sollte mindestens 3*PE-Size umfassen, darf jedoch auch gerne etwas größer ausfallen.

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# dd if=/dev/loop9 bs=1M count=$((32*4)) of=dateisystem-anfang.img
128+0 records in
128+0 records out
134217728 bytes (134 MB) copied, 0.987076 s, 136 MB/s

Der Anfang des Dateisystems ist somit gesichert und LVM kann angelegt werden. Dieses Beispiel verwendet (ohne besonderen Grund) eine PE-Size von 32 MiB. Die gewünschte Größe ist sowohl bei pvcreate und vgcreate anzugeben.

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# pvcreate --dataalignment=32M /dev/loop9
WARNING: ext4 signature detected on /dev/loop9 at offset 1080. Wipe it? [y/n]: y
  Wiping ext4 signature on /dev/loop9.
  Physical volume "/dev/loop9" successfully created
# vgcreate --physicalextentsize=32M LoopVG /dev/loop9
  Volume group "LoopVG" successfully created

Damit ist nun das Dateisystem vorläufig Geschichte und an seinen Platz ist ein LVM-VG gerückt. Der innerhalb dieser VG verwendbare Platz startet bei 32 MiB (Alignment) und endet, sofern die Partition nicht zufällig genau einem vielfachen von 32 MiB entspricht, bis zu 32 MiB vor Partitionsende.

Legt man nun einfach ein LV auf die volle Größe an, beginnt dieses am falschen Punkt, nämlich 32 MiB im Dateisystem. Die ersten 32 MiB müssen jedoch am Ende des Blockgeräts, hinter dem Dateisystem liegen. Dies ist am einfachsten durch einen temporären Abstandhalter zu erreichen.

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# lvcreate -l100%free -n abstandhalter LoopVG
  Logical volume "abstandhalter" created.
# lvresize -L-32M LoopVG/abstandhalter
  WARNING: Reducing active logical volume to 1.94 GiB
  THIS MAY DESTROY YOUR DATA (filesystem etc.)
Do you really want to reduce abstandhalter? [y/n]: y
  Size of logical volume LoopVG/abstandhalter changed from 1.97 GiB (63 extents) to 1.94 GiB (62 extents).
  Logical volume abstandhalter successfully resized

Der Abstandhalter wurde auf die volle Größe angelegt und anschließend um 32 MiB (1 PE) verkleinert. Somit sind nun 32 MiB am Ende frei und man kann das eigentliche Dateisystem-LV anlegen.

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# lvcreate -L32M -n dateisystem LoopVG
  Logical volume "dateisystem" created.

Das Dateisytem-LV beginnt somit mit dem letzten PE und der Abstandhalter kann dementsprechend wieder entfernt und das LV vergrößert werden.

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# lvremove LoopVG/abstandhalter
Do you really want to remove active logical volume abstandhalter? [y/n]: y
  Logical volume "abstandhalter" successfully removed
# lvresize -l+100%FREE LoopVG/dateisystem
  Size of logical volume LoopVG/dateisystem changed from 32.00 MiB (1 extents) to 1.97 GiB (63 extents).
  Logical volume filesystem successfully resized

Das dateisystem-LV verwendet nun 100% des verfügbaren Speicherplatzes. Die ersten 32 MiB davon liegen jedoch physikalisch am Ende des Blockgeräts; dahinter sind die Daten mit der ursprünglichen Partition identisch, da der 1. PE (jetzt der 2. PE innerhalb des LV) durch das gewünschte Alignment von 32 MiB, ebenso just am physikalischen Offset von 32 MiB liegt. Dies sollte jedoch an dieser Stelle nochmals überprüft werden.

Zurückspielen des im LV fehlenden Dateisystem-Anfangs. Es ist wichtig hier nur so wenig wie möglich zurückzuschreiben und nicht alles auf einmal, da sonst nichts geprüft werden kann. Eigentlich sollte es genügen, 32 MiB zurückzuschreiben, da ab 32 MiB das 1. PE beginnt das nicht verändert worden sein sollte. Tatsächlich nullt LVM beim Erstellen eines LV die ersten 4 KiB, so auch beim Erstellen des Abstandhalters. Daher müssen tatsächlich etwas mehr als 32 MiB zurückgeschrieben werden:

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# dd bs=1M count=$((32+1)) if=dateisystem-anfang.img of=/dev/LoopVG/dateisystem
33+0 records in
33+0 records out
34603008 bytes (35 MB) copied, 0.0509655 s, 679 MB/s

Überprüfung mittels cmp:

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# cmp dateisystem-anfang.img /dev/LoopVG/dateisystem
cmp: EOF on dateisystem-anfang.img

Es wurden nur 33 MiB auf das LV zurückgeschrieben, das zuvor erstellte Backup war jedoch 128 MiB groß. cmp hat somit 128 MiB geprüft und keine Unterschiede gefunden. Alles OK!

Zur weiteren Sicherheit Dateiystem prüfen:

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# fsck.ext4 -f -n /dev/LoopVG/dateisystem
e2fsck 1.42.13 (17-May-2015)
Pass 1: Checking inodes, blocks, and sizes
Pass 2: Checking directory structure
Pass 3: Checking directory connectivity
Pass 4: Checking reference counts
Pass 5: Checking group summary information
/dev/LoopVG/dateisystem: 12/65536 files (0.0% non-contiguous), 258048/262144 blocks

Anschließend zunächst read-only mounten und Dateien prüfen. Der Vorgang sollte damit abgeschlossen sein.

Notbremse¶

Treten bei einem Schritt Fehler auf, hat man verloren. Als Sofortmaßnahme ist die VG zu deaktivieren und das zuvor erstellte Backup zurückzuspielen:

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# vgchange -a n
# cp dateisystem-anfang.img /dev/loop9

Und sofern man die Mindestanforderung nicht vergeigt und nichts ins LV-Dateisystem geschrieben hat, sollte damit wieder alles beim alten sein.

Links¶

• https://github.com/g2p/blocks#readme — bietet ein Programm lvmify das nach dem gleichen Prinzip arbeitet

• Logical Volume Manager

• Howto - Übersicht aller Howto-Artikel