趣云笔记
Linux生态系统提供了各种开源文件系统软件，使得可以轻松地安排一个文件系统设置，从而让用户能够控制自己的数据。卷管理对于管理磁盘空间至关重要，它利用存储虚拟化来分区和组织数据，以便用户可以高效地使用它。
LVM和ZFS是Linux上卷管理的两个主要选择，但它们在范围和性能上有显著差异。在这篇文章中，小编将主要介绍LVM和ZFS之间的主要区别，以及哪种选项最适合你的卷管理需求。
什么是LVM？
逻辑卷管理器（Logical Volume Manager），简称LVM，它是Linux内核的卷管理工具。Linux用户将其与文件系统一起运行以执行关键任务，例如磁盘分配、镜像、条带化和调整逻辑卷大小。
LVM主要优势在于它能够动态调整大小，因此用户可以在文件系统运行时为磁盘分配更多空间。LVM自20世纪90年代末以来就已推出，并且与大多数现代Linux发行版兼容。
LVM工作原理
LVM将一个或多个硬盘驱动器分配给物理卷（PV），然后将这些物理卷（/boot除外）组合成卷组（VG）和单独的逻辑卷（LV）。一般可以使用以下命令创建这三个元素：
- 对于物理组使用：pvcreate
- 对于卷组，请使用：vgcreate
- 对于逻辑卷，请使用：lvcreate
逻辑卷有助于动态调整卷大小。LVM可以在不中断系统的情况下通过添加或更换磁盘来管理硬盘场。此外，它还可以在个人计算级别有效地调整文件系统的大小。
LVM还通过定期执行逻辑卷快照来保护数据完整性，并通过使用单个密码加密多个物理分区来确保安全性。LVM可以包含RAID功能并支持RAID 1、5和6。
LVM发展历史
Heinz Mauelshagen，一位曾在Sistina Software工作（现在在RedHat工作）的软件工程师，于1998年编写了最初的LVM代码。他是LVM1的主要架构师/开发人员，后来成为LVM2开发的团队主导设备映射器。LVM代码基于惠普Unix操作系统的卷管理器。
LVM主要特性
LVM具有用于大规模管理PV、VG和LV的基本和高级功能。以下是一些值得注意的功能，可供参考：
- 可以在线调整卷组和逻辑卷的大小。
- 通过添加或弹出物理卷来调整VG的大小。
- 通过链接或缩短LV的组成范围来调整LV的大小。
- LVM还允许你在PV之间移动LV。
- LVM使用写时复制，可以创建只读或读/写快照来保护数据。
- 以使用RAID功能创建具有条带化部分或整个逻辑卷（LV）的LV。
- LVM高级用户可以创建混合卷，利用闪存驱动器和其它快速存储的容量为硬盘驱动器创建缓存。
- LVM和LVM2有一个设备映射器。该框架是Linux内核的一部分，它将物理块设备映射到虚拟块设备。
什么是ZFS？
ZFS是一种当代的Linux文件系统，它具有包含卷管理器的额外优势。它目前由Orcale, Inc. 所有，但开源版本OpenZFS深受Linux用户欢迎。
ZFS可以从多个物理存储设备（包括硬盘和存储卡）汇集和管理数据。它将数据聚合到一个zpool中，然后对其进行组织，以便操作系统高效使用。与其它文件系统一样，ZFS通过最先进的数据保护技术来管理存储的数据和文件，以保持数据完整性。
ZFS发展历史
Sun Microsystems开发了ZFS作为其Solaris操作系统的文件系统。2005年，Sun Microsystems将Solaris操作系统（包括ZFS）开源。一群开发人员将ZFS移植到Linux，形成了OpenZFS。与此同时，Sun Microsystems将Solaris出售给Oracle，后者继续开发自己的ZFS版本作为商业产品。
ZFS主要特点
ZFS是最先进的Linux文件系统之一，添加集成的卷管理器使其更加强大和适应性更强。它广泛用作服务器和其它企业应用程序的文件系统，其主要特点包括：
- ZFS是Linux用户可用的最大文件系统容量之一，它几乎可以无限扩展，同时提供高标准的数据完整性和保护。其16 exbibytes（264字节）文件大小是可用的最大文件大小。
- ZFS很不寻常，因为它将卷管理与文件系统集成在一起。这意味着它可以完成基本文件系统无法完成的各种与卷相关的任务。此外，它提供对数据的精细管理控制，包括管理分层存储和缓存、数据压缩和重复数据删除，以实现最大的操作系统速度和性能。
- ZFS具有较高的读/写效率，这得益于其先进的卷管理，它会自动写入文件系统中可用磁盘空间最多的区域。
尽管ZFS具有很大的容量和文件大小，但它在整个文件系统中保持了高度的数据完整性。它使用以下方法来保护数据免受损坏或磁盘故障的影响：
- 快照：ZFS使用整个系统的频繁快照，如果发现数据损坏，将回滚到最近的快照。
- 校验和：校验和用于检测错误或损坏，并在必要时对较早的正确数据进行修订。
- RAID-Z：一种专有的RAID形式，可提供有针对性且高效的系统磁盘条带化。
LVM与ZFS区别比较
LVM是Linux 领先的卷管理器之一，与文件系统一起用于动态调整系统磁盘空间的大小。ZFS是文件系统和卷管理器的组合。这是一个主要区别，因为ZFS会全面组织和管理你的数据。LVM不是文件系统，而是在与文件系统不同的层中运行来执行磁盘管理。以下是LVM与ZFS二者之间的区别比较。
| LVM | ZFS | |
|---|---|---|
| 中文名称 | 逻辑卷管理器 | 日志文件系统和卷管理器 |
| 主要用途 | Linux内核的磁盘空间管理 | Linux文件系统 |
| 编写语言 | C语言 | C语言 |
| 构思时间 | 1998年 | 2001年 |
| 最大卷大小 | 每个逻辑卷（LV）有165,536个物理区块（PE） | 256万亿yobibytes（2的128次方字节） |
| 最大文件大小 | 16 exbibytes（264字节） | 16 exbibytes（264字节） |
| 最大文件名大小 | 每个逻辑卷最多64个字符，总共126个字符（卷组名称+逻辑卷名称） | 255个ASCII字符 |
| 属性 | 支持 | 支持 |
| 写时复制 (CoW) | 支持 | 支持 |
| 有影响力的开发者 | Heinz Mauelshagen，Sistina Software，IBM，甲骨文 | AT&T，Sun Microsystems，Oracle，OpenZFS |
| 开源性 | 是 | 是（OpenZFS） |
| 受影响的技术 | Linux、Ubuntu、红帽、Fedora | OpenSolaris、illumos发行版、OpenIndiana、FreeBSD、Mac OS X Server、NetBSD、Linux |
LVM与ZFS：10个需要了解的事实
- 逻辑卷管理器与文件系统并行运行，提供了易用、灵活的磁盘空间管理。
- LVM不是文件系统。
- Sun Microsystems最初开发了Zettabyte文件系统（ZFS）作为Solaris操作系统的一部分。
- LVM有助于将多个单独的硬盘驱动器或磁盘分区聚合到单个卷组（VG）中。然后，你可以将卷组作为单个大卷或更小的逻辑卷（LV）进行管理。
- ZFS和LVM都使用写入时复制（COW），这是一种资源管理技术，在修改或更新源数据时保留原始数据的副本。
- 逻辑卷可以包含整个文件系统，例如ext3或ext4。
- 用户可以动态调整ext3和ext4文件系统的大小，使其成为LVM的理想选择。
- 用户可以扩展或减少逻辑卷中的磁盘空间量。
- ZFS创建zpool，将来自多个物理磁盘的数据作为统一存储池进行管理。
- ZFS将其存储池组织并呈现为虚拟设备（vdev）。
LVM与ZFS哪一个更好？
LVM或ZFS的选择取决于你的文件系统需求。
如果你有ext3或ext4等文件系统并且需要卷管理器，那么LVM是理想的附加组件，因为它能够与文件系统有效地配合使用。
然而，如果你还计划升级文件系统，ZFS是目前最先进的Linux文件系统之一。添加一个卷管理器意味着你可以放心地让ZFS管理你的数据，以实现最大的效率。
LVM和ZFS的流行替代品
一些最流行的用于Linux卷管理的LVM和ZFS替代方案包括：
- BTRFS（B树文件系统）：这个较新的文件系统提供了许多与ZFS相同的功能，如快照、压缩和RAID支持。
- F2FS（Flash-Friendly文件系统）：F2FS专为闪存设备设计，比传统文件系统具有更好的性能和耐久性水平化。
- XFS（扩展文件系统）：这个高性能文件系统提供了良好的可伸缩性和可靠性，通常用于高端服务器和工作站。
- JFS（日志文件系统）：这个日志文件系统提供了良好的性能和可靠性，通常用于桌面和服务器系统。
当然，最适合你的选择将取决于你的具体需求和要求。
常见问题整理
什么是卷管理器？
卷管理器是一种虚拟化技术，用于在大容量存储设备上分配空间。它比传统的磁盘分区具有更大的灵活性，因为它可以以多种方式组合、集中或条带存储的数据，使系统管理员可以在不影响系统功能的情况下实时调整或配置数据。卷管理器管理以下格式的数据：
- 物理卷 ：这些是硬盘或硬盘分区和外部存储设备；
- 物理扩展：组成物理卷的连续数据序列；
- 逻辑扩展：映射物理扩展的逻辑扩展；
- 卷组：包含多个逻辑扩展的卷组。
通过汇总逻辑扩展，卷管理器可以创建称为逻辑卷的虚拟磁盘分区，其大小各不相同。卷管理器可以以各种方式使用逻辑卷，包括用作交换存储或挂载文件系统。
什么是设备映射器？
设备映射器是Linux内核用于虚拟化的框架，它将各种物理块设备映射到虚拟块设备，供包括LVM、RAID、快照和磁盘加密在内的应用程序使用。
什么是校验和？
校验和是从较大的数据块中取出的一个相对较小的数据块，用于比较以检测可能存在的错误。基于算法的校验和功能查找样本数据的总和或值的差异，以查找可能表示错误的微小变化。卷管理器和文件系统使用校验和来保持数据的完整性。
如何向LVM添加新的逻辑卷？
随着时间的推移，大多数Linux用户发现LVM易于掌握。按照以下基本步骤添加新的逻辑卷到LVM中：
- 添加任何你希望由LVM管理的物理存储设备，如硬盘。
- 从整个硬盘或仅分区中创建新的物理卷（PV）。
- 可以将新的物理卷添加到现有的卷组（VG）中，或者可以创建一个新的VG。
- 可以从新的卷组创建新的逻辑卷（LV）。
- 可以在创建的LV上安装文件系统，使用适当的挂载条目挂载文件系统。
什么是快照？
快照只是文件系统在某个时间点的状态，它不是数据的完整备份，但可以用于将数据回滚到特定点以保持其完整性。LVM和ZFS使用一种写时复制快照，速度非常快。
