Logical Volume Manager HOWTO bert hubert Richard Allen Version 0.0.2 $Date: 2004/02/15 01:35:17 $ 高橋 聡 hisai@din.or.jp 22 Oct 2000 とても実践的な Linux LVM HOWTO ______________________________________________________________________ 目次 1. はじめに 1.1 おことわりと著作権 1.2 前提となる知識 1.3 ドキュメントの改訂について 1.4 CVS アップデートは CVS へアクセス 1.5 このドキュメントの構成 2. LVM とは？ 3. 基本的な原則 3.1 実例を見ながらの解説 3.2 アクティブとインアクティブ - カーネル空間とユーザ空間 4. 必要な条件 4.1 カーネル 4.1.1 Linux 2.4 4.1.2 Linux 2.3.99.* 4.1.3 Linux 2.2 4.1.4 Linux 2.3 4.2 ユーザ空間 5. ファイルシステムを拡張する 5.1 e2fsadm を使って 5.2 論理ボリュームを拡張する 5.3 ボリューム・グループを拡張する 5.4 ファイルシステムを拡張する 5.4.1 オフライン状態の ext2 を ext2resize を使って 5.4.2 オンライン状態の ext2 6. ディスクの交換 6.1 手遅れになる時 7. 確実なバックアップを行うには、スナップショットを取る 7.1 どのように働く？ 8. 冗長性とパフォーマンス 8.1 なぜストライプするのか？ 8.2 なぜストライピングしないのか 8.3 LVM でのストライピング 8.3.1 パフォーマンス上の注意点 8.4 ハードウェア RAID 8.5 Linux のソフトウェア RAID 9. 詳しい解説 9.1 コンピュータ間で LVM のディスクを移動する 9.2 /etc/lvmtab and /etc/lvmtab.d の再構成 10. さらに詳しく 11. 謝辞と感謝 12. 日本語版謝辞 ______________________________________________________________________ 1. はじめに 親愛なる読者の皆さんへ。 このドキュメントでは、LVM が何者で、どのように働き、これを利用すること でいかに楽ができるのかについて、皆さんの理解の一助になるように書きまし た。 LVM FAQ やドイツ語で書かれた HOWTO もありますが、このドキュメント とは系統が違っています。このドキュメントはまさに「HOWTO」そのもので、 とても実践的であるだけでなく、 LVM の理解をも深めます(うまくいけば)。 はっきりさせておきますが、私は Linux の Logical Volume Manager の開発 者ではありません。開発者の方々には敬意を表していますし、協力し合って行 きたいと思っています。 ただおかしな話なのですが、いまだに LVM の開発者がどなたなのかを知りま せん。すぐにでも改めたいと思っています。「なんだ」と思われる前にあらか じめお詫びしておきます。 1.1. おことわりと著作権 これが役に立つドキュメントになることを望んで配布していますが、「保証は 一切ありません」し、「商業向け」や「特定の目的への適用」に対する保証も ありません。 ディスクが融けて、会社をクビになっても - それは私のせいではありませ ん。申し訳ありませんが。いつもバックアップを取って、ミッション・クリ ティカルなシステムでは試さないでください。 ましてや Richard Allen(著者)は、雇用主を代表しているわけでもありませ ん。 Linux は Linus Torvalds 氏の登録商標です。 1.2. 前提となる知識 たいしたことはありません。Linux をインストールして、ファイルシステ ム(fdisk や mkfs を使って)を作成したことがあれば、それで十分です。毎度 のことですが、 root で作業する場合は注意してください。デバイス・ファイ ルへの間違った命令や操作は、既存のデータを壊す恐れがあります。 HP/UX の LVM の設定方法を知っていれば、それでほとんど OK です。Linux は、HP で実現できることと、ほとんど同じにように動きます。 1.3. ドキュメントの改訂について このドキュメントにはいくつか注意すべき点があります。私がこのドキュメン トの大半を書きましたが、そのようなやり方を続けるつもりは毛頭ありませ ん。私はオープン・ソースを信奉していますから、フィードバックや更新、 パッチその他を皆さんにお願いしたいと思っています。誤植や明らかに古く なった間違いを遠慮なしに報告してください。 どのセクションでも、ご自分の方が改訂者として優れていると感じられたり、 著者もしくは新規セクションの改訂者になれるとお思いになったら、そうして ください。歓迎します。HOWTO の SGML は CVS でいじることができます。私 はこれが共同プロジェクトとなることを望んでいます。 手助けしていただくと分かりますが、このドキュメントの中にはたくさんの FIXME (修正して)があることに気づかれると思います。パッチはいつでも歓迎 します！ FIXME にどこで遭遇したとしても、そこは未知の領域であることを 了解してください。どこにも間違いがないとは言い切れませんので、くれぐれ も注意してください。もし確実なことがわかったなら、何でもお知らせくださ い。 FIXME を削除したいと思います。 1.4. CVS アップデートは CVS へアクセス HOWTO の正式な所在は、下記のところです。 http://www.ds9a.nl/lvm-howto/ 世界中からアクセス可能な anonymous CVS を用意してあります。これで最新 版の HOWTO を手軽に得られる上に、皆さんが変更や追加作業を簡単に行えま す。 CVS を利用して HOWTO のコピーを持ってきたいならば、下記のようにしてく ださい。 $ export CVSROOT=:pserver:anon@outpost.ds9a.nl:/var/cvsroot $ cvs login CVS password: [enter 'cvs' (without 's)] $ cvs co lvm-howto cvs server: Updating lvm-howto U lvm-howto/lvm-howto.sgml 間違いを見つけたり、追加したいことがあれば、まず手元で修正してから 「cvs diff -u」を実行して、その結果を送ってください。 postscript や dvi、pdf、html、テキストを作るのに役立つ Makefile が用意 してあります。色々なフォーマットを作るために、sgml-tools や ghostscript、tetex をインストールする必要があるかもしれません。 1.5. このドキュメントの構成 まず LVM を動かすのに必要な基本的な要件をいくつか説明します。ただし例 をあげながら、理解のできるように努めます。 2. LVM とは？ ずっと以前から、パーティションの大きさは一度決めたらそのままです。シス テムを導入する方は「このパーティションにどのくらいのデータを入れようか な」と考えるというよりは、「『そもそも』このパーティションにどのくらい のデータを入れるんだろう」と自問自答しなければなりません。ユーザがパー ティションの空きを越えて使おうとすると、パーティションを切り直すか(シ ステムの再インストールもありえます)、シンボリック・リンクなどのスマー トとは言えない方法で修正しなければなりません。 これまでパーティションは、物理的なディスク上の連続したブロックである、 という考え方にならってきました。最近の UNIX ライクなシステムのほとんど は、物理的に複数のディスクを分割して、いくつかのユニットとして扱う機能 を備えています。複数のドライブから成る記憶装置のユニットをまとめて「論 理ボリューム」とし、各パーティションに割り振れます。さらにこのユニット は、空きの調整が必要となった時に、パーティションに対して追加や削除が行 えます。 これが論理ボリュームマネージャ(LVM)の基本です。 たとえば 1 GB のディスクを持っていて、「/home」パーティションに 600 MB 割り当てるとします。空きが無くなって、「/home」に 1 GB 必要になったと 考えてみてください。今までのパーティションの考え方だと、少なくとも 1 GB の大きさを持つ他のドライブを用意するしかありませんでした。そしてで きることはといえば、ディスクを追加し、新しい「/home」を作成し、既存の データのコピーをすることです。 ところが LVM での設定は、ただ 400 MB(もしくはそれ以上の)ディスクを追加 するだけです。その記憶ユニットを「/home」パーティションに追加するので す。別のツールを使えば、既存のファイルシステムの大きさを変更できます。 こうしてサイズを変更し、大きなサイズのパーティションのありがたさを感じ つつ、本来の仕事を再開できます。 LVM は「スナップショット」という非常にユニークな機能を持っていて、ある 決まった時点でのファイルシステムの内容をバックアップすることができま す。この興味をそそる機能が、実際に様々な用途に応用できることについて は、後程触れたいと思います。 次のセクションでは LVM の基本と、LVM が採用している考え方のポイントの 数々を説明します。 3. 基本的な原則 では、脅かし文句はこれぐらいにしておきましょう。しかし LVM には理解し ておかなければいけない専門用語がたくさんあります。理解しておかないと、 ファイルシステムを危険にさらすはめになってしまうかもしれません。 まずは基礎のあたりからはじめます。 物理媒体 「物理」という言葉の意味を複雑に考えないでください。単にハード ディスクもしくはパーティションを仮定しています。たとえ ば、/dev/hda、/dev/hda6、 /dev/sda のような。ブロック・デバイス にある連続したブロックをいくらでも物理ボリュームに割り当てられま す。その物理ボリュームとは… 物理ボリューム (PV) 物理ボリュームとは管理データをいくつか物理媒体に付加した物理媒体 そのものを表します。これを付加すると、LVM からは物理エクステント を入れる器に見えます。その物理エクステントとは… 物理エクステント(PE) 物理エクステントは、いかにも大きいブロックのように見え、通常は数 MB の大きさになります。物理エクステントはボリューム・グループに 配置されます。そのボリューム・グループ とは… ボリューム・グループ (VG) ボリューム・グループは、いくつかの物理エクステント(複数の物理ボ リュームやハード・ドライブから成る)から構成されます。ボリュー ム・グループを多数のハード・ドライブ(たとえば /dev/hda や /dev/sda)から構成されているものと理解したくなるかもしれません が、より正しくは、ボリューム・グループは複数の物理エクステントか ら構成され、物理エクステントの機能はハード・ドライブによって提供 されているということになります。 >このボリューム・グループを元にして、物理エクステントは論理ボ リュームに割り当てられます。その論理ボリュームとは… 論理ボリューム (LV) そうです、やっとたどり着きました。解説の最終目標はこの論理ボ リュームなのです。情報を保存するのは、まさにここなのです。論理ボ リュームは、従来のパーティションと同じ意味になります。 通常のパーティション上で作成するのと同じように、論理ボリューム上 でファイルシステムを構築するのが普通です。そのファイルシステムと は… ファイルシステム ファイルシステムは好みのものを何でも選べます。標準の ext2 や ReiserFS、NWFS、 XFS、JFX、NTFS 等どれでも。Linux のカーネルに とっては、普通のパーティションと論理ボリュームには何も違いはあり ません。 訳註：各種ファイルシステムについては、 Filesystems-HOWTO の日本 語訳 をご覧くださ い。 ASCII 文字列による創作を試みることで、このしくみを図解してみましょう。 物理ボリュームは、物理エクステントを含みます。 +------[ 物理ボリューム ]------+ | PE | PE | PE | PE | PE | PE | +------------------------------+ ボリューム・グループは、2 つの物理ボリューム(PV)を含み、6 つの物理エクス テントから構成されます。 +------[ ボリューム・グループ ]---------+ | +--[PV]--------+ +--[PV]---------+ | | | PE | PE | PE | | PE | PE | PE | | | +--------------+ +---------------+ | +---------------------------------------+ もっと広げてみると、こうなります。 +------[ ボリューム・グループ ]---------+ | +--[PV]--------+ +--[PV]---------+ | | | PE | PE | PE | | PE | PE | PE | | | +--+---+---+---+ +-+----+----+---+ | | | | | +-----/ | | | | | | | | | | | | +-+---+---+-+ +----+----+--+ | | | 論理 | | 論理 | | | | ボリューム| | ボリューム | | | | | | | | | | /home | | /var | | | +-----------+ +------------+ | +---------------------------------------+ この図では、2 つのファイルシステムがあり、2 つのディスクにまたがってい ます。 /home ファイルシステムは 4 つ、/var は 2 つの物理エクステントか ら構成されています。 bert hubert 氏は LVM をより視覚的に表示するツール を作成しています。スクリーンショット が見られます。私の ASCII 文字創作品より見栄えが します。 3.1. 実例を見ながらの解説 そうなんです。LVM はとても頭の中で消化しづらい考えなので(「我々はボー グの LVM…」)、ここでは論理ボリュームを作成する例を注釈をつけながら進 めたいと思います。この例をコンソールにそのまま入力「しないで」くださ い。データを壊してしまう「恐れ」があります。たとえ手持ちのコンピュータ が、/dev/hda3 や /dev/hdb2 を使用していなくてもです。 訳註：ボーグ(Borg)とは、スタートレック(ネクスト・ジェネレーション) に 登場するサイボーグ種族のことで、あらゆるものを非情な手段で自分達の中に 取り込む種族のことです。ハッカーたちの間では、その貪欲に何物をも自分に 取り込む姿から、 Microsoft にたとえる場合があります。 納得いかなければ、上記の ASCII文字で書かれた図をご覧ください。 まず /dev/hda3 と /dev/hdb2 のパーティションのタイプを 0x8e にしてくだ さい。これが「Linux LVM」となります。ただし、お手持ちの fdisk のバー ジョンによっては、このタイプを認識できずに「Unknown」と表示されるかも しれません。 # fdisk /dev/hda Command (m for help): p Disk /dev/hda: 255 heads, 63 sectors, 623 cylinders Units = cylinders of 16065 * 512 bytes Device Boot Start End Blocks Id System /dev/hda1 1 2 16033+ 83 Linux /dev/hda2 3 600 4803435 83 Linux /dev/hda3 601 607 56227+ 83 Linux /dev/hda4 608 614 56227+ 83 Linux Command (m for help): t Partition number (1-4): 3 Hex code (type L to list codes): 8e Command (m for help): p Disk /dev/hda: 255 heads, 63 sectors, 623 cylinders Units = cylinders of 16065 * 512 bytes Device Boot Start End Blocks Id System /dev/hda1 1 2 16033+ 83 Linux /dev/hda2 3 600 4803435 83 Linux /dev/hda3 601 607 56227+ 8e Unknown /dev/hda4 608 614 56227+ 83 Linux Command (m for help): w /dev/hdb2 に対しても同様な操作をしてみますが、ここではその結果を表示し ません。この操作は、構成を失った場合に LVM を再構築するのに必要です。 必ずしも全てのコンピュータではありませんが、ここでリブートが必要になる 場合もあります。次の例がうまくいかないようなら、リブートしてみてくださ い。 下記のようにすれば、物理ボリュームが作成できます。 # pvcreate /dev/hda3 pvcreate -- physical volume "/dev/hda3" successfully created # pvcreate /dev/hdb2 pvcreate -- physical volume "/dev/hdb2" successfully created では、2 つの物理ボリュームを「test」というボリューム・グループに追加し てみます。 # vgcreate test /dev/hdb2 /dev/hda3 vgcreate -- INFO: using default physical extent size 4 MB vgcreate -- INFO: maximum logical volume size is 255.99 Gigabyte vgcreate -- doing automatic backup of volume group "test" vgcreate -- volume group "test" successfully created and activated これで未使用のボリューム・グループが 1 つできあがりました。ちょっと調 べてみましょう。 # vgdisplay -v test --- Volume group --- VG Name test VG Access read/write VG Status available/resizable VG # 0 MAX LV 256 Cur LV 0 Open LV 0 MAX LV Size 255.99 GB Max PV 256 Cur PV 2 Act PV 2 VG Size 184 MB PE Size 4 MB Total PE 46 Alloc PE / Size 0 / 0 Free PE / Size 46 / 184 MB --- No logical volumes defined in test --- --- Physical volumes --- PV Name (#) /dev/hda3 (2) PV Status available / allocatable Total PE / Free PE 13 / 13 PV Name (#) /dev/hdb2 (1) PV Status available / allocatable Total PE / Free PE 33 / 33 情報がずらずら並んでいますが、今のところは大部分を理解できないはずで す。まだ論理ボリュームを定義していませんから、これを修正する必要があり ます。 50 MB の「HOWTO」というボリュームを「test」ボリューム・グループ に作ってみます。 # lvcreate -L 50M -n HOWTO test lvcreate -- rounding up size to physical extent boundary "52 MB" lvcreate -- doing automatic backup of "test" lvcreate -- logical volume "/dev/test/HOWTO" successfully created これで、あと少しというところまできましたので、次はファイルシステムを作 成しましょう。 # mke2fs /dev/test/HOWTO mke2fs 1.18, 11-Nov-1999 for EXT2 FS 0.5b, 95/08/09 Filesystem label= OS type: Linux Block size=1024 (log=0) Fragment size=1024 (log=0) 13328 inodes, 53248 blocks 2662 blocks (5.00%) reserved for the super user First data block=1 7 block groups 8192 blocks per group, 8192 fragments per group 1904 inodes per group Superblock backups stored on blocks: 8193, 24577, 40961 Writing inode tables: done Writing superblocks and filesystem accounting information: done # mount /dev/test/HOWTO /mnt # ls /mnt lost+found これで完了です！ 作成したボリューム・グループを見直してみましょう。も うこれでボリューム・グループをデータで埋めつくせるようになっているはず ですから。 # vgdisplay test -v --- Volume group --- VG Name test VG Access read/write VG Status available/resizable VG # 0 MAX LV 256 Cur LV 1 Open LV 1 MAX LV Size 255.99 GB Max PV 256 Cur PV 2 Act PV 2 VG Size 184 MB PE Size 4 MB Total PE 46 Alloc PE / Size 13 / 52 MB Free PE / Size 33 / 132 MB --- Logical volume --- LV Name /dev/test/HOWTO VG Name test LV Write Access read/write LV Status available LV # 1 # open 1 LV Size 52 MB Current LE 13 Allocated LE 13 Allocation next free Read ahead sectors 120 Block device 58:0 --- Physical volumes --- PV Name (#) /dev/hda3 (2) PV Status available / allocatable Total PE / Free PE 13 / 13 PV Name (#) /dev/hdb2 (1) PV Status available / allocatable Total PE / Free PE 33 / 20 そう、/dev/hda3 はまったく使用していませんが、/dev/hdb2 は 13 個の物理 エクステントを使用しています。 3.2. アクティブとインアクティブ - カーネル空間とユーザ空間 まともなオペレーティング・システムがそうであるように、Linux は システ ム構成が 2 つに別れています。それは、カーネル空間とユーザ空間です。 ユーザ空間は、ユーザランドと呼ばれることもあります。「ユーザランド」 は、人気のあるテーマ・パークを表す意味でも使われています。 論理ボリュームに関連した新規作成や修正作業は、ユーザ空間で行われ、その 結果をカーネルとやりとりします。ボリューム・グループや論理ボリュームに ついての情報がカーネルに渡ると、「アクティブ」と呼ばれる状態になりま す。修正作業の中には、ある要素がアクティブな状態であることが必要だった り、インアクティブな状態が必要なものもあります。 4. 必要な条件 LVM は幅広いバージョンのカーネルで利用できます。Linux 2.4 では、LVM が 全面的に採用されています。カーネル 2.3.47 以降のバージョンでは、LVM は メインブランチに統合される途中の状態です。 4.1. カーネル 4.1.1. Linux 2.4 Linux 2.4 では必要な機能すべてが用意されています。大部分のディストリ ビューションで、LVM はモジュールとして含まれてリリースされると思われま す。コンパイルする必要があれば、ブロック・デバイス選択のところで LVM の項目にチェックを付けてください。 4.1.2. Linux 2.3.99.* 最先端のカーネル開発が安定してしまえば、このセクションはなくなるでしょ う。さしあたりは、ぐちゃぐちゃすっきりしませんが。 これを書いている時点では Linux 2.3.99pre5 が最新版で、LVM を動作させる のには、非常に小さいのですが、まだパッチが必要です。 Linux 2.3.99pre3 に対しては、2 つのパッチがリリースされています。 そのパッチは linux-kernel に投稿され、ここ から取ってこられます。 Andrea Arcangeli 氏はこのパッチを改良して差分パッチ として上記の 2.3.99pre3 用の LVM パッチに当てられるようにしています。 Linux 2.3.99pre5 に対しては、bert hubert 氏が上記 2 つのパッチを 1 つ にまとめて、2.3.99pre5 に移植しました。それがこのパッチ です。使用するに当たっ てはご注意を。 2.3.99pre6-1 はパッチを統合したプレリリース版です。はじめて LVM の機能 を完全にサポートしました！ まだ Andreas 氏のパッチは取り込まれていませ んが、すぐにでもリリースする予定になっているはずです。 2.3.99pre4-ac1 はデフォルトで小さなパッチが取り込まれていて、動作しま す。まだ Andreas 氏のパッチは取り込まれていません。 4.1.3. Linux 2.2 FIXME: ここに書いてください。 4.1.4. Linux 2.3 FIXME: ここに書いてください。 4.2. ユーザ空間 ツール類が必要なら、LVM サイト から取ってこ られます。glibc2.1 でコンパイルするなら、小さなパッチが必要です。なお Debian 2.2 ではそのパッチを当ててもエラーがでます。 5. ファイルシステムを拡張する 色々な設定ができるスクリプトがあって、この作業はそれを使って行えます。 必要であれば、スクリプトを使わずに 1 つ 1 つ実行もできます。 5.1. e2fsadm を使って ボリューム・グループ内に空きがあり、ext2 ファイルシステムを使っている なら (一般的に使用されています)、使い勝手の良いこのツールが使えます。 e2fsadm コマンドは、商用の resize2fs ツールを利用しています。良いソフ トウェアという評判ですが、広く使われているわけではありません。 FSF の ext2resize を使うなら、 e2fsadm に情報を下記のようにして渡す必 要があります。 # export E2FSADM_RESIZE_CMD=ext2resize # export E2FSADM_RESIZE_OPTS="" 後は簡単です。e2fsadm は他の LVM のコマンドと非常によく似ていますの で。 # e2fsadm /dev/test/HOWTO -L+50M e2fsadm -- correcting size 102 MB to physical extent boundary 104 MB e2fsck 1.18, 11-Nov-1999 for EXT2 FS 0.5b, 95/08/09 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/test/HOWTO: 11/25688 files (0.0% non-contiguous), 3263/102400 blocks lvextend -- extending logical volume "/dev/test/howto" to 104 MB lvextend -- doing automatic backup of volume group "test" lvextend -- logical volume "/dev/test/HOWTO" successfully extended ext2_resize_fs ext2_grow_fs ext2_block_relocate ext2_block_relocate_grow ext2_grow_group ext2_add_group ext2_add_group ext2_add_group ext2_add_group ext2_add_group ext2_add_group direct hits 4096 indirect hits 0 misses 1 e2fsadm -- ext2fs in logical volume "/dev/test/HOWTO" successfully extended to 104 MB 5.2. 論理ボリュームを拡張する e2fsadm でこの作業は行えますが、e2fsadm を使わない方法を理解しておいて も損はないと思います。 # lvextend -L+12M /dev/test/HOWTO lvextend -- rounding size to physical extent boundary lvextend -- extending logical volume "/dev/test/HOWTO" to 116 MB lvextend -- doing automatic backup of volume group "test" lvextend -- logical volume "/dev/test/HOWTO" successfully extended 5.3. ボリューム・グループを拡張する これは vgextend ユーティリティを使いますが、とても簡単です。まず最初に 物理ボリュームを作ります。これは pvcreate ユーティリティを使います。こ のツールを使ってブロック・デバイスを物理ボリュームに置き換えます。 それが終った後に、vgextend を実行します。 # pvcreate /dev/sda1 pvcreate -- physical volume "/dev/sda1" successfully created # vgextend webgroup /dev/sda1 vgextend -- INFO: maximum logical volume size is 255.99 Gigabyte vgextend -- doing automatic backup of volume group "webgroup" vgextend -- volume group "webgroup" successfully extended おぼえておいて欲しいことは、これを実行するには、ボリューム・グループが アクティブである必要があるということです。「vgchange -a y webgroup」を 実行すればアクティブにできます。 5.4. ファイルシステムを拡張する ツールを使わずに実現したいなら、いくつかの方法があります。 5.4.1. オフライン状態の ext2 を ext2resize を使って オフラインとは、ファイルシステムのマウントを外して、これから行う変更作 業ができる状態のことを指します。ファイルシステムやその中のデータは、こ の状態では利用することができません。つまり、root や他の重要なパーティ ションの大きさを変更する場合は、他にブートできる媒体が必要となることを 忘れないでください。 ext2resize ツールは、GNU の ftp サイトから取ってこられますが、大抵の ディストリビューションは、パッケージの 1 つとして用意してあります。使 い方はとても簡単です。 # ext2resize /dev/HOWTO/small 40000 40000 という数字は、拡張もしくは縮小された後のファイルシステムのブロッ ク数です。 5.4.2. オンライン状態の ext2 FIXME: ここに書いてください。 6. ディスクの交換 LVM の長所の 1 つにこれが上げられます。あるディスクでエラーが出はじめ たら、データをぼちぼち移動しなければいけません。LVM を利用すると、とて も簡単に実行できます。まずはじめに典型的な交換作業の例をあげます。少な くとも、交換したいだけの容量を持つディスクをシステムに追加してみます。 データを移動するには、ボリューム・グループの物理エクステントを他のディ スク、より正確には物理ボリュームに移動することになります。これを行うに は LVM で行うには pvmove ユーティリティを使用します。 おかしなディスクを /dev/hda1 として、これを /dev/sdb3 に置き換えること にしましょう。まず /dev/sdb3 を /dev/hda1 が属しているボリューム・グ ループを追加します。 この作業を行う前に、このボリューム・グループに属するファイルシステムの マウントを外してください。フル・バックアップをとればなお安全です。 FIXME: これは必要か？ では pvmove を実行してみましょう。とても簡単に実行できるので、外そうと しているディスクに注意を集中してください。実行は下記のようになります。 # pvmove /dev/hda1 pvmove -- moving physical extents in active volume group "test1" pvmove -- WARNING: moving of active logical volumes may cause data loss! pvmove -- do you want to continue? [y/n] y pvmove -- doing automatic backup of volume group "test1" pvmove -- 12 extents of physical volume "/dev/hda1" successfully moved この警告に注意してください。というのも、カーネルと LVM それぞれいくつ かのバージョンでは、このコマンドで問題が生じます。2.3.99pre6-2 でテス トして、うまく動きましたが、警告が出ました。 これで物理エクステントは /dev/hda1 のどこにも存在しなくなったたので、 ボリューム・グループから外すことができます。 # vgreduce test1 /dev/hda1 vgreduce -- doing automatic backup of volume group "test1" vgreduce -- volume group "test1" successfully reduced by physical volume: vgreduce -- /dev/hda1 FIXME:いくつかはっきりさせる必要がある。ボリューム・グループはアクティ ブにしておくべきか？ データが失われるのはどんな場合か？ 6.1. 手遅れになる時 ディスクか何の警告もなしに壊れて、そのディスクの物理エクステントを他の 物理ボリュームに移行できなかった場合には、壊れてしまった物理ボリューム の論理ボリュームをミラーしていなければ、データが壊れてしまうでしょう。 適切な対応方法は、壊れた物理ボリュームとまったく同じものと交換するか、 最低でも同じ大きさのパーティションに交換するかのどちらかです。 /etc/lvmconf ディレクトリには LVM に関するデータと構成がバックアップさ れています。構成とは、ディスクの物理ボリュームへの割り当てと物理ボ リュームが属しているボリューム・グループ、どの論理ボリュームがそのボ リューム・グループに入っているかの一覧から成ります。 壊れたディスクを交換した後、vgcfgrestore コマンドを使って LVM のデータ を新しい物理ボリュームに復活させます。この作業でボリューム・グループを はじめ、すべての情報を復活できますが、論理ボリュームのデータは復活しま せん。その理由は、LVM のコマンドの大部分が、変更が加わった時点で自動的 に LVM 関連のデータをバックアップしているからです。 7. 確実なバックアップを行うには、スナップショットを取る ここにあげるのは、本当に起こるかどうかも疑わしい例の 1 つです。たとえ ば様々な処理を次々こなしているサーバを運用しているとします。有効なバッ クアップという点からすると、稼働中のあらゆるプログラムを落とす必要があ ります。そうしないと、システムが不整合な状態に陥ってしまうからです。 典型的な例として、あるファイルを /tmp から /root に移す場合を見てみま す。 /root がまずバックアップされていました。/root を見た時、まだその ファイルはありませんでした。その時までに /tmp がバックアップが完了しま したが、ファイルは移動した後でした。 データベースやディレクトリの保存では状況が変わります。アプリケーション をきちんと落とす機会がないと、ファイルがバックアップ可能な状態になる きっかけが得られません。 別の問題も出てきます。普通はアプリケーションを落し、バックアップをとっ てから、再起動をかけます。これはバックアップが数分で取り終えればまった く問題になりませんが、数時間かかったり、いつ終るともわからないなら、ダ メージをこうむることになります。 LVM でこの状況を救いましょう。 LVM を使えば、その時々の論理ボリュームの状況をスナップショットにとるこ とができ、それをマウントしたり、バックアップをとることもできます。 試してみましょう。 # mount /dev/test/HOWTO /mnt # echo > /mnt/a.test.file # ls /mnt/ a.test.file lost+found # ls -l /mnt/ total 13 -rw-r--r-- 1 root root 1 Apr 2 00:28 a.test.file drwxr-xr-x 2 root root 12288 Apr 2 00:28 lost+found これで、対象となるファイルができました。スナップショットを作ってみま しょう。 # lvcreate --size 16m --snapshot --name snap /dev/test/HOWTO lvcreate -- WARNING: all snapshots will be disabled if more than 16 MB are changed lvcreate -- INFO: using default snapshot chunk size of 64 KB lvcreate -- doing automatic backup of "test" lvcreate -- logical volume "/dev/test/HOWTO" successfully created 「--size」パラメタについては後で詳しく触れます。スナップショットをマウ ントしてみます。 # mount /dev/test/snap /snap # ls /snap total 13 -rw-r--r-- 1 root root 1 Apr 2 00:28 a.test.file drwxr-xr-x 2 root root 12288 Apr 2 00:28 lost+found 元の位置から a.test.file を削除して、まだスナップショットの場所に存在 するかをチェックしてみてください。 # rm /mnt/a.test.file # ls /snap total 13 -rw-r--r-- 1 root root 1 Apr 2 00:28 a.test.file drwxr-xr-x 2 root root 12288 Apr 2 00:28 lost+found これはすごい！ 7.1. どのように働く？ 「--size」パラメタを設定しなければならなかったことをおぼえていますか？ 「snap」ボリュームは、ブロックもしくは「チャンク」のすべてのコピーを LVM が必要とする時、つまり元データが変更されてしまった時になければいけ ません。 訳註：チャンク(chunk)とは、あるデータ構造をいくつかにまとめた単位を表 します。この場合は、ディスク上で物理的に連続している LVM が利用可能な 最小単位を意味しています。 a.test.file を削除した時、その inode は削除されます。すると 64 KB 分( チャンクの大きさ)が「ダーティー(dirty)な」状態としてマークされ、元デー タのコピーが「snap」ボリュームに書かれます。この場合ですと、スナップ ショットとして 16 MB 確保してありますから、 16 MB 以上の「チャンク」が 変更されると、スナップショットは機能しなくなるでしょう。 スナップショットのパーティションの大きさを間違いなく決めるには、論理ボ リューム本来の使われ方を考慮して、スナップショットをアクティブにする時 間を推測するしかありません。たとえば、真夜中に誰も利用していないシステ ムを数時間かけてバックアップするなら、ごくわずかな空きしか必要ないと思 います。 注意して欲しいのは、スナップショットはずっと存在するものではない、とい うことです。LVM を落したり、リブートしたりすれば、スナップショットは消 えてしまい、再作成することになります。 8. 冗長性とパフォーマンス パフォーマンスを上げる点から見た場合、データを複数のディスクに「ストラ イプ」して分散できます。つまりブロック 1 は物理ボリューム A に、ブロッ ク 2 は物理ボリューム B に、ブロック 3 は再び物理ボリューム A に、とい うようにです。2 つ以上のディスクにもストライプできます。 この処置をとることで、ディスクのバンド幅が広がるとともに、「スピンド ル」がもっと必要になることを意味しています。スピンドルについては後程詳 しく説明します。 訳註：スピンドル(spindle)は、ハードディスクを構成する部品の 1 つで、情 報を記録する部品である「プラッター」という磁気媒体を回転させている軸を 指します。つまり「スピンドル」が多ければ多いほど、それだけ平行してディ スクに読み書きができ、全体のパフォーマンスが上ることになります。 パフォーマンスをあげるだけでなく、あるデータを複数ディスク上にコピーし て持たすこともできます。これをミラーリングと呼びます。現状の LVM はそ もそもこの機能をサポートしていませんが、結果的に実現することが可能で す。 8.1. なぜストライプするのか？ ディスクのパフォーマンスに影響を与える要因は、少なくとも 3 つありま す。最も顕著に影響がでるものは、ディスク上のデータを連続して読み書きす る速度です。 SCSI や IDE バス 1 本上に 1 つだけディスクがあり、そこで 大きなファイルを読み書きする時には、これはパフォーマンスを低下させる要 因となります。 ディスクが利用できる帯域幅は限られています。1 本の SCSI バスに 7 つの ディスクを繋げれば、恐らくディスク自体に書き込む速度がバスの速度を越え てしまうでしょう。お金さえあれば、このボトルネックを根本的に解決できま す。 遅延が発生します。よく言われているように、遅延は以前から厄介な問題で す。なお悪いことに、お金を注ぎ込んでも遅延を減らすことができません！ 近頃のディスクはおおよそ 7 ms の遅延が生じます。SCSI の遅延も、25 ms 程度発生していました。 FIXME: 最近の値が必要！ これは何を意味するのでしょうか？ 遅延を合算すると、標準で 30 ms 程度の 遅延が発生することになるでしょう。ということは、1 秒当たりわずか 33 回 だけしかディスクに対する操作ができないということになります。秒当たりに 多量の問い合わせしたいのに、キャシュも十分でないとなると、それは不運と しか言いようがありません。 並列に動く複数のディスクか「スピンドル」があれば、同時に複数の命令を実 行できます。これは遅延の問題を回避する有効な手段です。大規模な news サーバーのような用途では、ストライピングか入出力をスムーズに行う別の手 段なしには動作すらしません。 これがストライピングの動作です。バスを最大限に使えれば、連続した読み書 きももっと速くなるかもしれません。 8.2. なぜストライピングしないのか ストライピングだけを行うと、「ビット単位」で破壊が起こる危険が出てきま す。ディスクが駄目になると、論理ボリュームの内容がおしゃかになってしま います。データを連続して置いてあれば、ファイルシステムの一部だけで済ま せられます。 究極の手段は、ミラーリングした上でのストライピングです。 FIXME: LVM と md を使って、ミラーリングした上でストライピングしてみる 訳註：md は、ソフトウエア RAID のデバイスです。 Multi-Disk-HOWTO の日 本語訳 を 参考にしてください。 8.3. LVM でのストライピング ストライプ構成の設定は、論理ボリュームの作成時に lvcreate を使って済ま せます。関連するパラメタは 2 つあります。-i でいくつの物理ボリュームに 分散させるのかを指定します。実はストライピングはビット単位ではなく、ブ ロック単位で行われます。-I でキロバイト単位で増減の単位を指定をしま す。注意点は、指定するのが 2 の累乗単位で、 最大 128 KB であることで す。 例です。 # lvcreate -n stripedlv -i 2 -I 64 mygroup -L 20M lvcreate -- rounding 20480 KB to stripe boundary size 24576 KB / 6 PE lvcreate -- doing automatic backup of "mygroup" lvcreate -- logical volume "/dev/mygroup/stripedlv" successfully created 8.3.1. パフォーマンス上の注意点 同じディスクの 2 つのパーティション上でストライプすると、パフォーマン スが上るどころかおそらく逆効果になってしまうでしょう。- くれぐれもそう しないようにしてください。1 本の IDE バスに 2 つのディスクを接続して あってもやはり同じことが言えます。- 私が知っている IDE より進化してい なければ。 FIXME: これは今でも正しいのか？ 古めのマザーボードには、2 本の IDE バスがあるかもしれませんが、2 本目 は使い物にならない場合が多く、実質は低速な CD-ROM ドライブを動かすのに 使われることになってしまいます。ツールを使ってベンチマークを取ることが 可能で、最も気になるツールは「Bonnie」です。ReiserFS の開発者たちは、 Bonnie++ をリリースしていて、これ でパフォーマンスのデータを計ってもいいかもしれません。 8.4. ハードウェア RAID ハイエンドなインテル x86 サーバーの多くには、ハードウェア RAID コント ローラがついています。その内の大部分には、少なくとも 2 つの独立した SCSI チャネルがあります。幸いなことに LVM でそれ程苦労せずに利用できま す。管理者は RAID コントローラ自身の機能を使って論理ドライブの構成を決 めてから、Linux で RAID コントローラを通してディスクを認識させなければ いけません。たとえば SCSI チャネル A 上の 2 つのディスクでストライプを 行い、そのミラーを SCSI チャネル B 上の 2 つのディスク にしたとしま す。これは典型的な RAID 0/1 の構成で、パフォーマンスとデータの安全性を 最大限引出します。この構成のマシンで Linux をブートすると、RAID コント ローラ上にある 1 つのディスク上にだけ、データ領域があるように「見えま す」。これこそが、 4 つのディスクで構成した RAID 0/1 の論理ドライブな のです。つまり LVM から見る限り、マシンはあたかもディスクを 1 つだけ備 えていて、1 つのディスクを扱うように使用できます。ディスクの 1 つが壊 れても、LVM はそれを知るよしもありません。管理者がディスクを交換して も(ホットスワップ機構を使って、稼働中に)、LVM はそれを検知しないだけで なく、コントローラはミラーされているデータを再同期させて、すべて元通り にします。ここでたいていの方はちょっと考えてから、「RAID コントローラ を LVM と併用すると何がいいのだろう？」という疑問が湧きます。簡潔に説 明すると、次のような答えになります。RAID コントローラの元で論理ドライ ブを決定してしまうと、そのドライブに対して後でディスクを追加することは できなくなります。空きをどのくらい取るかの計算を間違ってしまったり、単 にもう少し空きが必要になった場合にも、新しいディスクがいくつであれ、既 存のストライプ構成には追加できません。つまりそのコントローラの元で、新 しい RAID のストライプ構成を作成しなければいけません。そこで LVM を 使っていれば、ただ LVM の論理ボリュームを拡張すればいいだけなの で、RAID コントローラの元で新旧のストライプ構成をスムーズに拡張できま す。 FIXME: このテーマに追加することはあるか？ 8.5. Linux のソフトウェア RAID Linux 2.4 にはとても素晴らしい RAID がきちんと使える状態でついてきま す。 Linux 2.2 にはデフォルトで Alan Cox 氏がリリースした初期バージョ ンの RAID 機能がついていますが、出来があまりよくありません。2.2 がまだ この初期のリリースを採用している訳は、カーネルの開発者が Linux の安定 版でユーザランドのアップデートをともなう変更を望まなかったためです。 Red Hat や Mandrake、SuSE をはじめとするディストリビュータの大部分は、 素晴らしい出来になると思われるバージョン 0.90 に置き換えることを決めま した。 ここではバージョン 0.90 だけを扱うことにします。 FIXME: ここに更に書いてください。 9. 詳しい解説 9.1. コンピュータ間で LVM のディスクを移動する この新しい技術を利用すると、単純な作業、たとえばあるマシンから他のマシ ンにディスクを移すような作業が、やや手の混んだものになるかもしれませ ん。LVM を使用する以前であれば、やるべきことは、そのディスクを新しいマ シンに取り付けて、ファイルシステムをマウントすることだけでした。LVM を 用いると少しやることが増えます。LVM の構造は両方のディスク上と /etc/lvmconf に保存されています。したがって唯一確認しなければいけない ことは、ボリューム・グループが含まれているディスクがいくつあっても、ボ リューム・グループが属することになるマシン上で認識できるかということで す。これを行うのが、vgexport コマンドです。 vgexport は単純に /etc/lvmconf にあるボリューム・グループの構成から削除するだけですの で、ディスク上では何も変更ありません。後は、ディスクを新しいマシンに接 続して(同じ ID であってはならない)、/etc/lvmconf をアップデートするだ けです。それは vgimport を使って行います。 例 マシン No 1 で、 vgchange -a n vg01 vgexport vg01 マシン No 2 で、 vgimport vg01 /dev/sda1 /dev/sdb1 vgchange -a y vg01 注意すべき点は、同名のボリューム・グループを用いてはいけないということ です。もし vgimport コマンドが設定のバックアップを上げなけれ ば、vgcfgbackup を使って上げてください。 9.2. /etc/lvmtab and /etc/lvmtab.d の再構成 FIXME: もっときちんとした内容を書く 10. さらに詳しく LVM site 主要な LVM 関連リソースが利用できる German LVM HOWTO ドイツ語が読めるなら、既にたくさんの情報が記述してある Translation of the German HOWTO Peter.Wuestefeld@resnova.de 氏は、ドイツ語の HOWTO を英語に翻訳 中。もうすぐこの HOWTO に多くの時間を割く模様。我々の HOWTO が疑 わしかったり、間違っていたりしたなら、参考にすることをお勧めする HP/UX Managing Disks Guide Linux の LVM は HP/UX の実装とほぼ間違いなく同様に機能するの で、HP/UX のドキュメントがとても役に立つ。とても良い内容である。 11. 謝辞と感謝 この HOWTO を書くのに当たって、助けていただいたすべての方々を記載しよ うと心がけました。アップデートや訂正、寄稿をしていただいた方々だけでな く、このテーマを我々が理解できるように助言いただいた方々もあげさせてい ただきました。 o Axel Boldt o Sean Reifschneider o Alexander Talos o Eric Maryniak 12. 日本語版謝辞 この翻訳を行うに当たって、JF プロジェクトの武井さんよりアドバイスをい ただきました。この場を借りてお礼申し上げます。