NetBSD on KVM で性能が出ない (dbenchによるベンチマーク)
2012/01/22(日) 23:16 NetBSD はてブ情報 はてブに登録 はてブ数

NetBSDでKVMを動かしていますが、どうにもディスクの速度がもっさりです。

そこで、同じ仮想科環境でLinuxなみの速度を目標に、まずはベンチマークをして現状把握をすることにしました。

用意した環境は次の三つで、リファレンスとなるのはx86_64なUbuntuと我らがNetBSD/amd64, NetBSD/i386です。
  • Ubuntu *1
  • NetBSD/i386 *2
  • NetBSD/amd64 *3
ベンチマークに使ったのはdbenchです。ddベンチでもよいかと思っていましたが、せっかくなので専用のベンチマークを使うかなと思いました。ちなみにdbenchを選んだ理由は特になく、pkgsrcをあさってdiskのdかなーと思ってみたらそうだった、ぐらいの軽いノリです。
  • dbenchについて
    • dbench-3.04を使用
    • client.txtは同一
    • 実行コマンドはdbench -c client.txt 5
  • diskについて
    • すべてvirtioを使用
    • linuxは(/dev/vda1 on / type ext4 (rw,errors=remount-ro))
    • NetBSDは(/dev/ld0a on / type ffs (log, local))
    • すべてqemu-imgによるイメージファイル
まずは何のチューニングもせずに測定です。

あっ、NetBSD/amd64はhttp://www.tokuda.net/diary/KVM/NetBSDinstallにも書いたとおりACPI, MPの両方をOFFにして動作させています。

結果は次のとおり。
OSスループット(MB/s)
Ubuntu350.458
NetBSD/i3866.043
NetBSD/amd6428.191
なんというか、ちょっとびっくりするくらいの差がついています。NetBSD/i386はなにかの測定ミスかと思うくらいの違いです。

また、NetBSD/amd64も速度が安定せず、徐々にスループットをあげて35MB/sぐらいで安定したと思いきや、徐々に下がってきて、結果として28MB/sぐらいになるという挙動です。

このぐらい差がつくと、ちょろっとしたチューニングで劇的に改善するんじゃないの? とかあさはかな考えでdkctlによるstrategyの変更を実施してみました。具体的にはpriocscanからfcfsです。

結果、26.1531 MB/s って下がってしまいました。

これにめげず、ジャーナルしないほうが速いかもとWAPBLをOFFに (mountオプションからlogを削除) してみました。

結果、22.5587 MB/s ってもっと下がってしまいました。WAPBLの説明を改めて読むと、asyncよりも少し遅い、と書いてあるくらいですから当たり前ですね。

そのあとも何度かベンチマークを走らせたのですが、どんどん結果が悪くなる一方です。

これはちょっとおかしい傾向で、悪いなら悪いなりに数字が安定してくれないと困ってしまいます。

ファイルシステムのチューニング以外の見落としがある可能性も高いということで、今日はここまで。

*1 : Linux ubuntu 2.6.38-8-generic #42-Ubuntu SMP Mon Apr 11 03:31:24 UTC 2011 x86_64 x86_64 x86_64 GNU/Linux

*2 : NetBSD nbsd-head 5.99.59 NetBSD 5.99.59 (GENERIC) #0: Fri Jan 13 00:27:37 UTC 2012 builds@b7.netbsd.org:/home/builds/ab/HEAD/i386/201201121750Z-obj/home/builds/ab/HEAD/src/sys/arch/i386/compile/GENERIC i386

*3 : NetBSD head64. 5.99.59 NetBSD 5.99.59 (GENERIC) #0: Thu Jan 12 19:43:43 UTC 2012 builds@b8.netbsd.org:/home/builds/ab/HEAD/amd64/201201121750Z-obj/home/builds/ab/HEAD/src/sys/arch/amd64/compile/GENERIC amd64

1: 774 2012年01月30日(月) 午後3時54分

ubuntuがいくらなんでも速すぎませんか。
お高いディスクお使いですか。

2: tokuda 2012年02月11日(土) 深夜0時52分

いえ、高いディスクでもなんでもない、何の変哲もないSATA 3.5inchディスクです。dmesgにはWD20EARS-00Mって出てますね。

3: 774 2012年02月16日(木) 午前11時42分

なるほど、dbenchのことは知りませんが、ちょっと前のSSDのカタログ性能くらい出ちゃってるのであれれと思いました。
NetBSDの場合、今どきのハードに対してMAXPHYSが小さすぎるのがディスク性能でない原因の(大きな)一つだと思ってます。きっと昔のハードに最適化してあるのでしょう (嘘)


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Tipsと落とし穴
2012/01/22(日) 21:38 NetBSD はてブ情報 はてブに登録 はてブ数

xmlファイルの直接編集はだめ。virshのedit使うべし。

  • /etc/libvirt/qemu の下にあるxmlファイルを編集しちゃダメ。反映されません。
  • virshからeditしましょう。

ファイル形式のディスクイメージをqcow2形式で作る

qcow2だとrawとちがって使った量に合わせて増えるので便利です。


1TBのイメージを1TB-01.imgという名前で作る例です。
root@t105:/kvm/images# qemu-img create -f qcow2 1TB-01.img 1T
Formatting '1TB-01.img', fmt=qcow2 size=1099511627776 encryption=off cluster_size=0 
qemu-imgにinfoを与えると情報が見られます。
root@t105:/kvm/images# qemu-img info 1TB-01.img 
image: 1TB-01.img
file format: qcow2
virtual size: 1.0T (1099511627776 bytes)
disk size: 148K
cluster_size: 65536
virshを起動し、edit netbsd51などと入力して設定ファイルを手書きする。
<disk type='file' device='disk'>
  <driver name='qemu' type='qcow2'/>
  <source file='/kvm/images/1TB-01.img'/>
  <target dev='hdb' bus='ide'/>
</disk>

気をつけること

ゲストOSのディスクはCache=noneが安全。キャッシュをホストOSにまかせるということ。
バリア ON (EXT4)が安全。これは理由なんだっけ?

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virshをつかってCUI管理
2012/01/22(日) 21:31 NetBSD はてブ情報 はてブに登録 はてブ数

リモート管理のためにvirshをがんばって使っています。
用途コマンド備考
VMの一覧表示list--allをいつもつけてます
VMの起動start 
VMのコンソールに接続console 
VMの停止shutdownGuest OSがLinuxの場合はOSのシャットダウンを待ってくれるけどNetBSDだと意味ないので使わないかも
VMの強制終了(電源断)destroyこっちの方が使うかもなー
VM設定の変更edit 
設定をファイルにダンプするdumpxmlドメインを起動していないとできない
VMの作成createこれだけでは永続化されないのでdefineを使うこと
VMの永続化define 
VMの削除undefine試しに作ったやつとかゴミを消すときに使う

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既存NetBSDマシンをKVMへ移行
2012/01/22(日) 21:27 NetBSD はてブ情報 はてブに登録 はてブ数

KVMを導入するにあたって、今まさに手元にあるNetBSDも含めてKVMへ移行したくなります。

とはいえ、現行のマシンはそれなりの手間をかけているのでぶっ壊れては困りますし、いつでも元に戻せるようにしておきたいはずです。

KVMは既存のNetBSDが入っているHDDをつなげて、そこからブートさせることができます。しかし、何らかのトラブルで環境を壊してしまっては元も子もありません。

したがって、既存のNetBSDが入っているディスクをddコマンドでHDDイメージにして、それをHDD代わりに使って移行のテストをすることにしました。いつでもHDDをつなぎ直せば元に戻れるという、物理的なバックアップがあるのは安心です。

たしかにddでの吸い出しは時間がかかりますが、安心感とのトレードオフですね。

なお、吸い出したHDDイメージは、おそらくシリアルブートの設定はしていません。

次の手順でシリアルブートの設定をしました。
  1. まず、小さなNetBSDが動くVMを作る
  2. 吸い出したHDDイメージをVMにディスクとして見せる設定を追加(virsh edit)
  3. 小さなNetBSDに吸い出したHDDイメージをマウント
  4. installbootを打ち込むのがよいでしょう。
    1. man installブートするとinstallboot -e -o console=com0 /dev/rwd0aという例があるのでこれを使いました
ACPIはOFFにしないとNICを認識しません。ただし、ACPIをOFFにするとshutdown -pがうまくいきません。virshからdestroyしないとOSが終了できません。

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USBデバイスをゲストOSに見せる
2012/01/22(日) 19:55 未分類 はてブ情報 はてブに登録 はてブ数

USBデバイスをゲストOSに見せるためには、USBデバイスの情報を取得し、その情報をvirsh editでXMLファイルに記述する必要があります。

USBデバイスの情報を取得する

lsusbコマンドでつながっているUSBデバイスのIDなどがとれます。
tokuda@t105:~$ lsusb
Bus 002 Device 001: ID 1d6b:0001 Linux Foundation 1.1 root hub
Bus 001 Device 001: ID 1d6b:0002 Linux Foundation 2.0 root hub

XMLファイルでの指定方法

Bus IDとDevice IDを指定する方法とベンダIDとプロダクトIDで指定する方法の二通りがあります。

ベンダIDとプロダクトIDで指定する方法だとこんな感じ。
<hostdev mode='subsystem' type='usb'>
 <source>
  <vendor  id='0x13fd'/>
  <product id='0x1240'/>
 </source>
</hostdev>
Device IDとBus IDで指定する方法は、きっと同じデバイスを複数つなぐときに使うんでしょうね。

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物理ディスクをゲストOSに見せる
2012/01/22(日) 19:49 NetBSD はてブ情報 はてブに登録 はてブ数

ゲストOSにホストOSのHDDをそのまま見せるための設定はvirsh editで手書きです。

シンプルな方法

次の例は/dev/sdbをゲストに見せる設定です。
<disk type='block' device='disk'>
  <driver name='qemu' type='raw'/>
  <source dev='/dev/sdb'/>
  <target dev='hdb' bus='ide'/>
</disk>

virtioを利用した方法

NetBSD-currentの新しい版だとvirtioが使えるようになっています。2011-11-30にvirtioが入ったんですね。

以下のようにxmlファイルを書きます。source devが違うのは、違うところからコピペしただけです。ポイントはbus='virio'って書くだけですね。
<disk type='block' device='disk'>
  <driver name='qemu' type='raw' cache='none'/>
  <source dev='/dev/mapper/VG--vmpool-vol1'/>
  <target dev='vda' bus='virtio'/>
</disk>
NetBSDからはldというディスクデバイスで見えます。bus='ide'よりもかなり速くなります。

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NetBSDのインストール
2012/01/22(日) 19:36 NetBSD はてブ情報 はてブに登録 はてブ数

ターミナルからインストールするためにboot-com.isoを使うのが便利です。
sudo virt-install -n netbsd51 --hvm -c ./boot-com.iso -r 512 -f /kvm/images/netbsd51.img -s 40 --nographics --noacpi
  • netbsd51という名前
  • CD-ROMにboot-com.iso
  • メモリは512MB
  • 仮想ディスク名はnetbsd51.img
  • 仮想ディスクのサイズは40GB
  • グラフィックは無し
  • ACPIもなし
あとは普通のインストールです。お好きにどうぞ、ですがFFSv2にしたほうがnewfsが高速なので。

ネットワークとしてre0が見えます。これにDHCPなどでアドレスをふってFTPインストールなり何なり。

あれ、umount /targetrootで止まっちゃったりするなー。Ctrl-Cとかで止めて、手動で/bin/sh起動してumountしたら大丈夫だった。でも、時間がかかっているだけだったりするので、気長に待つ方がよいかも。

/etc/ttysのttyE1からttyE3はコメントアウトしといた方が起動時にきれいかも。wsconsもいらないかな。

ちなみにi386です。

インストール後は
export PKG_PATH=ftp://ftp.allbsd.org/pub/pkgsrc/packages/NetBSD/i386/5.1/All/
あたりのおまじないをかけて、pkg_add zshてなかんじ。

ちなみにamd64でふつうにやるとattimer0とかで止まることがあるかもしれない。

そのときにはACPIなしのシングルプロセッサを指定してあげると良いみたい。

ブートプロンプトのところで自動起動させず、4を選択。boot -1であげると起動した。

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LVMを使ったディスクの切り出し
2012/01/22(日) 17:15 NetBSD はてブ情報 はてブに登録 はてブ数

KVMつかってqcow形式使ってたらどうも調子悪いので、達人おすすめのLVMからパーティションを切り出して使う方式に切り替えようと思い立った。

3TBのUSB HDDをつないでそいつを切り出して使おうって寸法。Windowsでの利用を前提として売られている市販品です。

手順は次のようになります。
  • fdisk or gparted
  • PV (pvcreate)
  • LG (vgcreate)
  • LV (lvcreate)
  • mkfs (NetBSDでマウントして)
LinuxのLVMの操作の基本的操作を書いただけですが、LinuxをまるでしらないNetBSDユーザにとっての記録ということで。

fdisk or parted

まずはfdiskですね。USBディスクは/dev/sddで見えています。
 root@t105:~# fdisk /dev/sdd
 
 WARNING: GPT (GUID Partition Table) detected on '/dev/sdd'! The util fdisk doesn't support GPT. Use GNU Parted.
 
 
 WARNING: The size of this disk is 3.0 TB (3000592982016 bytes).
 DOS partition table format can not be used on drives for volumes
 larger than (2199023255040 bytes) for 512-byte sectors. Use parted(1) and GUID partition table format (GPT).
 
 
 WARNING: DOS-compatible mode is deprecated. It's strongly recommended to
          switch off the mode (command 'c') and change display units to
          sectors (command 'u').
 
 Command (m for help): p
 
 Disk /dev/sdd: 3000.6 GB, 3000592982016 bytes
 256 heads, 63 sectors/track, 363376 cylinders
 Units = cylinders of 16128 * 512 = 8257536 bytes
 Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
 I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
 Disk identifier: 0x00000000
 
    Device Boot      Start         End      Blocks   Id  System
 /dev/sdd1               1      266306  2147483647+  ee  GPT
 
 Command (m for help):
あらま。3TBだとfdiskでは扱えないようです。partedを使えとのことなので、そのとおり使ってみます。
 root@t105:~# parted /dev/sdd
 GNU Parted 2.3
 Using /dev/sdd
 Welcome to GNU Parted! Type 'help' to view a list of commands.
 (parted)
まずはヘルプを見てみます。
 (parted) help 
   align-check TYPE N                        check partition N for TYPE(min|opt) alignment
   check NUMBER                             do a simple check on the file system
   cp [FROM-DEVICE] FROM-NUMBER TO-NUMBER   copy file system to another partition
   help [COMMAND]                           print general help, or help on COMMAND
   mklabel,mktable LABEL-TYPE               create a new disklabel (partition table)
   mkfs NUMBER FS-TYPE                      make a FS-TYPE file system on partition NUMBER
   mkpart PART-TYPE [FS-TYPE] START END     make a partition
   mkpartfs PART-TYPE FS-TYPE START END     make a partition with a file system
   move NUMBER START END                    move partition NUMBER
   name NUMBER NAME                         name partition NUMBER as NAME
   print [devices|free|list,all|NUMBER]     display the partition table, available devices, free space, all found partitions, or a particular partition
   quit                                     exit program
   rescue START END                         rescue a lost partition near START and END
   resize NUMBER START END                  resize partition NUMBER and its file system
   rm NUMBER                                delete partition NUMBER
   select DEVICE                            choose the device to edit
   set NUMBER FLAG STATE                    change the FLAG on partition NUMBER
   toggle [NUMBER [FLAG]]                   toggle the state of FLAG on partition NUMBER
   unit UNIT                                set the default unit to UNIT
   version                                  display the version number and copyright information of GNU Parted
 (parted)
状態を表示させるprintを実行してみます。
 (parted) print
 Model: I-O DATA HDCA-U (scsi)
 Disk /dev/sdd: 3001GB
 Sector size (logical/physical): 512B/512B
 Partition Table: gpt
 
 Number  Start   End     Size    File system  Name                          Flags
  1      17.4kB  134MB   134MB                Microsoft reserved partition  msftres
  2      135MB   3001GB  3000GB  ntfs         Basic data partition
 
 (parted)
Windows向けにあらかじめ準備されていたパーティション1と2があります。まったく使わないので削除してしまいましょう。

ただし、この操作は実行したとたんに反映されます。戻せませんのでご注意。
 (parted) rm 2 
 (parted) rm 1 
 (parted)  
なんという寡黙なコマンド。ちゃんと消えているか確認してみます。
 (parted) p                                                              
 Model: I-O DATA HDCA-U (scsi)
 Disk /dev/sdd: 3001GB
 Sector size (logical/physical): 512B/512B
 Partition Table: gpt
 
 Number  Start  End  Size  File system  Name  Flags
 
 (parted)
はい。見事に消えています。

では、LVM用のパーティションを作りましょう。

単位をMiBにします。参考にしたWebページがそうしていたからですけど。
 (parted) unit MiB
パーティションのサイズを確認します。 Disk /dev/sdd: 2861588MiBと書かれている部分をみると全体が2861588MiBだとわかります。この数字を覚えておきます。
 (parted) p
 Model: I-O DATA HDCA-U (scsi)
 Disk /dev/sdd: 2861588MiB
 Sector size (logical/physical): 512B/512B
 Partition Table: gpt
 
 Number  Start  End  Size  File system  Name  Flags
 
 (parted)
いよいよmkpartでパーティションを作ります。パーティションタイプはprimaryで、パーティションのSTARTとENDをそれぞれ1と(先ほど覚えておいた)2861588にします。

ちなみに、スタートを1にしているのは0にすると Warning: The resulting partition is not properly aligned for best performance. という警告が出たからです。
 (parted) mkpart primary 1 2861588
 (parted)
確認してみます。
 (parted) p
 Model: I-O DATA HDCA-U (scsi)
 Disk /dev/sdd: 2861588MiB
 Sector size (logical/physical): 512B/512B
 Partition Table: gpt
 
 Number  Start    End         Size        File system  Name     Flags
  1      1.00MiB  2861588MiB  2861587MiB               primary
 
 (parted)
作成したパーティション1をLVMにセットします。ちょっと呪文っぽいset 1 lvm onというコマンドです。mkpartのhelpにもうすこし書いて欲しいものです。
 (parted) set 1 lvm on
 (parted)
確認してみましょう。Flagsにlvmと記載されています。
 (parted) p
 Model: I-O DATA HDCA-U (scsi)
 Disk /dev/sdd: 2861588MiB
 Sector size (logical/physical): 512B/512B
 Partition Table: gpt
 
 Number  Start    End         Size        File system  Name     Flags
  1      1.00MiB  2861588MiB  2861587MiB               primary  lvm
 
 (parted) 
そういえば、そもそもGPTとして見えていたので、mklabelはしませんでした。した方がよかったかな。

PVを作る

PVを作るコマンドはpvcreateです。先ほど作ったパーティションをPVにします。
 root@t105:~# pvcreate /dev/sdd1
   Physical volume "/dev/sdd1" successfully created
確認のコマンドはpvscanです。一行目のものはシステムディスクのPVで二行目のものが先ほど作ったPVです。
 root@t105:~# pvscan
   PV /dev/sda3   VG t105            lvm2 [1.82 TiB / 132.00 MiB free]
   PV /dev/sdd1                      lvm2 [2.73 TiB]
   Total: 2 [4.55 TiB] / in use: 1 [1.82 TiB] / in no VG: 1 [2.73 TiB]

VGを作る


vgcreateでVGをつくります。KVMのVMを置く場所なのでVG-vmpoolという名前にします。

引数の-s 64mはエクステントの指定です。VGに作成可能なエクステント数の最大は65536という制限があるので、ディスクのサイズを最大エクステント数つまり65536で割ればエクステントサイズが求まるわけです。で、参考にしたWebページに早見表があって2TBだと32MBで4TBだと64MBだそうな。こいつは3TBだから64MBにしとけば(ムダは出るかもしれんが)安心でしょう。
 root@t105:~# vgcreate -s 64m VG-vmpool /dev/sdd1
   Volume group "VG-vmpool" successfully created
作成したVGを表示します。vgdisplayというコマンドです。vgscanじゃないところがなんとも。
 root@t105:~# vgdisplay -C
   VG        #PV #LV #SN Attr   VSize VFree  
   VG-vmpool   1   0   0 wz--n- 2.73t   2.73t
   t105        1   2   0 wz--n- 1.82t 132.00m
vgdisplayにVG名を与えると詳しい情報が出ます。
 root@t105:~# vgdisplay VG-vmpool
   --- Volume group ---
   VG Name               VG-vmpool
   System ID             
   Format                lvm2
   Metadata Areas        1
   Metadata Sequence No  1
   VG Access             read/write
   VG Status             resizable
   MAX LV                0
   Cur LV                0
   Open LV               0
   Max PV                0
   Cur PV                1
   Act PV                1
   VG Size               2.73 TiB
   PE Size               64.00 MiB
   Total PE              44712
   Alloc PE / Size       0 / 0   
   Free  PE / Size       44712 / 2.73 TiB
   VG UUID               sfxf8p-nCr7-suHe-JxpA-Sk9C-AsBa-s2TNE5

LVを作る

VG-vmpoolからLVを切り出します。1TiBのサイズで名前をvol1とします。
 root@t105:~# lvcreate -L 1TiB -n vol1 VG-vmpool
   Logical volume "vol1" created
もうひとつvol2という名前で切り出してみます。
 root@t105:~# lvcreate -L 1TiB -n vol2 VG-vmpool
   Logical volume "vol2" created
確認してみます。vgdisplayをもう一度使います。lvdisplayがあればわかりやすいのに。
 root@t105:~# vgdisplay -v VG-vmpool
     Using volume group(s) on command line
     Finding volume group "VG-vmpool"
   --- Volume group ---
   VG Name               VG-vmpool
   System ID             
   Format                lvm2
   Metadata Areas        1
   Metadata Sequence No  3
   VG Access             read/write
   VG Status             resizable
   MAX LV                0
   Cur LV                2
   Open LV               0
   Max PV                0
   Cur PV                1
   Act PV                1
   VG Size               2.73 TiB
   PE Size               64.00 MiB
   Total PE              44712
   Alloc PE / Size       32768 / 2.00 TiB
   Free  PE / Size       11944 / 746.50 GiB
   VG UUID               sfxf8p-nCr7-suHe-JxpA-Sk9C-AsBa-s2TNE5
    
   --- Logical volume ---
   LV Name                /dev/VG-vmpool/vol1
   VG Name                VG-vmpool
   LV UUID                lmE2r2-GvBd-bBUO-19VF-9JRs-XGSz-XsG0hM
   LV Write Access        read/write
   LV Status              available
   # open                 0
   LV Size                1.00 TiB
   Current LE             16384
   Segments               1
   Allocation             inherit
   Read ahead sectors     auto
   - currently set to     256
   Block device           251:2
 
   --- Logical volume ---
   LV Name                /dev/VG-vmpool/vol2
   VG Name                VG-vmpool
   LV UUID                FvDTk8-TvaJ-cDcZ-7Rq1-D7ef-2M3v-PmdDzx
   LV Write Access        read/write
   LV Status              available
   # open                 0
   LV Size                1.00 TiB
   Current LE             16384
   Segments               1
   Allocation             inherit
   Read ahead sectors     auto
   - currently set to     256
   Block device           251:3
    
   --- Physical volumes ---
   PV Name               /dev/sdd1     
   PV UUID               228TBz-9i9u-e0ie-xoWe-1TD5-CX31-P4IfuP
   PV Status             allocatable
   Total PE / Free PE    44712 / 11944
    
 root@t105:~# 
これで、/dev/mapperの下にvol1, vol2に相当するパーティションができています。
root@t105:~# ls -l /dev/mapper
total 0
crw------- 1 root root 10, 236 2012-01-18 19:27 control
lrwxrwxrwx 1 root root       7 2012-01-18 19:26 t105-root -> ../dm-0
lrwxrwxrwx 1 root root       7 2012-01-18 19:27 t105-swap_1 -> ../dm-1
lrwxrwxrwx 1 root root       7 2012-01-18 19:27 VG--vmpool-vol1 -> ../dm-2
lrwxrwxrwx 1 root root       7 2012-01-18 19:27 VG--vmpool-vol2 -> ../dm-3
/dev/mapper/VG--vmpool-vol1は普通のディスクとして扱うことができるので、mke2fsして使うなり、KVMのゲストOS向けのディスクとして見せるなり、お好きにお使いください。

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