毫无疑问，Linux 是最流行的操作系统之一，尤其是在开发人员和系统管理员中。 Linux 如此受欢迎的原因之一是 Linux 提供了大量的定制功能。您可以调整系统的几乎每一层，从内核和文件系统到存储架构。
Linux 存储架构最重要的部分之一是卷管理。 LVM 和 ZFS 等工具允许管理员比传统分区更有效地组织、扩展和保护磁盘存储。
稍后，我们将探讨 LVM 与 ZFS 及其功能，并帮助您决定哪个选项最适合您的用例。无论您是管理家庭服务器、部署云基础设施还是配置 VPS，都没关系；了解 Linux LVM 和 ZFS 之间的差异可以显着改进您的存储管理策略。
但在我们开始比较它们之前，我们必须首先了解它们是什么以及它们如何工作。
什么是 Linux LVM？
逻辑卷管理器 (LVM)是Linux中允许灵活分配磁盘空间的存储管理系统。 LVM 不依赖固定分区，而是创建跨越多个物理磁盘并且可以动态调整大小的逻辑卷。
Linux 上 LVM 的最初实现是由 Heinz Mauelshagen 于 1998 年在 Sistina Software 工作时编写的。其设计灵感来自早期的 UNIX 卷管理器，例如 HP-UX 系统中使用的卷管理器。
在 LVM 被广泛采用之前，Linux 管理员严重依赖传统的磁盘分区。扩展或重组存储通常需要停机或复杂的迁移。 LVM 在物理磁盘和文件系统之间引入了虚拟化层，允许管理员扩展卷、在磁盘之间移动数据以及重新组织存储，而无需重建整个系统。
如今，大多数现代 Linux 发行版，尤其是 Ubuntu 和 CentOS 流，支持 LVM，甚至可以在逻辑卷上安装根文件系统。
现在我们已经基本了解了 LVM 是什么，接下来我们来看看它为何如此重要。
LVM的特点
随着时间的推移，LVM 已发展成为一种成熟且可靠的存储管理解决方案，可在许多 Linux 环境中使用。下面列出了 LVM 最重要的功能。
灵活的存储池
LVM 将磁盘聚合为卷组 (VG)，并将存储分配给逻辑卷 (LV)。
动态调整大小
无需重新安装系统或重新创建分区即可扩展或减少逻辑卷，这确实增加了 LVM 的灵活性。
快照
LVM 支持时间点快照，这对于备份和测试环境非常有用。
磁盘条带化和镜像
逻辑卷可以将数据分布在多个磁盘上或镜像数据以提高冗余性。
精简配置
现代版本的 LVM 包括精简配置，允许根据需要动态分配存储。
与物理分区相比，所有这些功能的结合为卷管理器带来了非常可靠和高效的体验。但是，如果您不确定卷管理器与传统物理分区究竟有何不同，请继续寻找答案。
物理分区与卷管理器
传统的磁盘分区将存储设备划分为固定的段，这对于简单的系统来说可以很好地工作，但当存储需要重新调整用途时，它很快就会变得难以管理。
传统分区创建固定的磁盘片。 LVM 在物理存储之上添加了卷管理层，而 ZFS 将卷管理和文件系统功能结合在一个系统中。
| 特征 | 物理分区 | 卷管理器 (LVM/ZFS) |
| 调整卷大小 | 难的 | 简单的 |
| 磁盘池 | No | 是的 |
| 快照 | No | 是的 |
| 灵活性 | 低的 | 高的 |
不仅如此，在部署 VPS 时，许多 VPS 堆栈都使用 LVM 等存储抽象层，因为调整大小和自动化比固定分区更容易。
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此外，得益于其 40Gbps 链接，它也快如闪电 99.95% 正常运行时间，更不用说，在内存和存储方面，它配备了 DDR5内存 和 NVMe/SSD。您甚至可以将其部署在超过 16 全球各地的地点。
不过，话虽如此，我们现在已经解释完了为什么 LVM 如此受欢迎。现在让我们来了解一下 ZFS。
什么是 ZFS？
ZFS （Zettabyte 文件系统）既是文件系统又是卷管理器，旨在处理具有强大数据完整性保证的大型存储系统。
ZFS 最初由 Sun Microsystems 于 2000 年代初期开发，并于 2006 年作为 Solaris 的一部分首次发布。该系统旨在通过将文件系统管理、卷管理和 RAID 功能组合到一个集成平台中来取代传统的存储堆栈。
2010 年 Oracle 收购 Sun 后，开源实现的开发通过 OpenZFS 项目继续进行，该项目现在为 Linux、FreeBSD 和其他操作系统维护 ZFS。
与仅管理逻辑卷的 LVM 不同，ZFS 将多种存储功能集成到单个系统中。
ZFS的特点
ZFS 包括一系列专为可靠性和可扩展性而设计的高级存储功能。下面列出了 ZFS 的主要功能。
存储池 (zpool)
ZFS 将磁盘分组到存储池中，并从中动态创建文件系统。
直观的写时复制架构
ZFS 不是覆盖数据块，而是将修改后的数据写入新位置。这可以防止损坏并实现快速快照。
端到端数据完整性
写入磁盘的每个块都包含一个校验和，仅当池具有冗余（例如镜像或 RAIDZ）时，ZFS 才能自动检测和修复损坏的数据。
RAID-Z
ZFS 通过 RAID-Z 配置（例如 RAID-Z1、RAID-Z2 和 RAID-Z3）包含内置冗余。
高级缓存
ZFS 在 RAM 中使用 ARC（自适应替换缓存）和可选的 L2ARC SSD 缓存来提高性能。
压缩和重复数据删除
内置压缩被广泛使用并且通常很实用。重复数据删除也可用，但它需要大量 RAM，并且通常为具有大量块重复的数据集保留。
希望您现在对 LVM 和 ZFS 有了有意义的了解，所以让我们继续讨论有关 LVM 与 ZFS 的主要问题，看看哪个更胜一筹。
LVM 与 ZFS 比较
现在，为了了解哪个卷管理器更适合，我们必须将它们并排进行比较。下面是一个简化的 LVM 与 ZFS 的比较突出了两者之间的核心差异。
| 特征 | 左心室容量 | ZFS |
| 核心功能 | 逻辑卷管理器 | 文件系统+卷管理器 |
| 文件系统支持 | 适用于 ext4、XFS 等。 | 内置文件系统 |
| 缓存和 SSD 支持 | 取决于文件系统 | ARC 和 L2ARC 缓存 |
| 加密 | 通常通过 LUKS | 本机数据集加密 |
| 快照 | 是的 | 是的 |
| 数据完整性 | 取决于文件系统 | 端到端校验和 |
| 磁盘阵列支持 | 外部 RAID 工具 | RAID-Z |
| 表现 | 轻的 | 高但资源密集 |
| 可扩展性 | 高的 | 极高 |
| 易于使用 | 更轻松 | 更复杂 |
| 资源要求 | 低的 | 更高的内存使用率 |
| 压缩 | 非本地人 | 内置压缩 |
| 重复数据删除 | 无法使用 | 内置重复数据删除 |
| 镜像协议 | 支持 | 原生镜像 |
到目前为止，我们只介绍了 LVM 和 ZFS 为何流行以及它们的效果如何。但为了公平起见，我们还必须考虑 LVM 与 ZFS 之间的每一个可能的角度。
Linux 中 LVM 的优点和缺点
优点
值得一提的 LVM 优点，但为了简洁起见，以下是其中的一些选择。
LVM 是：
- 轻量高效
- 与大多数 Linux 文件系统兼容
- 易于配置和维护
- 在资源有限的系统上运行良好
缺点
尽管 LVM 是一个著名的卷管理器，但它仍然存在一些缺陷，例如：
- 没有内置的数据完整性验证
- RAID 功能通常需要外部工具
- 与 ZFS 相比，高级存储功能较少
现在已经介绍了 LVM 的优点和缺点，让我们也将相同的想法应用到 ZFS。
Linux 中 ZFS 的优点和缺点
优点
由于其极大的灵活性，ZFS 具有理想的特性，例如：
- 内置 RAID 和存储池
- 通过校验和提供强大的数据完整性保护
- 快速快照和复制
- 本机压缩和重复数据删除
缺点
与 LVM 一样，ZFS 也存在一些棘手的问题，例如：
- 更高的内存要求
- 配置更复杂
- 许可阻止完全集成到 Linux 内核中
在比较主要工具时，对任何用户来说都很重要的另一个方面是性能，所以言归正传，让我们看看 LVM 与 ZFS 问题中的性能。
LVM 与 ZFS：性能
LVM 和 ZFS 之间的性能差异在很大程度上取决于工作负载。如果您正在寻找卷管理器来执行典型的日常任务，LVM 和 ZFS 都可以完成其工作，但就较重的工作负载（例如管理专用服务器）而言，LVM 和 ZFS 的性能可能有所不同。
但请记住，LVM 和 ZFS 在具有 SSD 存储的服务器设置上运行得更好，因为 SSD 的性能优于 HDD.
根据经验：
- LVM 通常具有较低的开销，并且非常适合轻量级服务器部署。
- ZFS 在受益于缓存、压缩和冗余的环境中表现最佳。
虽然性能很棒，但这并不是一切。卷管理器的另一个重要方面是其安全性。
LVM 与 ZFS 加密
这两种技术的加密实现方式不同。
左心室容量
- 通常与 LUKS磁盘加密
- 灵活但需要额外配置
ZFS
- 包括 本机数据集级加密
- 需要较少的配置且易于管理
Ubuntu 是 LVM 或 ZFS 的最佳操作系统吗？
在比较 Ubuntu LVM 与 ZFS 时，这一切都取决于您自己的系统以及您的计算机拥有多少电量。因此，在选择 LVM 或 ZFS 之前最好记住几个关键点。
在以下情况下使用 LVM：
- 您需要简单可靠的卷管理
- 您的系统没有太多 RAM
- 您希望与标准 Linux 文件系统兼容
在以下情况下使用 ZFS：
- 数据完整性至关重要
- 您需要高级快照和复制
- 您管理大型存储池或 NAS 系统
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所以你看，当谈到 LVM 和 ZFS 时，这是一个艰难的选择，因为总体上两者都不是更好，并且选择取决于您的用例和工作负载。
何时选择 LVM
让我们考虑一下最好的情况，在这种情况下您可以选择使用 LVM。
在以下情况下选择 LVM：
- 运行轻量级服务器
- 管理简单的存储配置
- 使用传统的 Linux 文件系统
- 以最小的开销部署云工作负载
何时选择 ZFS
在以下情况下，ZFS 也是一个不错的选择：
- 数据可靠性是首要任务
- 管理大型存储系统
- 运行 NAS 或备份基础设施
- 您需要内置 RAID 和快照
因此，请确保 LVM 或 ZFS 中提供了您在卷管理器中寻找的功能。
LVM 与 ZFS：最终裁决
LVM 和 ZFS 都是现代 Linux 环境中使用的强大存储技术。从历史上看，LVM 作为 Linux 的标准逻辑卷管理器出现，提供灵活的磁盘管理和动态调整大小。
后来开发的 ZFS 通过将文件系统功能、卷管理和数据保护组合到一个平台中，引入了一种更加集成的方法。
了解 LVM 和 ZFS 之间的差异使管理员能够根据性能需求、系统资源和存储要求选择最佳解决方案。
