【仮想サーバー構築】共有ディスク上へデータ格納領域を作成する【LVM】

仮想サーバー環境において、複数ノードで共有するディスク領域をどのように構成するかは、可用性と運用効率を左右する重要な要素です。

単一パーティションでの管理では柔軟性に欠けるため、LinuxではLVM（Logical Volume Manager）を用いて論理的なボリューム構成を行うのが一般的です。

LVMを利用すれば、物理ディスクの制約を意識することなく容量の拡張・縮小・再構成が可能になり、障害時の復旧やバックアップ運用も容易になります。

本記事では、共有ディスク上にボリュームグループを構成し、論理ボリュームを作成する手順を実例を交えて整理します。

これにより、オンプレ環境でも柔軟なストレージ管理を実現できる仕組みを理解できます。

なお、LVMについては、下記リンクページも参照してください。

Beエンジニア

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【Linuxの基礎知識】LVMとは？LVMを理解しよう！

https://www.pmi-sfbac.org/linux-lvm

Linuxでストレージを扱う際に欠かせない仕組みのひとつが「LVM（Logical Volume Manager）」です。LVMはディスクやパーティションを柔軟に管理するための仕組みで、物理ディスクを単純に区切る従来の方法に比べて、容量の拡張や縮小、スナップショットの取得といった高度な操作を可能にします。たとえば、業務システムの運用中に「ディスク容量が足りなくなった」といったトラブルに直面しても、LVMを使っていればサービスを止めずに新しいストレージを追加したり、既存のボリュームを拡張することができます。また、バックアップを取...

近年のLinux環境でもLVMは現役の技術として広く利用されていますが、クラウドやコンテナ環境ではLVMを直接扱わず、ストレージ抽象化レイヤー（例：LVM Thin、LUKS、OverlayFS など）を経由して管理するケースが増えています。オンプレ構築においては、LVMの理解が「後段のクラスタ構成」や「バックアップ・スナップショット設計」の基礎となるため、今でも学習価値の高い領域です。

想定する論理ボリューム構成

作成する論理ボリューム構成は下記を想定しています。

外部領域

本記事では「node0」から取り込んだ外部ディスク上に、データ格納領域を作成します。

データ格納領域を作成する【LVM】

Linux標準のLVMを使用して、データーベースを載せる領域を作成します。本記事でのディスク領域には、下記を構成を想定しています。データ領域の作成作業は「db01」or「db02」何方か一方のサーバーで行います。ディスクを共有している為、一方で設定すれば他方にも反映します。本記事では、「db01」サーバーで設定を行っています。

Beエンジニア

【Linuxの基礎知識】ディスク管理の完全ガイド！初心者から実践までを徹底解説

https://www.pmi-sfbac.org/linux-disk-management-guide

現在、企業システムにおけるディスク容量の拡大傾向には目を見張るものがあります。つい数年前まで、数GBのストレージでさえ余裕を持って運用できていた環境が一般的でした。しかし、クラウド技術や仮想化技術の普及、ビッグデータの活用が進む中で、ストレージ需要は増大の一途を辿っています。これに伴い、Linuxのディスク管理システムも進化を続けています。従来の「fdisk」コマンドでは対応しきれない要件に対処するため、続々と新しいディスク管理コマンドや手法が編み出されてきました。たとえば、GPTディスクに対応した「sgdisk...

下記に簡単な領域作成の流れを示します。

パーティション作成

ここではパーティション「/dev/sdb」「/dev/sdc」「/dev/sdd」の中から、「/dev/sdb」を抜粋して「/dev/sdb1（第一パーティション）」「/dev/sdb2（第二パーティション）」「/dev/sdb3（第三パーティション）」を作成します。
※ 残りの「/dev/sdc」「/dev/sdd」のパーティションも同様な手順で作成します。

下記のコマンドを入力して、外部ディスクへパーティションを作成します。

[root@db01 ~]# fdisk /dev/sdb
Welcome to fdisk (util-linux 2.23.2).

Changes will remain in memory only, until you decide to write them.
Be careful before using the write command.


コマンド (m でヘルプ): m
コマンドの動作
   a   toggle a bootable flag
   b   edit bsd disklabel
   c   toggle the dos compatibility flag
   d   delete a partition
   g   create a new empty GPT partition table
   G   create an IRIX (SGI) partition table
   l   list known partition types
   m   print this menu
   n   add a new partition
   o   create a new empty DOS partition table
   p   print the partition table
   q   quit without saving changes
   s   create a new empty Sun disklabel
   t   change a partition's system id
   u   change display/entry units
   v   verify the partition table
   w   write table to disk and exit
   x   extra functionality (experts only)

コマンド (m でヘルプ): n
Partition type:
   p   primary (0 primary, 0 extended, 4 free)
   e   extended
Select (default p): p
パーティション番号 (1-4, default 1):
最初 sector (2048-209715199, 初期値 2048):
初期値 2048 を使います
Last sector, +sectors or +size{K,M,G} (2048-209715199, 初期値 209715199): +10GB
Partition 1 of type Linux and of size 9.3 GiB is set

コマンド (m でヘルプ): p

Disk /dev/sdb: 107.4 GB, 107374182400 bytes, 209715200 sectors
Units = sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O サイズ (最小 / 推奨): 512 バイト / 512 バイト
Disk label type: dos
ディスク識別子: 0xe961ab65

デバイス ブート      始点        終点     ブロック   Id  システム
/dev/sdb1            2048    19533823     9765888   83  Linux

コマンド (m でヘルプ): n
Partition type:
   p   primary (1 primary, 0 extended, 3 free)
   e   extended
Select (default p): p
パーティション番号 (2-4, default 2):
最初 sector (19533824-209715199, 初期値 19533824):
初期値 19533824 を使います
Last sector, +sectors or +size{K,M,G} (19533824-209715199, 初期値 209715199): +30GB
Partition 2 of type Linux and of size 28 GiB is set

コマンド (m でヘルプ): p

Disk /dev/sdb: 107.4 GB, 107374182400 bytes, 209715200 sectors
Units = sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O サイズ (最小 / 推奨): 512 バイト / 512 バイト
Disk label type: dos
ディスク識別子: 0xe961ab65

デバイス ブート      始点        終点     ブロック   Id  システム
/dev/sdb1            2048    19533823     9765888   83  Linux
/dev/sdb2        19533824    78127103    29296640   83  Linux

コマンド (m でヘルプ): n
Partition type:
   p   primary (2 primary, 0 extended, 2 free)
   e   extended
Select (default p): p
パーティション番号 (3,4, default 3):
最初 sector (78127104-209715199, 初期値 78127104):
初期値 78127104 を使います
Last sector, +sectors or +size{K,M,G} (78127104-209715199, 初期値 209715199): +5GB
Partition 3 of type Linux and of size 4.7 GiB is set

コマンド (m でヘルプ): p

Disk /dev/sdb: 107.4 GB, 107374182400 bytes, 209715200 sectors
Units = sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O サイズ (最小 / 推奨): 512 バイト / 512 バイト
Disk label type: dos
ディスク識別子: 0xe961ab65

デバイス ブート      始点        終点     ブロック   Id  システム
/dev/sdb1            2048    19533823     9765888   83  Linux
/dev/sdb2        19533824    78127103    29296640   83  Linux
/dev/sdb3        78127104    87891967     4882432   83  Linux

コマンド (m でヘルプ): t
パーティション番号 (1-3, default 3): 1
Hex code (type L to list all codes): 8e
Changed type of partition 'Linux' to 'Linux LVM'

コマンド (m でヘルプ): t
パーティション番号 (1-3, default 3): 2
Hex code (type L to list all codes): 8e
Changed type of partition 'Linux' to 'Linux LVM'

コマンド (m でヘルプ): t
パーティション番号 (1-3, default 3): 3
Hex code (type L to list all codes): 8e
Changed type of partition 'Linux' to 'Linux LVM'

コマンド (m でヘルプ): p

Disk /dev/sdb: 107.4 GB, 107374182400 bytes, 209715200 sectors
Units = sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O サイズ (最小 / 推奨): 512 バイト / 512 バイト
Disk label type: dos
ディスク識別子: 0xe961ab65

デバイス ブート      始点        終点     ブロック   Id  システム
/dev/sdb1            2048    19533823     9765888   8e  Linux LVM
/dev/sdb2        19533824    78127103    29296640   8e  Linux LVM
/dev/sdb3        78127104    87891967     4882432   8e  Linux LVM

コマンド (m でヘルプ): w
パーティションテーブルは変更されました！

ioctl() を呼び出してパーティションテーブルを再読込みします。
ディスクを同期しています。

8行目：「m」でメニュー表示する
29行目：「n」でパーティションの新規作成を選択する
33行目：「p」でプライマリ（デフォルト）を選択する
34行目：パーティション番号を選択（デフォルトで「1」が選択される）
35行目：ファーストセクタ選択（デフォルトで使用可能な「先頭セクター」が選択される）
37行目：ラストセクタ選択（必要サイズ「10GB」を入力する）
40行目：「p」で作成パーティションを確認する
50行目：作成したパーティションが「/dev/sdb1」で作成されている

同様に残りのパーティション「/dev/sdb2」を作成します。

52行目：「n」でパーティションの新規作成を選択する
56行目：「p」でプライマリ（デフォルト）を選択する
57行目：パーティション番号を選択（デフォルトで「2」が選択される）
58行目：ファーストセクタ選択（デフォルトで使用可能な「先頭セクター」が選択される）
60行目：ラストセクタ選択（必要サイズ「30GB」を入力する）
63行目：「p」で作成パーティションを確認する
74行目：作成したパーティションが「/dev/sdb2」で作成されている

同様に残りのパーティション「/dev/sdb3」を作成します。

76行目：「n」でパーティションの新規作成を選択する
80行目：「p」でプライマリ（デフォルト）を選択する
81行目：パーティション番号を選択（デフォルトで「3」が選択される）
82行目：ファーストセクタ選択（デフォルトで使用可能な「先頭セクター」が選択される）
84行目：ラストセクタ選択（必要サイズ「5GB」を入力する）
87行目：「p」で作成パーティションを確認する
99行目：作成したパーティションが「/dev/sdb3」で作成されている

作成したすべてのパーティションのHEXコードを「8e（Linux LVM）」に変更します。

101行目：「t」でパーティション番号選択
102行目：でHEXコードに「8e」を入力する
106行目：「t」でパーティション番号選択
107行目：でHEXコードに「8e」を入力する
111行目：「t」でパーティション番号選択
112行目：でHEXコードに「8e」を入力する
116行目：「p」でパーティションのHEXコードを確認する
126行目：パーティション「/dev/sdb1」のHEXコードが8e Linux LVMに変更されている
127行目：パーティション「/dev/sdb2」のHEXコードが8e Linux LVMに変更されている
128行目：パーティション「/dev/sdb3」のHEXコードが8e Linux LVMに変更されている

同様にして残りの「/dev/sdc」「dev/sdd」のパーティションを作成します。

「/dev/sdc」「dev/sdd」すべてのディスクでパーティションが正しく作成されていれば、「fdisk -l」コマンド入力後、下記の様に表示されているはずです。

[root@db01 ~]# fdisk -l /dev/sdb

Disk /dev/sdb: 107.4 GB, 107374182400 bytes, 209715200 sectors
Units = sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O サイズ (最小 / 推奨): 512 バイト / 512 バイト
Disk label type: dos
ディスク識別子: 0xe961ab65

デバイス ブート      始点        終点     ブロック   Id  システム
/dev/sdb1            2048    19533823     9765888   8e  Linux LVM
/dev/sdb2        19533824    78127103    29296640   8e  Linux LVM
/dev/sdb3        78127104    87891967     4882432   8e  Linux LVM

[root@db01 ~]# fdisk -l /dev/sdc

Disk /dev/sdc: 107.4 GB, 107374182400 bytes, 209715200 sectors
Units = sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O サイズ (最小 / 推奨): 512 バイト / 512 バイト
Disk label type: dos
ディスク識別子: 0x5adeff6a

デバイス ブート      始点        終点     ブロック   Id  システム
/dev/sdc1            2048     9766911     4882432   8e  Linux LVM
/dev/sdc2         9766912    19531775     4882432   8e  Linux LVM
/dev/sdc3        19531776    78125055    29296640   8e  Linux LVM

[root@db01 ~]# fdisk -l /dev/sdd

Disk /dev/sdd: 53.7 GB, 53687091200 bytes, 104857600 sectors
Units = sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O サイズ (最小 / 推奨): 512 バイト / 512 バイト
Disk label type: dos
ディスク識別子: 0x1c9deedc

デバイス ブート      始点        終点     ブロック   Id  システム
/dev/sdd1            2048    97658879    48828416   8e  Linux LVM

なお、環境によってはOSがパーティションを認識するために、再起動が必要になることがあります。

PV（フィジカルボリューム）作成

下記のコマンドを入力して、作成した各ディスクのパーティションへ「PV（フィジカルボリューム）」を作成します。

[root@db01 ~]# pvcreate /dev/sdb1 /dev/sdb2 /dev/sdb3
  Physical volume "/dev/sdb1" successfully created.
  Physical volume "/dev/sdb2" successfully created.
  Physical volume "/dev/sdb3" successfully created.
[root@db01 ~]# pvcreate /dev/sdc1 /dev/sdc2 /dev/sdc3
  Physical volume "/dev/sdc1" successfully created.
  Physical volume "/dev/sdc2" successfully created.
  Physical volume "/dev/sdc3" successfully created.
[root@db01 ~]# pvcreate /dev/sdd1
  Physical volume "/dev/sdd1" successfully created.

正しくPVが作成されているか「pvscan」コマンドで確認します。

[root@db01 ~]# pvscan
  PV /dev/sda2   VG root_vg         lvm2 [97.65 GiB / 45.65 GiB free]
  PV /dev/sdb1                      lvm2 [9.31 GiB]
  PV /dev/sdc2                      lvm2 [<4.66 GiB]
  PV /dev/sdd1                      lvm2 [<46.57 GiB]
  PV /dev/sdb2                      lvm2 [<27.94 GiB]
  PV /dev/sdc3                      lvm2 [<27.94 GiB]
  PV /dev/sdb3                      lvm2 [<4.66 GiB]
  PV /dev/sdc1                      lvm2 [<4.66 GiB]
  Total: 8 [<223.38 GiB] / in use: 1 [97.65 GiB] / in no VG: 7 [<125.73 GiB]

VG（ボリュームグループ）作成

下記のコマンドを入力して、ボリュームグループを作成します。

[root@db01 ~]# vgcreate data01_vg /dev/sdb1
  Volume group "data01_vg" successfully created
[root@db01 ~]# vgcreate data02_vg /dev/sdb2
  Volume group "data02_vg" successfully created
[root@db01 ~]# vgcreate data03_vg /dev/sdb3
  Volume group "data03_vg" successfully created
[root@db01 ~]# vgcreate data04_vg /dev/sdc1
  Volume group "data04_vg" successfully created
[root@db01 ~]# vgcreate data05_vg /dev/sdc2
  Volume group "data05_vg" successfully created
[root@db01 ~]# vgcreate data06_vg /dev/sdc3
  Volume group "data06_vg" successfully created
[root@db01 ~]# vgcreate backup_vg /dev/sdd1
  Volume group "backup_vg" successfully created

下記のコマンドを入力して、作成されたVGの確認を行います。

[root@db01 ~]# vgs
  VG        #PV #LV #SN Attr   VSize   VFree
  backup_vg   1   0   0 wz--n-  46.56g  46.56g
  data01_vg   1   0   0 wz--n-   9.31g   9.31g
  data02_vg   1   0   0 wz--n- <27.94g <27.94g
  data03_vg   1   0   0 wz--n-   4.65g   4.65g
  data04_vg   1   0   0 wz--n-   4.65g   4.65g
  data05_vg   1   0   0 wz--n-   4.65g   4.65g
  data06_vg   1   0   0 wz--n- <27.94g <27.94g
  root_vg     1   7   0 wz--n-  97.65g  45.65g

正常にVGが作成されているのが分かります。

LV（ロジカルボリューム）作成

本記事の設計では、作成するLVは、VG領域を100%使用することを想定しています。下記のコマンドを入力して、VGのサイズをすべて論理ボリュームへ割り当てます。

[root@db01 ~]# lvcreate -n lv_sys -l 100%FREE data01_vg
  Logical volume "lv_sys" created.
[root@db01 ~]# lvcreate -n lv_dat -l 100%FREE data02_vg
  Logical volume "lv_dat" created.
[root@db01 ~]# lvcreate -n lv_idx -l 100%FREE data03_vg
  Logical volume "lv_idx" created.
[root@db01 ~]# lvcreate -n lv_redo01 -l 100%FREE data04_vg
  Logical volume "lv_redo01" created.
[root@db01 ~]# lvcreate -n lv_redo02 -l 100%FREE data05_vg
  Logical volume "lv_redo02" created.
[root@db01 ~]# lvcreate -n lv_arch01 -l 100%FREE data06_vg
  Logical volume "lv_arch01" created.
[root@db01 ~]# lvcreate -n lv_back -l 100%FREE backup_vg
  Logical volume "lv_back" created.

下記のコマンドを入力して、作成されたLVの確認を行います。

[root@db01 ~]# lvs
  LV        VG        Attr       LSize   Pool Origin Data%  Meta%  Move Log Cpy%Sync Convert
  lv_back   backup_vg -wi-a-----  46.56g
  lv_sys    data01_vg -wi-a-----   9.31g
  lv_dat    data02_vg -wi-a----- <27.94g
  lv_idx    data03_vg -wi-a-----   4.65g
  lv_redo01 data04_vg -wi-a-----   4.65g
  lv_redo02 data05_vg -wi-a-----   4.65g
  lv_arch01 data06_vg -wi-a----- <27.94g
  lv_crash  root_vg   -wi-ao----   4.00g
  lv_home   root_vg   -wi-ao----   5.00g
  lv_oracle root_vg   -wi-ao----  10.00g
  lv_root   root_vg   -wi-ao----  15.00g
  lv_swap   root_vg   -wi-ao----   4.00g
  lv_var    root_vg   -wi-ao----   4.00g
  lv_work   root_vg   -wi-ao----  10.00g

VGサイズを100%使用してLVが作成されているのが分かります。

以上でLVMを使用して、共有ディスク上へデータ格納領域を作成できました。

LVのファイルシステムフォーマット

LVMは論理ボリュームを作成しただけでは、使用できません。適切なファイルシステムへフォーマットして、初めて使用可能になります。本記事では、データ格納領域を「ext4」にてフォーマットして使用します。

[root@db01 ~]# mkfs -t ext4 /dev/data01_vg/lv_sys
mke2fs 1.42.9 (28-Dec-2013)
Filesystem label=
OS type: Linux
Block size=4096 (log=2)
Fragment size=4096 (log=2)
Stride=0 blocks, Stripe width=0 blocks
610800 inodes, 2441216 blocks
122060 blocks (5.00%) reserved for the super user
First data block=0
Maximum filesystem blocks=2151677952
75 block groups
32768 blocks per group, 32768 fragments per group
8144 inodes per group
Superblock backups stored on blocks:
        32768, 98304, 163840, 229376, 294912, 819200, 884736, 1605632

Allocating group tables: done
Writing inode tables: done
Creating journal (32768 blocks): done
Writing superblocks and filesystem accounting information: done

[root@db01 ~]# mkfs -t ext4 /dev/data02_vg/lv_dat
（省略）　：
Writing superblocks and filesystem accounting information: done

[root@db01 ~]# mkfs -t ext4 /dev/data03_vg/lv_idx
（省略）　：
Writing superblocks and filesystem accounting information: done

[root@db01 ~]# mkfs -t ext4 /dev/data04_vg/lv_redo01
（省略）　：
Writing superblocks and filesystem accounting information: done

[root@db01 ~]# mkfs -t ext4 /dev/data05_vg/lv_redo02
（省略）　：
Writing superblocks and filesystem accounting information: done

[root@db01 ~]# mkfs -t ext4 /dev/data06_vg/lv_arch01
（省略）　：
Writing superblocks and filesystem accounting information: done

[root@db01 ~]# mkfs -t ext4 /dev/backup_vg/lv_back
（省略）　：
Writing superblocks and filesystem accounting information: done

下記のコマンドを入力して、ファイルシステムフォーマットが正常に「ext4」で行われていることを確認します。

[root@db01 ~]# blkid | grep /dev/mapper/data
/dev/mapper/data01_vg-lv_sys: UUID="a96d969d-37f5-4cc6-b890-70419cd4a2f0" TYPE="ext4"
/dev/mapper/data02_vg-lv_dat: UUID="52dab20c-42e3-46a5-be5f-14be0e36a1d4" TYPE="ext4"
/dev/mapper/data03_vg-lv_idx: UUID="f1102afd-5e5f-41da-9814-479b30521e3c" TYPE="ext4"
/dev/mapper/data04_vg-lv_redo01: UUID="96d9d2f8-2c80-42ed-9252-42362a7b9bfc" TYPE="ext4"
/dev/mapper/data05_vg-lv_redo02: UUID="ca7a807e-209e-4967-b571-c1a01ba53243" TYPE="ext4"
/dev/mapper/data06_vg-lv_arch01: UUID="6c13261e-6d63-4f66-a9fd-62f6e3d0faa8" TYPE="ext4"

すべての論理ボリュームが「ext4」でフォーマットされていることが確認できます。

最後に、db02でも同様にLVM情報が取得できることを確認して終わります。db02へログインして下記のコマンドを実行します。
※ 環境によりdb02の再起動を行ってディスク情報を再取得する必要がります。

[root@db02 ~]# lvs
  LV        VG        Attr       LSize   Pool Origin Data%  Meta%  Move Log Cpy%Sync Convert
  lv_back   backup_vg -wi-a-----  46.56g
  lv_sys    data01_vg -wi-a-----   9.31g
  lv_dat    data02_vg -wi-a----- <27.94g
  lv_idx    data03_vg -wi-a-----   4.65g
  lv_redo01 data04_vg -wi-a-----   4.65g
  lv_redo02 data05_vg -wi-a-----   4.65g
  lv_arch01 data06_vg -wi-a----- <27.94g
  lv_crash  root_vg   -wi-ao----   4.00g
  lv_home   root_vg   -wi-ao----   5.00g
  lv_oracle root_vg   -wi-ao----  10.00g
  lv_root   root_vg   -wi-ao----  15.00g
  lv_swap   root_vg   -wi-ao----   4.00g
  lv_var    root_vg   -wi-ao----   4.00g
  lv_work   root_vg   -wi-ao----  10.00g

正常にdb02上でlvm情報が取得で来ているのが分かります。

以上です。お疲れさまでした。

共有ディスク構成を終えたら、いよいよクラスタ環境の構築へ進みます。CLUSTERPROを導入し、障害時の自動切り替え（フェイルオーバー）を実現する手順を解説しています。

Beエンジニア

【仮想サーバー構築】CLUSTERPRO4.xを導入する【障害対策】

https://www.pmi-sfbac.org/clusterpro-install

システムの安定稼働を維持するためには、単一ノード障害への備えが欠かせません。特にオンプレ環境で稼働する業務サーバーでは、ハードウェア障害やOSトラブルによりサービスが停止するリスクを常に抱えています。そこで有効なのが、クラスタソフトウェアによるフェイルオーバー構成です。本記事では、実績のある「CLUSTERPRO 4.x」を用いて、複数ノード間での冗長化環境を構築する手順を解説します。共有ディスクと仮想IPを組み合わせることで、障害発生時に自動的に待機系ノードへ切り替わり、ダウンタイムを最小限に抑える仕組みを...