LVM と ZFS: 2 つの最高の Linux ボリューム マネージャーの詳細な比較

Linux は間違いなく、特に開発者やシステム管理者の間で最も人気のあるオペレーティング システムの 1 つです。この人気の理由の 1 つは、Linux が提供する膨大な量のカスタマイズです。カーネルやファイルシステムからストレージアーキテクチャに至るまで、システムのほぼすべての層を調整できます。

Linux ストレージ アーキテクチャの最も重要な部分の 1 つはボリューム管理です。 LVM や ZFS などのツールを使用すると、管理者は従来のパーティションよりもはるかに効率的にディスク ストレージを整理、拡張、保護できます。

後ほど、LVM と ZFS とその機能を検討し、どのオプションがユースケースに最適であるかを判断できるようにします。ホームサーバーを管理しているか、クラウドインフラストラクチャを展開しているか、VPS を構成しているかは関係ありません。 Linux LVM と ZFS の違いを理解すると、ストレージ管理戦略を大幅に改善できます。

しかし、それらを比較する前に、まずそれらが何であり、どのように機能するかを理解する必要があります。

Linux LVMとは何ですか?

論理ボリュームマネージャー (LVM) は、Linux でディスク領域を柔軟に割り当てることができるストレージ管理システムです。 LVM は、固定パーティションに依存するのではなく、複数の物理ディスクにまたがる論理ボリュームを作成し、動的にサイズ変更できます。

Linux 用の LVM の最初の実装は、1998 年に Sistina Software に勤務していた Heinz Mauelshagen によって作成されました。その設計は、HP-UX システムで使用されていたものなど、初期の UNIX ボリューム マネージャーからインスピレーションを受けています。

LVM が広く採用される前は、Linux 管理者は従来のディスク パーティショニングに大きく依存していました。ストレージの拡張または再編成には、多くの場合、ダウンタイムや複雑な移行が必要になります。 LVM は物理ディスクとファイルシステムの間に仮想化レイヤーを導入し、管理者がシステム全体を再構築することなくボリュームの拡張、ディスク間のデータの移動、ストレージの再編成を行うことができるようにしました。

現在、最新の Linux ディストリビューション、特に Ubuntu と CentOS ストリームはLVMをサポートしており、ルートファイルシステムを論理ボリュームにインストールすることもできます。

LVM とは何かについて基本を理解したところで、なぜ LVM が非常に注目されているのかを見ていきましょう。

LVMの特徴

時間の経過とともに、LVM は、多くの Linux 環境で使用される成熟した信頼性の高いストレージ管理ソリューションに進化しました。以下は、LVM の最も重要な機能のリストです。

柔軟なストレージプール

LVM はディスクをボリューム グループ (VG) に集約し、ストレージを論理ボリューム (LV) に割り当てます。

動的なサイズ変更

論理ボリュームは、システムの再インストールやパーティションの再作成を行わずに拡張​​または縮小できるため、LVM の柔軟性が大幅に高まります。

スナップショット

LVM は、バックアップやテスト環境に役立つポイントインタイム スナップショットをサポートしています。

ディスクのストライピングとミラーリング

論理ボリュームは、複数のディスクにデータを分散したり、データをミラーリングして冗長性を向上したりできます。

シン・プロビジョニング

LVM の最新バージョンにはシン プロビジョニングが含まれており、必要に応じてストレージを動的に割り当てることができます。

これらすべての機能を組み合わせることで、物理パーティションとは対照的に、ボリューム マネージャーに関して非常に信頼性が高く効率的なエクスペリエンスが実現します。ただし、ボリューム マネージャーが従来の物理パーティションと正確にどのように異なるかがわからない場合は、しばらく待って確認してください。

物理パーティションとボリュームマネージャーの比較

従来のディスク パーティショニングでは、ストレージ デバイスを固定セグメントに分割するため、単純なシステムにはうまく機能しますが、ストレージを再利用する必要がある場合、すぐに管理が困難になります。

従来のパーティショニングでは、ディスクの固定スライスが作成されます。 LVM は物理ストレージの上にボリューム管理レイヤーを追加しますが、ZFS はボリューム管理とファイルシステム機能を 1 つのシステムに組み合わせます。

それだけでなく、VPS の展開に関しては、固定パーティションよりもサイズ変更と自動化が簡単であるため、多くの VPS スタックは LVM などのストレージ抽象化レイヤーを使用します。

独自の VPS の導入に興味がある場合は、必ずチェックしてください。 Cloudzy の Linux VPS バターのような体験を。当社の Linux VPS には、 14日間 返金保証と信頼できる 24/7 サポート。

さらに、そのおかげで、 40Gbps リンク、超高速です 99.95% 稼働時間はもちろんのこと、メモリとストレージの面でも、 DDR5 RAM そして NVMe/SSD。以上でデプロイすることもできます 16 世界中の場所。

しかし、そうは言っても、LVM がなぜこれほど人気が​​あるのか​​については説明が終わりました。ここで、ZFS について少し知ってみましょう。

ZFSとは何ですか?

ZFS (Zettabyte File System) は、強力なデータ整合性が保証された大規模ストレージ システムを処理するように設計されたファイル システムとボリューム マネージャーの両方です。

ZFS は元々、2000 年代初頭に Sun Microsystems によって開発され、2006 年に Solaris の一部として初めてリリースされました。このシステムは、ファイルシステム管理、ボリューム管理、RAID 機能を 1 つの統合プラットフォームに組み合わせることで、従来のストレージ スタックを置き換えるように設計されました。

Oracle が 2010 年に Sun を買収した後、OpenZFS プロジェクトを通じてオープンソース実装の開発が継続され、現在は Linux、FreeBSD、その他のオペレーティング システム用の ZFS が維持されています。

論理ボリュームのみを管理する LVM とは異なり、ZFS は複数のストレージ機能を単一のシステムに統合します。

ZFSの特徴

ZFS には、信頼性と拡張性を考慮して設計された幅広い高度なストレージ機能が含まれています。以下は、ZFS の主な機能のリストです。

ストレージ プール (zpool)

ZFS はディスクをストレージ プールにグループ化し、そこからファイルシステムが動的に作成されます。

直感的なコピーオンライト アーキテクチャ

ZFS は、データ ブロックを上書きする代わりに、変更されたデータを新しい場所に書き込みます。これにより破損が防止され、高速なスナップショットが可能になります。

エンドツーエンドのデータ整合性

ディスクに書き込まれるすべてのブロックにはチェックサムが含まれているため、プールにミラーや RAIDZ などの冗長性がある場合にのみ、ZFS が破損したデータを自動的に検出して修復できます。

RAID-Z

ZFS には、RAID-Z1、RAID-Z2、RAID-Z3 などの RAID-Z 構成による冗長性が組み込まれています。

高度なキャッシュ

ZFS は、RAM 内の ARC (Adaptive Replacement Cache) とオプションの L2ARC SSD キャッシュを使用してパフォーマンスを向上します。

圧縮と重複排除

組み込みの圧縮は広く使用されており、多くの場合実用的です。重複排除も利用できますが、大量の RAM が必要であり、通常はブロックの重複が多いデータ セット用に予約されています。

ここまでで、LVM と ZFS の両方について意味のある理解ができたと思います。それでは、LVM と ZFS に関する本題に進み、どちらが優れているかを見てみましょう。

LVM と ZFS の比較

さて、どのボリューム マネージャーがより適しているかを判断するには、それらを並べて比較する必要があります。以下は簡略化したものです LVM と ZFS の比較は、2 つの間の主要な違いを強調しています。

これまで、LVM と ZFS が人気がある理由と、それらがどの程度優れているかについてのみ説明してきました。ただし、公平を期すために、LVM と ZFS に関しては、あらゆる角度から検討する必要があります。

Linux における LVM の長所と短所

利点

言及する価値のあるLVMの長所ですが、簡潔にするために、その中からいくつかの選択肢をここに示します。 

LVM は次のとおりです。

• 軽量で効率的
• ほとんどの Linux ファイルシステムと互換性があります
• 設定と保守が簡単
• リソースが限られたシステムでもうまく機能する

短所

LVM は著名なボリューム マネージャーですが、次のようないくつかの欠陥がまだあります。

• データ整合性検証が組み込まれていない
• RAID 機能には通常、外部ツールが必要です
• ZFS と比較して高度なストレージ機能が少ない

LVM の長所と短所を説明したところで、同じ考え方を ZFS にも適用してみましょう。

Linux における ZFS の長所と短所

利点

ZFS は柔軟性が高いため、次のような理想的な機能を備えています。

• 内蔵RAIDとストレージプーリング
• チェックサムによる強力なデータ整合性保護
• 高速スナップショットとレプリケーション
• ネイティブ圧縮と重複排除

短所

LVM と同様に、ZFS にも次のような厄介な問題があります。

• より高いメモリ要件
• より複雑な構成
• ライセンスにより Linux カーネルへの完全な統合が妨げられる

主要なツールを比較するときにユーザーにとって重要なもう 1 つの側面はパフォーマンスです。それでは、これ以上の話はせずに、LVM と ZFS の問題におけるパフォーマンスを見てみましょう。

LVM と ZFS: パフォーマンス

LVM と ZFS のパフォーマンスの違いは、ワークロードに大きく依存します。一般的な日常タスクを実行するためのボリューム マネージャーを探している場合、LVM と ZFS は両方ともその役割を果たしますが、専用サーバーの管理など、より重いワークロードに関しては、LVM と ZFS のパフォーマンスが異なる場合があります。

ただし、LVM と ZFS は両方とも、SSD ストレージを備えたサーバー設定でより適切に動作することに注意してください。 SSD は HDD よりも優れたパフォーマンスを発揮します.

経験則として:

• LVM は一般にオーバーヘッドが低く、軽量のサーバー展開に適しています。
• ZFS は、キャッシュ、圧縮、冗長性の恩恵を受ける環境で最高のパフォーマンスを発揮します。

パフォーマンスは素晴らしいですが、それがすべてではありません。ボリューム マネージャーで重要なもう 1 つの側面は、セキュリティです。

LVM と ZFS 暗号化の比較

暗号化は 2 つのテクノロジーで異なる方法で実装されます。

LVM

• 通常は以下と組み合わせます LUKS ディスク暗号化
• 柔軟性はありますが、追加の構成が必要です

ZFS

• 含まれるもの ネイティブ データセット レベルの暗号化
• 必要な設定が少なく、管理が簡単です

Ubuntu は LVM または ZFS に最適な OS ですか?

Ubuntu LVM と ZFS を比較する場合、すべては自分のシステムと、マシンにどれだけのパワーがあるかによって決まります。したがって、LVM または ZFS を選択する前に、いくつかの重要な点に留意することが最善です。

次の場合に LVM を使用します。

• シンプルで信頼性の高いボリューム管理が必要
• お使いのシステムには RAM があまりありません
• 標準の Linux ファイルシステムとの互換性が必要な場合

次の場合に ZFS を使用します。

• データの整合性は重要です
• 高度なスナップショットとレプリケーションが必要です
• 大規模なストレージ プールまたは NAS システムを管理している

お使いのシステムが Ubuntu 上で LVM または ZFS を実行できるかどうかわからない場合は、お気軽にチェックしてください。 Cloudzy の Ubuntu VPS あなたの人生をもっと楽にするためだけに。

当社の Ubuntu VPS には強力な機能が付属しています 24/7 サポート、 14日間 返金保証と、 99.95% 可用性により、遅延を最小限に抑えた稼働時間 16+ 世界中の場所。さらに、DDR5 RAM と SSD ストレージを搭載し、ネットワーク速度は 40Gbps を超えます。

LVM と ZFS に関しては、総合的にどちらが優れているというわけではなく、選択はユースケースとワークロードに依存するため、難しい選択であることがわかります。

LVM を選択する場合

LVM の使用を選択できる最適な状況を考えてみましょう。

次の場合に LVM を選択します。

• 軽量サーバーの実行
• 単純なストレージ構成の管理
• 従来の Linux ファイルシステムの使用
• 最小限のオーバーヘッドでクラウド ワークロードを展開する

ZFS を選択する場合

ZFS は、次の場合にも優れたオプションです。

• データの信頼性が最優先です
• 大規模ストレージ システムの管理
• NASまたはバックアップインフラストラクチャの実行
• 内蔵の RAID とスナップショットが必要です

したがって、ボリューム マネージャーに求めているものが LVM または ZFS で提供されていることを確認してください。

LVM 対 ZFS: 最終評決

LVM と ZFS は両方とも、最新の Linux 環境で使用される強力なストレージ テクノロジです。歴史的に、LVM は Linux の標準論理ボリューム マネージャーとして登場し、柔軟なディスク管理と動的なサイズ変更を提供します。 

その後開発された ZFS は、ファイルシステム機能、ボリューム管理、およびデータ保護を単一のプラットフォームに統合することにより、より統合されたアプローチを導入しました。

LVM と ZFS の違いを理解することで、管理者はパフォーマンスのニーズ、システム リソース、ストレージ要件に応じて最適なソリューションを選択できるようになります。

よくある質問