LVM
Wikipedia より:
- LVM は Linux カーネルの論理ボリュームマネージャです。ディスクドライブと大容量記憶装置を管理します。
目次
LVM の構成要素
Logical Volume Management は Linux カーネルの device-mapper 機能を利用して基になっているディスクレイアウトから独立したパーティションのシステムを提供します。LVM を使うことで記憶領域を抽象化することで、（使っているファイルシステムで可能な限り）簡単にパーティションを拡大・縮小したり、物理ディスク上に十分な連続した領域があるかどうか心配することなく、また、fdisk したいディスクが使用中だったり (そしてカーネルが新旧どちらのパーティションテーブルを使っているのかわからなかったり) 他のパーティションをどけなくてはならないという問題に煩わされることなく、パーティションを追加・削除することが可能になります。これは厳密に言えば管理のしやすさの問題です: LVM はセキュリティを追加することはありません。しかしながら、私達の使っている他の2つの技術と上手く収まりがつきます。
LVM の基本的な構成要素は以下の通りです:
- 物理ボリューム (PV, Physical volume): ハードディスク上のパーティション (もしくはハードディスクそれ自体、ループバックファイル) です。これをまとめてボリュームグループを作ることができます。特別なヘッダーがあり物理エクステントに分割されます。物理ボリュームについてはハードドライブを構成するための大きなブロックとして考えて下さい。
- ボリュームグループ (VG, Volume group): ストレージボリューム（つまり一つのディスク）として使われる物理ボリュームの集まりです。ボリュームグループには論理ボリュームが含められます。ボリュームグループはハードドライブとして考えて下さい。
- 論理ボリューム (LV, Logical volume): ボリュームグループの中にある"仮想/論理パーティション"であり、物理エクステントで構成されます。論理ボリュームのことは通常のパーティションみたいなものと考えて下さい。
- 物理エクステント (PE, Physical extent): 論理ボリュームに割り当てるごとができるディスクの欠片 (通常 4MiB) です。物理エクステントはどのパーティションにも割り当てることが出来るディスクのパーツと考えて下さい。
例:
Physical disks
Disk1 (/dev/sda):
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|Partition1 50GB (Physical volume) |Partition2 80GB (Physical volume) |
|/dev/sda1 |/dev/sda2 |
|_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ |_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ |
Disk2 (/dev/sdb):
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|Partition1 120GB (Physical volume) |
|/dev/sdb1 |
| _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ __ _ _|
LVM logical volumes
Volume Group1 (/dev/MyStorage/ = /dev/sda1 + /dev/sda2 + /dev/sdb1):
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|Logical volume1 15GB |Logical volume2 35GB |Logical volume3 200GB |
|/dev/MyStorage/rootvol|/dev/MyStorage/homevol |/dev/MyStorage/mediavol |
|_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ |_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ |_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ |
利点
LVM には通常のハードドライブのパーティションを使うよりも幅広い柔軟性があります:
- 多数のディスクを一つの大きなディスクとして使えます。
- 複数のディスクにまたがる論理ボリュームを作れます。
- 小さな論理ボリュームを作成し、満杯になったら"動的に"リサイズできます。
- ディスクの順番と関係なく論理ボリュームをリサイズできます。VG における LV の位置に依存しないので、周辺に空き容量を取る必要がありません。
- オンラインで論理・物理ボリュームをリサイズ・作成・削除できます。ボリューム上のファイルシステムもリサイズする必要がありますが、オンラインリサイズをサポートしているファイルシステムもあります (ext4 など)。
- サービスによって使われている LV を、サービスを再起動する必要なく他のディスクへオンラインで移行することができます。
- スナップショットを使うことでファイルシステムのフローズンコピーをバックアップすることができます。サービスを落とす時間を最小限にできます。
- 透過的なファイルシステム暗号化や頻繁に使用されるデータのキャッシュなど、様々な device-mapper ターゲットをサポート。
欠点
- システムのセットアップに追加の手順が必要で、やや複雑。
Arch Linux を LVM にインストールする
インストール作業のパーティション分割とフォーマットの手順の間に LVM ボリュームを作成する必要があります。root ファイルシステムにするパーティションを直接フォーマットする代わりに、論理ボリューム (LV) の中に作成します。
概略:
- PV を入れるパーティションを作成します。パーティションのタイプは 'Linux LVM' に設定してください、MBR を使っている場合は 8e、GPT の場合は 8e00 です。
- 物理ボリューム (PV) を作成します。ディスクが一つしかない場合は一つの大きなパーティションに一つの PV を作成するのが良いでしょう。ディスクが複数ある場合はそれぞれにパーティションを作成してパーティション毎に PV を作ることができます。
- ボリュームグループ (VG) を作成して全ての PV を追加します。
- VG の中に論理ボリューム (LV) を作成します。
- ビギナーズガイドの "パーティションのフォーマット" の手順に進んで下さい。
- ビギナーズガイドの “Initial ramdisk 環境の作成” まで行ったら、
/etc/mkinitcpio.confにlvmフックを追加してください (詳細は下を見て下さい)。
パーティションの作成
デバイスにパーティションを作成する方法はパーティショニングを見て下さい。
物理ボリュームの作成
物理ボリュームとして使えるデバイスを確認するには:
# lvmdiskscan
パーティションに物理ボリュームを作成:
# pvcreate DEVICE
このコマンドはパーティションにヘッダーを作成し LVM に使えるようにします。#LVM の構成要素 で書かれているように、DEVICE にはディスク (例: /dev/sda) やパーティション (例: /dev/sda2)、またはループバックデバイスなどを指定できます。例えば:
# pvcreate /dev/sda2
次のコマンドで作成した物理ボリュームを確認できます:
# pvdisplay
ボリュームグループの作成
次は物理ボリュームの上にボリュームグループを作成します。
まず新しいパーティションの一つにボリュームグループを作成:
# vgcreate <volume_group> <physical_volume>
例えば:
# vgcreate VolGroup00 /dev/sda2
そして、作成したボリュームグループに入れたい他の全ての物理ボリュームを追加します:
# vgextend <volume_group> <physical_volume> # vgextend <volume_group> <another_physical_volume> # ...
例えば:
# vgextend VolGroup00 /dev/sdb1 # vgextend VolGroup00 /dev/sdc
ボリュームグループがどうなっているか確認するには次のコマンドを使います:
# vgdisplay
一度にボリュームグループを作成
LVM では一度にまとめてボリュームグループの作成と物理ボリュームの作成を行うことができます。例えば、上述のように、3つのデバイスで VolGroup00 グループを作成する場合、次を実行:
# vgcreate VolGroup00 /dev/sda2 /dev/sdb1 /dev/sdc
上記のコマンドはまず、3つのパーティションを物理ボリュームとして設定して、それから3つのボリュームでボリュームグループを作成します。コマンドを実行するとデバイスに既にファイルシステムが存在すると警告が表示されます。
論理ボリュームの作成
そしてボリュームグループには論理ボリュームを作る必要があります。論理ボリュームを作成するには次のコマンドを使います。新しい論理ボリュームの名前、サイズ、そしてどのボリュームグループに作るかを指定してください:
# lvcreate -L <size> <volume_group> -n <logical_volume>
例えば:
# lvcreate -L 10G VolGroup00 -n lvolhome
これで論理ボリュームが作成され /dev/mapper/Volgroup00-lvolhome や /dev/VolGroup00/lvolhome でアクセスできるようになります。ボリュームグループと同じく、論理ボリュームには好きな名前を命名できます。
また、一つもしくは複数の物理ボリュームを指定して LVM が使用する領域を制限することもできます。例えば、小容量の SSD に root ファイルシステムの論理ボリュームを作成して、HDD にホームとして使うボリュームを作成したい場合などが考えられます。コマンドラインに物理ボリュームデバイスを追加してください、例えば:
# lvcreate -L 10G VolGroup00 -n lvolhome /dev/sdc1
ボリュームグループに残っている空き容量全てを使う論理ボリュームを作成するには、次のコマンドを使って下さい:
# lvcreate -l +100%FREE <volume_group> -n <logical_volume>
作成した論理ボリュームは次のコマンドで確認できます:
# lvdisplay
ファイルシステムの作成と論理ボリュームのマウント
論理ボリュームは /dev/mapper/ や /dev/YourVolumeGroupName に配置されているはずです。論理ボリュームを見つけられないときは、以下のコマンドを使ってデバイスノードを作成するためのモジュールをロードしてボリュームグループが使えるようにしてください:
# modprobe dm_mod # vgscan # vgchange -ay
これで論理ボリュームにファイルシステムを作成して通常のパーティションとしてマウントすることができます (Arch linux のインストールをしているのならば、詳しくはパーティションのマウントを参照してください):
# mkfs.<fstype> /dev/mapper/<volume_group>-<logical_volume> # mount /dev/mapper/<volume_group>-<logical_volume> /<mountpoint>
例えば:
# mkfs.ext4 /dev/mapper/VolGroup00-lvolhome # mount /dev/mapper/VolGroup00-lvolhome /home
lvm2 フックを mkinitcpio.conf に追加する
root ファイルシステムが LVM 上にある場合、udev と lvm2 の mkinitcpio フックを有効にする必要があります。
udev はデフォルトで有効になっています。以下のようにファイルを編集して block と filesystems の間に lvm2 を入れて下さい:
/etc/mkinitcpio.conf
HOOKS="base udev ... block lvm2 filesystems"
その後、initial ramdisk の作成を行なってから通常のインストールの手順に戻ることができます。
カーネルオプション
論理ボリュームに root ファイルシステムがある場合、root= カーネルパラメータを設定してください (例: /dev/mapper/vg-name-lv-name)。
また、dolvm が必要かもしれません。
設定
高度なオプション
（スナップショットに必要な）モニタリングが必要な場合は lvmetad を有効にしてください。/etc/lvm/lvm.conf の use_lvmetad = 1 を設定することで有効にできます。現在はデフォルトで有効になっています。
自動的に有効になるボリュームを制限するには /etc/lvm/lvm.conf の auto_activation_volume_list を設定します。よくわからないときは、このオプションはコメントアウトしたままにしてください。
物理ボリュームを拡大する
物理ボリュームが存在するデバイスの容量を変更したら、次のコマンドを使って物理ボリュームを拡大する必要があります:
# pvresize DEVICE
例えば、mdadm RAID アレイ上の物理ボリュームを拡大するには:
# pvresize /dev/md0
論理ボリュームを拡大する
論理ボリュームにあるファイルシステムの空き容量を拡大するには、まず論理ボリュームを拡大させてから次に新しく作られた空き容量を使うようにファイルシステムを拡大させる必要があります。
lvextend
論理ボリュームを拡大するときに、使用できるコマンドは2つあります: lvextend または lvresize。
# lvextend -L +<size> <volume_group>/<logical_volume>
例えば:
# lvextend -L +20G VolGroup00/lvolhome
ボリュームグループにある全ての空き容量を使うようにしたい場合は、次のコマンドを使って下さい:
# lvextend -l +100%FREE <volume_group>/<logical_volume>
resize2fs
ext2,ext3, ext4 ファイルシステムのサイズを変更するには:
# resize2fs /dev/<volume_group>/<logical_volume>
例えば:
# resize2fs /dev/VolGroup00/lvolhome
物理ボリュームを縮小する
物理ボリュームを縮小する場合、使用するコマンドは:
# pvresize --setphysicalvolumesize MySize /dev/sdXA
上記のコマンドを実行すると以下のようなエラーが表示される場合があります:
/dev/sdAX: cannot resize to 25599 extents as later ones are allocated. 0 physical volume(s) resized / 1 physical volume(s) not resized
このメッセージは割り当て済みのエクステントが存在するために pvresize が縮小を行うことができないと言っています。空き領域を全てボリュームの末端に移動するために、pvmove コマンドを実行する必要があります。
物理エクステントを移動する
空きエクステントをボリュームの末端に移動する前に、# pvdisplay -v -m を実行して物理セグメントを確認してください。下の例の場合、/dev/sdd1 に物理ボリュームがあり、vg1 というボリュームグループと backup という名前の論理ボリュームが存在します。
# pvdisplay -v -m
Finding all volume groups.
Using physical volume(s) on command line.
--- Physical volume ---
PV Name /dev/sdd1
VG Name vg1
PV Size 1.52 TiB / not usable 1.97 MiB
Allocatable yes
PE Size 4.00 MiB
Total PE 399669
Free PE 153600
Allocated PE 246069
PV UUID MR9J0X-zQB4-wi3k-EnaV-5ksf-hN1P-Jkm5mW
--- Physical Segments ---
Physical extent 0 to 153600:
FREE
Physical extent 153601 to 307199:
Logical volume /dev/vg1/backup
Logical extents 1 to 153599
Physical extent 307200 to 307200:
FREE
Physical extent 307201 to 399668:
Logical volume /dev/vg1/backup
Logical extents 153601 to 246068
空き領域がボリュームの中に分散してしまっていることがわかります。物理ボリュームを縮小するには、まず使用しているセグメントを先頭に移動しなくてはなりません。
最初の空きセグメントは 0 から 153600 で 153601 の空きエクステントがあります。このセグメントを最後の物理エクステントから最初のエクステントに移動します。コマンドは:
# pvmove --alloc anywhere /dev/sdd1:307201-399668 /dev/sdd1:0-92466
/dev/sdd1: Moved: 0.1 % /dev/sdd1: Moved: 0.2 % ... /dev/sdd1: Moved: 99.9 % /dev/sdd1: Moved: 100,0%
物理ボリュームのサイズを変更する
空き物理セグメントが全て最後の物理エクステントに移動できたら、# vgdisplay を実行して空き PE を確認してください。
それから次のコマンドを再度実行します:
# pvresize --setphysicalvolumesize MySize /dev/sdXA
結果を確認:
# pvs
PV VG Fmt Attr PSize PFree /dev/sdd1 vg1 lvm2 a-- 1t 500g
パーティションのサイズを変更する
最後に、適当なパーティショニングツールを使ってパーティションのサイズを変更してください。
論理ボリュームを縮小する
基本的にファイルシステムは論理ボリュームと同じ大きさになっているので、まずファイルシステムを縮小してから次に論理ボリュームを縮小する必要があります。ファイルシステムによっては、先にファイルシステムをアンマウントする必要があるかもしれません。例えば ext3 が載った 15GB の論理ボリュームがあり 10G まで縮小したいとします。
まずファイルシステムを必要以上に縮小します。論理ボリュームを縮小するときにファイルシステムの末尾を偶発的に切り落とすことがないようにするためです:
# resize2fs /dev/VolGroup00/lvolhome 9G
それから論理ボリュームを縮小します:
# lvreduce -L 10G /dev/VolGroup00/lvolhome
最後に、論理ボリュームに残っている空き容量を満たすようにファイルシステムを拡大してください:
# resize2fs /dev/VolGroup00/lvolhome
論理ボリュームを削除する
まず、削除したい論理ボリュームの名前を確認してください。全ての論理ボリュームのリストを表示するには次のコマンドを使います:
# lvs
次に、削除する論理ボリュームのマウントポイントを確認して:
$ lsblk
アンマウントしてください:
# umount /<mountpoint>
最後に、論理ボリュームを削除してください:
# lvremove <volume_group>/<logical_volume>
例えば:
# lvremove VolGroup00/lvolhome
y を入力することで実際に削除が実行されます。
必要に応じて /etc/fstab を更新することを忘れないようにしましょう。
論理ボリュームの削除を確認するには root で lvs を実行します (このセクションの一番最初を参照)。
ボリュームグループに物理ボリュームを追加する
まず使いたいブロックデバイスに新しい物理ボリュームを作成して、それからボリュームグループに追加してください:
# pvcreate /dev/sdb1 # vgextend VolGroup00 /dev/sdb1
これでボリュームグループの物理エクステントの総量が増えて、自由に論理ボリュームに割り当てることができるようになります。
ボリュームグループからパーティションを削除する
パーティション上に論理ボリュームを作成した場合、先に論理ボリュームを削除してください。
パーティションにあるデータを全て他のパーティションに移動する必要があります。ありがたいことに、LVM では簡単にできます:
# pvmove /dev/sdb1
データを特定の物理ボリュームに移したい場合は、pvmove の二番目の引数に物理ボリュームを指定してください:
# pvmove /dev/sdb1 /dev/sdf1
次に物理ボリュームをボリュームグループから削除する必要があります:
# vgreduce myVg /dev/sdb1
もしくは、空の物理ボリュームを全て削除してください:
# vgreduce --all vg0
そして最後に、パーティションを他のことに使うために、LVM にパーティションを物理ボリュームとして扱わせないようにするには:
# pvremove /dev/sdb1
ボリュームグループを無効化する
次を実行してください:
# vgchange -a n my_volume_group
これでボリュームグループが無効になりボリュームグループが入っていたコンテナをアンマウントできるようになります。
スナップショット
説明
LVM を使うことで伝統的なバックアップよりも効率的なシステムのスナップショットを作ることができます。COW (copy-on-write) ポリシーを使うことによって効率化を実現しています。最初に作成したスナップショットには実際のデータの inode のハードリンクだけが含まれます。データに変更が加えられない間は、スナップショットには inode ポインターしかなくデータ自体は入りません。スナップショット先のファイルやディレクトリに変更が入ると、スナップショットによって古いコピーが参照され、新しいコピーは実行中のシステムによって参照されます。このため、35GB のデータがあるシステムでも 2GB 以下しか (オリジナルとスナップショット両方に) 変更を加えない限り、スナップショットに消費する空き容量は 2GB だけです。
設定
スナップショットの論理ボリュームは通常の論理ボリュームと同じように作れます:
# lvcreate --size 100M --snapshot --name snap01 /dev/mapper/vg0-pv
上記のボリュームでは、スナップショットボリュームが一杯になるまで、データの 100M まで変更を加えることができます。
次のコマンドを使うことによって変更が入った後の 'pv' 論理ボリュームを 'snap01' スナップショットが作られた状態まで戻すことが可能です:
# lvconvert --merge /dev/vg0/snap01
オリジナルの論理ボリュームが使用中の場合は、次のブート時にマージされます (LiveCD からマージすることもできます)。
マージが行われるとスナップショットはもう存在しなくなります。
また、複数のスナップショットを作成して、それぞれを自由にオリジナルの論理ボリュームにマージすることも可能です。
スナップショットはマウントして dd や tar を使うことでバックアップできます。dd で作られるバックアップファイルのサイズはスナップショットボリュームに入っているファイルのサイズになります。 復元は、スナップショットを作成してマウントして、バックアップをそこに書き込むか展開するだけです。そしてオリジナルのボリュームにマージしてください。
/etc/mkinitcpio.conf の MODULES 変数に dm_snapshot モジュールを入れることが必要で、これがないとシステムが起動しなくなります。インストールしたシステムに既に記述してある場合は、次のコマンドでイメージを再生成してください:
# mkinitcpio -g /boot/initramfs-linux.img
スナップショットは主にバックアップのためのファイルシステムのフローズンコピーを作るのに使われます; 2時間かかるバックアップはパーティションを直接バックアップするよりも一貫性のあるファイルシステムのイメージを提供します。
バックアップやロールバックのためシステム起動時に root ファイルシステムのスナップショットを自動的に作成する方法は Create root filesystem snapshots with LVM を見て下さい。
initramfs によって有効にならない LVM ボリュームがある場合は、lvm2 パッケージに入っている lvm-monitoring サービスを有効化してください。
トラブルシューティング
Arch-Linux のデフォルトの変更のためにする必要がある変更
/etc/lvm/lvm.conf には use_lvmetad = 1 を設定する必要があります。現在はデフォルトで設定されています。lvm.conf.pacnew ファイルがある場合は、この変更を適用してください。
LVM コマンドが機能しない
- 適切なモジュールをロードしてください:
# modprobe dm_mod
dm_mod モジュールは自動的にロードされるはずです。そうならない場合は、次を試してみて下さい:
/etc/mkinitcpio.conf:
MODULES="dm_mod ..."
変更を適用するには initramfs を再生成する必要があります。
- lvm コマンドを次のように試してみて下さい:
# lvm pvdisplay
論理ボリュームが表示されない
既存の論理ボリュームをマウントしようとしても、lvscan に表示されない場合、以下のコマンドによってボリュームを有効にすることができます:
# vgscan # vgchange -ay
リムーバルメディア上の LVM
症状:
# vgscan Reading all physical volumes. This may take a while... /dev/backupdrive1/backup: read failed after 0 of 4096 at 319836585984: Input/output error /dev/backupdrive1/backup: read failed after 0 of 4096 at 319836643328: Input/output error /dev/backupdrive1/backup: read failed after 0 of 4096 at 0: Input/output error /dev/backupdrive1/backup: read failed after 0 of 4096 at 4096: Input/output error Found volume group "backupdrive1" using metadata type lvm2 Found volume group "networkdrive" using metadata type lvm2
病因:
- 最初にボリュームグループを無効にしないで外付けの LVM ドライブを取り外したこと。切断する前に、次を実行するようにしましょう:
# vgchange -an volume group name
治療:
- 外部ドライブのプラグを抜いて数分待って下さい:
# vgscan # vgchange -ay volume group name
連続している論理ボリュームのサイズ変更に失敗する
論理ボリュームを拡張すると以下のエラーが表示される場合:
" Insufficient suitable contiguous allocatable extents for logical volume "
明示的に連続するように割り当てるポリシー (オプション -C y または --alloc contiguous) を使って論理ボリュームが作成されており、ボリュームの近隣に連続したエクステントが存在しないのが原因です (リファレンス を参照)。
この問題を修正するには、論理ボリュームを拡張する前に、lvchange --alloc inherit <logical_volume> で割り当てポリシーを変更してください。連続割り当てポリシーを使い続ける必要がある場合、空きエクステントが十分存在するディスク領域にボリュームを移動してください ([1] を参照)。
"grub-mkconfig" コマンドで "unknown filesystem" エラーが発生する
grub.cfg を生成する前にスナップショットボリュームは削除するようにしてください。
参照
- LVM2 Resource Page on SourceWare.org
- LVM HOWTO article at The Linux Documentation project
- LVM article at Gentoo wiki
- LVM2 Mirrors vs. MD Raid 1 post by Josh Bryan
- Ubuntu LVM Guide Part 1Part 2 detals snapshots