Управление логическими томами - Logical volume management

В компьютерное хранилище, управление логическими томами или же LVM предоставляет метод распределения места на запоминающее устройство устройства, которые более гибкие, чем обычные разделение схемы для хранения объемов. В частности, менеджер томов может объединять, полоса вместе или иным образом объединить разделы (или блочные устройства в целом) в более крупные виртуальные разделы, которые администраторы могут изменять размер или перемещать, возможно, не прерывая использование системы.

Управление объемом представляет собой лишь одну из многих форм виртуализация хранилища; его реализация происходит в слое в драйвер устройства стопка Операционная система (ОС) (в отличие от устройств хранения или в сети).

Дизайн

Менеджер логических томов Linux (LVM) v1

Большинство реализаций диспетчера томов имеют один и тот же базовый дизайн. Они начинаются с физические тома (PV), которые могут быть либо жесткие диски, жесткий диск перегородки, или же Номера логических устройств (LUN) внешнего запоминающего устройства. Управление томами рассматривает каждый PV как состоящий из последовательности фрагментов, называемых физические размеры (ЧП). Некоторые менеджеры томов (например, в HP-UX и Linux) имеют PE одинакового размера; другие (например, в Veritas ) имеют PE переменного размера, которые можно по желанию разделять и объединять.

Обычно PE просто однозначно сопоставляют логические экстенты (LE). При зеркалировании несколько PE отображаются на каждый LE. Эти PE взяты из группа физических томов (PVG), набор PV одинакового размера, которые действуют аналогично жестким дискам в массиве RAID1. PVG обычно располагаются так, чтобы они располагались на разных диски или же шины данных для максимальной избыточности.

Система объединяет LE в группа томов (VG). Затем объединенные в пул LE могут быть объединены в разделы виртуального диска, называемые логические тома или же LV. Системы могут использовать LV как сырые блочные устройства как разделы диска: создание монтируемых файловые системы на них или используя их как замена место хранения.

Чередующиеся LV выделяют каждый последующий LE из разных PV; в зависимости от размера LE это может улучшить производительность при больших последовательных чтениях за счет использования комбинированной пропускной способности чтения нескольких PV.

Администраторы могут увеличивать LV (путем объединения большего количества LE) или уменьшать их (путем возврата LE в пул). Объединенные коды LE не обязательно должны быть смежными. Это позволяет LV расти без необходимости перемещать уже выделенные LE. Некоторые менеджеры томов позволяют изменять размер LV в любом направлении в режиме онлайн. Изменение размера LV не обязательно приводит к изменению размера файловой системы на нем; он просто изменяет размер содержащего его пространства. Рекомендуется использовать файловую систему, размер которой можно изменять в интерактивном режиме, поскольку она позволяет системе настраивать свое хранилище на лету, не прерывая работу приложений.

PV и LV не могут совместно использоваться или охватывать разные группы VG (хотя некоторые менеджеры томов могут позволять перемещать их по желанию между VG на одном хосте). Это позволяет администраторам удобно подключать виртуальные группы к сети, переводить их в автономный режим или перемещать их между хост-системами как единую административную единицу.

Группы VG могут увеличивать свой пул хранения за счет поглощения новых PV или сокращаться за счет отказа от PV. Это может включать перемещение уже выделенных LE из PV. Большинство менеджеров по объему могут выполнять это движение онлайн; если базовое оборудование поддерживает горячую замену, это позволяет инженерам обновлять или заменять хранилище без простоя системы.

Концепции

Гибридный объем

А гибридный объем - это любой том, в котором намеренно и непрозрачно используются два отдельных физических тома. Например, рабочая нагрузка может состоять из случайных поисков, поэтому SSD можно использовать для постоянного хранения часто используемых или недавно записанных данных, в то же время используя вращающийся магнитный носитель большей емкости для длительного хранения редко необходимых данных. В Linux bcache или же dm-cache может использоваться для этой цели, а Fusion Drive может использоваться в OS X. ZFS также реализует эту функциональность на файловая система уровень, позволяя администраторам настраивать многоуровневое кэширование чтения / записи.

Гибридные тома представляют собой концепцию, аналогичную концепции гибридные диски, которые также сочетают твердотельные накопители и вращающиеся магнитные носители.

Снимки

Некоторые менеджеры томов также реализуют снимки применяя копирование при записи каждому ЛЭ. В этой схеме менеджер томов копирует LE в таблица копирования при записи непосредственно перед записью. Это сохраняет старую версию LV, моментальный снимок, который позже может быть реконструирован путем наложения таблицы копирования при записи поверх текущего LV. Если управление томом не поддерживает как тонкую подготовку, так и отбрасывание, после того, как LE в исходном томе записывается, он навсегда сохраняется в томе моментального снимка. Если том моментального снимка был меньше его исходного размера, что является обычной практикой, это может сделать снимок неработоспособным.

Моментальные снимки могут быть полезны для резервного копирования самосогласованных версий изменчивых данных, таких как файлы таблиц, из загруженной базы данных или для отката больших изменений (например, обновления операционной системы) за одну операцию. Снимки имеют тот же эффект, что и хранилище рендеринга неподвижный, и похожи на теневая копия (VSS) в Microsoft Windows.

Некоторые на базе Linux Live CD также используйте снимки для имитации доступа для чтения и записи к доступному только для чтения оптический диск.

Реализации

ПродавецПредставлено вМенеджер томаРаспределить где угодно[а]СнимкиRAID 0RAID 1RAID 5RAID 10Тонкая подготовкаПримечания
IBMAIX 3.0 (1989)Диспетчер логических томовдада[b]дадаНетда[c]Относится к PE как к PP (физическим разделам), а к LE как к LP (логическим разделам). Не имеет механизма моментальных снимков копирования при записи; создает снимки, замораживая один том зеркальной пары.
Hewlett PackardHP-UX 9.0Диспетчер логических томов HPдадададаНетда
FreeBSDVinum Volume Managerдада[d]дадададаБыстрая файловая система FreeBSD (UFS) поддерживает моментальные снимки.
FreeBSDZFSдададададададаФайловая система со встроенным управлением томами
NetBSDДиспетчер логических томовдаНетдадаНетНетNetBSD версии 6.0 поддерживает собственную повторную реализацию Linux LVM. Повторная реализация основана на лицензированном BSD драйвере устройства сопоставления и использует порт Linux lvm tools в качестве пользовательской части LVM. Нет необходимости поддерживать RAID5 в LVM из-за превосходной подсистемы RAIDFrame NetBSD.
NetBSDZFSдададададададаФайловая система со встроенным управлением томами
Фонд NetBSD, Inc.NetBSD § 5.0 (2009)биоктл arcmsr[1]НетНетда[2]да[2]да[2]да[2]биоктл в NetBSD может использоваться как для обслуживания, так и для инициализации аппаратного RAID, хотя инициализация (через БИОСВОЛОПЫ ioctl ) с 2019 года поддерживается только одним драйвером - arcmsr (4)[1][2]; программный RAID поддерживается отдельно через RAIDframe[3][4] и ZFS
Проект OpenBSDOpenBSD 4.2 (2007)биоктл softraid[5]даНетдадададабиоктл на OpenBSD может использоваться для обслуживания аппаратного RAID, а также для инициализации и обслуживания программного RAID.
Linux 2.2Диспетчер логических томов версии 1дадададаНетНет
Linux 2.4Система управления корпоративным объемомдададададаНет
Linux 2.6 и вышеДиспетчер логических томов версии 2дадададададада
Linux 2.6 и вышеBtrfsдадададаДа (не стабильно)даНет данныхФайловая система со встроенным управлением томами
Силиконовая ГрафикаIRIX или же LinuxМенеджер томов XVMдадададада
Sun MicrosystemsSunOSМенеджер томов Solaris (был Solstice DiskSuite ).НетНетдадададаОтносится к PV как томам (которые могут быть объединены с примитивами RAID0, RAID1 или RAID5 в большие тома), к LV как мягким разделам (которые представляют собой непрерывные экстенты, размещаемые в любом месте на томах, но не могут охватывать несколько томов), и к VG как диск наборы.
Sun MicrosystemsSolaris 10ZFSдададададададаФайловая система со встроенным управлением томами
иллюзияZFSдададададададаФайловая система со встроенным управлением томами
Veritas[e]Кросс-ОСVeritas Volume Manager (VxVM)дадададададаОтносится к LV как тома, в VG как группы дисков; имеет полиэтилены переменного размера, называемые поддиски и LE назвали сплетения.
MicrosoftWindows 2000 и более поздние версии операционных систем на базе NTДиспетчер логических дисковдада[f]дададаНетНетНе имеет понятия PE или LE; может только RAID0, RAID1, RAID5 или объединять разделы диска в большие тома; файловые системы должны охватывать целые тома.
Windows 8Места для хранения[6]дадаНетдадаНетдаЛогика более высокого уровня, чем у RAID1 и RAID5 - несколько пространств хранения охватывают несколько дисков разного размера, пространства хранения устойчивы к физическим сбоям с помощью зеркалирования (не менее 2 дисков) или чередующейся четности (не менее 3 дисков), управления дисками и восстановления данных полностью автоматический
Windows 10Места для хранениядададададададаRAID 10 называется зеркалированием диска
Красная шляпаLinux 4.14 и вышеСтратис[7]дадаНетНетНетНетдаПоддержка RAID запланирована в версии 2.0 [8]
яблокоMac OS X LionОсновная памятьда[9]НетНетНетНетНетНетВ настоящее время он используется в реализации Lion: FileVault, чтобы учесть полное шифрование диска, а также Fusion Drive, который является просто LVG с несколькими PV.

Снимки обрабатываются Машина времени; Программный RAID предоставляется AppleRAID. Оба находятся отдельно от Core Storage.

Недостатки

Логические тома могут пострадать от внешняя фрагментация когда базовые устройства хранения не размещают свои PE непрерывно. Это может снизить производительность ввода-вывода на медленных носителях, таких как магнитные диски и другие вращающиеся носители. Однако менеджеры томов, которые используют PE фиксированного размера, обычно делают PE относительно большими (например, Linux LVM по умолчанию использует 4 МБ), чтобы амортизировать стоимость этих поисков.

С реализациями, которые предназначены исключительно для управления томами, например Основная память и Linux LVM, отделение и абстрагирование управления томами от файловой системы теряет возможность легко принимать решения о хранении для определенных файлов или каталогов. Например, если определенный каталог (но не всю файловую систему) необходимо навсегда переместить в более быстрое хранилище, необходимо выполнить обход как макета файловой системы, так и нижележащего уровня управления томами. Например, в Linux потребуется вручную определить смещение содержимого файла в файловой системе, а затем вручную. pvmove экстенты (вместе с данными, не относящимися к этому файлу) в более быстрое хранилище. Реализация управления томами и файлами в рамках одной подсистемы вместо того, чтобы реализовывать их как отдельные подсистемы, теоретически упрощает общий процесс.

Примечания

  1. ^ Обозначает, позволяет ли диспетчер томов расти логическим томам и распространяться на любые PV в VG.
  2. ^ Снимки JFS2
  3. ^ AIX 5.1
  4. ^ Снимки UFS
  5. ^ Сторонний продукт, доступный для Windows и многих других Unix-подобный ОС
  6. ^ Windows Server 2003 и позже

Смотрите также


Рекомендации

  1. ^ а б Хуан Ромеро Пардинес (2007/2008); Дэвид Гвинн (2006). "arcmsr - Контроллер SATA / SAS RAID от Areca Technology Corporation". Руководство по интерфейсам ядра NetBSD. NetBSD. Сложить резюме.
  2. ^ а б c d е Хуан Ромеро Пардинес (2007/2008); Дэвид Гвинн (2006). "arcmsr.c § arc_bio_volops". Перекрестная ссылка BSD. NetBSD. Сложить резюме.
  3. ^ Фонд NetBSD, Inc. (1998 г.); Университет Карнеги Меллон (1995). "raid - драйвер диска RAIDframe". Руководство по интерфейсам ядра NetBSD. NetBSD. Сложить резюме.
  4. ^ Фонд NetBSD, Inc. (1998 г.); Университет Карнеги Меллон (1995). "raidctl - утилита настройки для драйвера диска RAIDframe". Руководство администратора системы NetBSD. NetBSD. Сложить резюме.
  5. ^ Марко Перебум; Тодд Т. Фрайс (2007). «softraid - программный RAID». Руководство по драйверам устройств. OpenBSD. Сложить резюме.
  6. ^ «Блоги MSDN - Создание Windows 8: виртуализация хранилища для масштабирования, отказоустойчивости и эффективности». Blogs.MSDN.com.
  7. ^ «Стратис Хранилище». Stratis-storage.github.io. Получено 2019-08-05.
  8. ^ "Разработка программного обеспечения Stratis: версия 1.0.0 ∗" (PDF). 27 сентября 2018 г.. Получено 2019-08-05.
  9. ^ "страница руководства diskutil раздел 8". ManPagez.com. Получено 2011-10-06.
  10. ^ Попался, btrfs Wiki, получено 2017-04-24

Источники

внешняя ссылка