Управление логическими томами
 | В этой статье есть несколько проблем. Пожалуйста, помогите улучшить его или обсудите эти проблемы на странице обсуждения . ( Узнайте, как и когда удалять эти шаблонные сообщения )
|
В компьютерном хранилище управление логическими томами или LVM обеспечивает более гибкий метод распределения пространства на устройствах хранения данных , чем традиционные схемы разделения для хранения томов. В частности, диспетчер томов может объединять, чередовать или иным образом объединять разделы (или блокировать устройства вообще ) в более крупные виртуальные разделы, размер или перемещение которых администраторы могут изменять, возможно, не прерывая работу системы.
Управление томами представляет собой лишь одну из многих форм виртуализации хранения данных ; его реализация происходит на уровне драйверов устройств стека операционной системы (ОС) (а не внутри устройств хранения или в сети).
Дизайн
[ редактировать ]
Большинство реализаций менеджера томов имеют одинаковую базовую конструкцию. Они начинаются с физических томов (PV), которые могут быть либо жесткими дисками , разделами жесткого диска , либо номерами логических устройств (LUN) внешнего устройства хранения данных. Управление томами рассматривает каждый PV как состоящий из последовательности фрагментов, называемых физическими экстентами (PE). Некоторые менеджеры томов (например, в HP-UX и Linux) имеют PE одинакового размера; другие (например, в Veritas ) имеют PE разного размера, которые можно разделить и объединить по желанию.
Обычно PE просто сопоставляют один к одному логические экстенты (LE). При зеркалировании каждому LE сопоставляется несколько PE. Эти PE извлекаются из группы физических томов (PVG), набора физических томов одинакового размера, которые действуют аналогично жестким дискам в массиве RAID1. PVG обычно располагаются на разных дисках или шинах данных для максимальной избыточности.
Система объединяет LE в группу томов (VG). Объединенные в пул LE можно затем объединить в разделы виртуального диска, называемые логическими томами или LV . Системы могут использовать LV как необработанные блочные устройства точно так же, как разделы диска: создавать на них монтируемые файловые системы или использовать их в качестве подкачки хранилища .
Полосатые LV выделяют каждый последующий LE из другого PV; в зависимости от размера LE это может повысить производительность при больших последовательных чтениях за счет использования объединенной пропускной способности чтения нескольких PV.
Администраторы могут увеличивать LV (путем объединения большего количества LE) или сжимать их (путем возврата LE в пул). Объединенные LE не обязательно должны быть смежными. Это позволяет LV расти без необходимости перемещать уже выделенные LE. Некоторые менеджеры томов позволяют изменять размер томов в любом направлении в режиме онлайн. Изменение размера LV не обязательно приводит к изменению размера файловой системы на нем; он просто меняет размер содержащего его пространства. Рекомендуется использовать файловую систему, размер которой можно изменять в режиме онлайн, поскольку она позволяет системе оперативно настраивать объем хранилища, не прерывая работу приложений.
PV и LV не могут быть разделены между разными виртуальными группами или охватывать их (хотя некоторые менеджеры томов могут разрешать их произвольное перемещение между виртуальными группами на одном и том же хосте). Это позволяет администраторам удобно подключать группы VG к сети, отключать их или перемещать между хост-системами как единую административную единицу.
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 томов могут выполнить это перемещение онлайн; если базовое оборудование поддерживает горячую замену, это позволяет инженерам обновлять или заменять хранилище без простоя системы.
Концепции
[ редактировать ]Гибридный том
[ редактировать ]Гибридный том — это любой том, который намеренно и непрозрачно использует два отдельных физических тома. Например, рабочая нагрузка может состоять из случайного поиска, поэтому твердотельный накопитель можно использовать для постоянного хранения часто используемых или недавно записанных данных, а вращающиеся магнитные носители большей емкости можно использовать для долгосрочного хранения редко необходимых данных. В Linux bcache или dm-cache для этой цели можно использовать Fusion Drive , а в OS X — . ZFS также реализует эту функциональность на уровне файловой системы , позволяя администраторам настраивать многоуровневое кэширование чтения/записи.
Гибридные тома представляют собой ту же концепцию, что и гибридные диски , которые также сочетают в себе твердотельное хранилище и вращающиеся магнитные носители.
Снимки
[ редактировать ]Некоторые менеджеры томов также реализуют моментальные снимки , применяя копирование при записи к каждому LE. В этой схеме диспетчер томов копирует LE в таблицу копирования при записи непосредственно перед записью. При этом сохраняется старая версия LV, моментальный снимок, который позже может быть восстановлен путем наложения таблицы копирования при записи поверх текущего LV. Если управление томами не поддерживает как тонкое выделение ресурсов, так и удаление, после записи LE в исходном томе он навсегда сохраняется в томе моментального снимка. Если том снимка был меньше исходного, что является обычной практикой, это может сделать снимок неработоспособным.
Снимки могут быть полезны для резервного копирования самосогласованных версий изменчивых данных, таких как файлы таблиц из загруженной базы данных, или для отката крупных изменений (например, обновления операционной системы) за одну операцию. Снимки имеют тот же эффект, что и отрисовка состояния хранилища , и аналогичны службе теневого копирования (VSS) в Microsoft Windows.
на базе Linux Некоторые Live CD также используют снимки для имитации доступа для чтения и записи к оптическому диску, доступному только для чтения .
Реализации
[ редактировать ]| Продавец | Представлен в | Менеджер томов | Распределить где угодно [а] | Снимки | RAID 0 | RAID 1 | Рейд 5 | Рейд 10 | Тонкое обеспечение | Примечания |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ИБМ | АИКС 3.0 (1989 г.) | Менеджер логических томов | Да | Да [б] | Да | Да | Нет | Да [с] | Относится к PE как к PP (физическим разделам), а к LE как к LP (логическим разделам). Не имеет механизма моментального копирования при записи; создает снимки, замораживая один том пары зеркал. | |
| Хьюлетт-Паккард | HP-UX 9.0 | Диспетчер логических томов HP | Да | Да | Да | Да | Нет | Да | ||
| Фонд FreeBSD | FreeBSD | Менеджер томов Vinum | Да | Да [д] | Да | Да | Да | Да | Быстрая файловая система FreeBSD (UFS) поддерживает снимки. | |
| Фонд FreeBSD | FreeBSD | ZFS | Да | Да | Да | Да | Да | Да | Да | Файловая система со встроенным управлением томами |
| Фонд NetBSD, Inc. | NetBSD | Менеджер логических томов | Да | Нет | Да | Да | Нет | Нет | NetBSD начиная с версии 6.0 поддерживает собственную реализацию Linux LVM. Повторная реализация основана на лицензированном BSD драйвере устройства сопоставления и использует порт инструментов lvm для Linux в качестве части пользовательского пространства LVM. Нет необходимости поддерживать RAID5 в LVM из-за превосходной подсистемы RAIDFrame NetBSD. | |
| NetBSD | ZFS | Да | Да | Да | Да | Да | Да | Да | Файловая система со встроенным управлением томами | |
| NetBSD § 5.0 (2009 г.) | биоктл аркмср [1] | Нет | Нет | Да [2] | Да [2] | Да [2] | Да [2] | bioctl в NetBSD можно использовать как для обслуживания, так и для инициализации аппаратного RAID, хотя инициализация (через BIOCVOLOPS ioctl ) по состоянию на 2019 год поддерживается только одним драйвером — arcmsr(4)[1] [2] ; программный RAID поддерживается отдельно через RAIDframe [3] [4] и ZFS
| ||
| Проект OpenBSD | OpenBSD 4.2 (2007 г.) | биоктл софтрейд [5] | Да | Нет | Да | Да | Да | Да | bioctl в OpenBSD можно использовать для обслуживания аппаратного RAID, а также для инициализации и обслуживания программного RAID. | |
| Сикстинская | Линукс 2.2 | Диспетчер логических томов версии 1 | Да | Да | Да | Да | Нет | Нет | ||
| ИБМ | Линукс 2.4 | Система управления корпоративными томами | Да | Да | Да | Да | Да | Нет | ||
| Сикстинская | Линукс 2.6 и выше | Диспетчер логических томов версии 2 | Да | Да | Да | Да | Да | Да | Да | |
| Оракул | Линукс 2.6 и выше | Бтрфс | Да | Да | Да | Да | Да (не стабильно) | Да | — | Файловая система со встроенным управлением томами |
| Кремниевая графика | ИРИКС или Linux | Менеджер томов XVM | Да | Да | Да | Да | Да | |||
| Сан Микросистемс | СанОС | Диспетчер томов Solaris (был Solstice DiskSuite ). | Нет | Нет | Да | Да | Да | Да | Относится к PV как к томам (которые можно объединять с примитивами RAID0, RAID1 или RAID5 в более крупные тома), к LV как к мягким разделам (которые представляют собой смежные экстенты, которые можно разместить в любом месте тома, но которые не могут охватывать несколько томов), а к VG — как к диску. наборы. | |
| Солярис 10 | ZFS | Да | Да | Да | Да | Да | Да | Да | Файловая система со встроенным управлением томами | |
| осветит | ZFS | Да | Да | Да | Да | Да | Да | Да | Файловая система со встроенным управлением томами | |
| Веритас [и] | Кросс-ОС | Диспетчер томов Veritas (VxVM) | Да | Да | Да | Да | Да | Да | Относится к LV как к томам , к VG как к группам дисков ; имеет PE переменного размера, называемые поддисками , и LE, называемые сплетениями . | |
| Майкрософт | Windows 2000 и более поздние операционные системы на базе NT | Менеджер логических дисков | Да | Да [ф] | Да | Да | Да | Нет | Нет | Не имеет понятия PE или LE; можно использовать только RAID0, RAID1, RAID5 или объединять разделы диска в более крупные тома; файловые системы должны охватывать целые тома. |
| Windows 8 | Складские помещения [6] | Да | Да | Нет | Да | Да | Нет | Да | Логика более высокого уровня, чем RAID1 и RAID5 — несколько пространств хранения охватывают несколько дисков разного размера, места хранения устойчивы к физическим сбоям благодаря зеркалированию (минимум 2 диска) или чередующейся четности (минимум 3 диска), управлению дисками и восстановлению данных. полностью автоматический | |
| Windows 10 | Складские помещения | Да | Да | Да | Да | Да | Да | Да | RAID 10 называется зеркалированием дисков. | |
| Красная шляпа | Linux 4.14 и выше | Стратис [7] | Да | Да | Нет | Нет | Нет | Нет | Да | Поддержка RAID запланирована в версии 2.0 [8] |
| Яблоко | Mac OS X Лев | Основное хранилище | Да [9] | Нет | Нет | Нет | Нет | Нет | Нет | В настоящее время он используется в реализации FileVault от Lion , чтобы обеспечить полное шифрование диска , а также в Fusion Drive , который представляет собой просто LVG с несколькими PV. Снимки обрабатываются Time Machine ; Программный RAID предоставляется AppleRAID. Оба они отделены от основного хранилища. |
Недостатки
[ редактировать ]Логические тома могут страдать от внешней фрагментации , если базовые устройства хранения не распределяют свои PE последовательно. Это может снизить производительность ввода-вывода на носителях с медленным поиском, таких как магнитные диски и другие ротационные носители. Однако менеджеры томов, использующие PE фиксированного размера, обычно делают PE относительно большими (например, Linux LVM по умолчанию использует 4 МБ), чтобы амортизировать затраты на эти поиски.
В реализациях, которые осуществляют исключительно управление томами, таких как Core Storage и Linux LVM, разделение и абстрагирование управления томами от файловой системы теряет возможность легко принимать решения о хранении для конкретных файлов или каталогов. Например, если определенный каталог (но не вся файловая система) должен быть окончательно перемещен в более быстрое хранилище, необходимо просмотреть как структуру файловой системы, так и базовый уровень управления томами. Например, в Linux потребуется вручную определить смещение содержимого файла в файловой системе, а затем вручную pvmove экстенты (вместе с данными, не связанными с этим файлом) в более быстрое хранилище. Реализация управления томами и файлами в одной подсистеме вместо реализации их в виде отдельных подсистем теоретически упрощает общий процесс.
Примечания
[ редактировать ]- ^ Обозначает, разрешает ли диспетчер томов LV расти и охватывать любой PV в VG.
- ^ Снимки JFS2
- ^ АИКС 5.1
- ^ Снимки UFS
- ^ Сторонний продукт, доступный для Windows и многих Unix-подобных ОС.
- ^ Windows Server 2003 и более поздние версии.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б Хуан Ромеро Пардинес (2007/2008); Дэвид Гвинн (2006). «arcmsr — RAID-контроллер SATA/SAS Areca Technology Corporation» . Руководство по интерфейсам ядра NetBSD . НетБСД .
{{cite web}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка ) - ^ Перейти обратно: а б с д и Хуан Ромеро Пардинес (2007/2008); Дэвид Гвинн (2006). "arcmsr.c § arc_bio_volops" . Перекрестная ссылка BSD . НетБСД .
{{cite web}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка ) - ^ Фонд NetBSD, Inc. (1998 г.); Университет Карнеги-Меллона (1995). «raid — драйвер диска RAIDframe» . Руководство по интерфейсам ядра NetBSD . НетБСД .
{{cite web}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка ) - ^ Фонд NetBSD, Inc. (1998 г.); Университет Карнеги-Меллон (1995). «raidctl — утилита настройки драйвера диска RAIDframe» . Руководство администратора системы NetBSD . НетБСД .
{{cite web}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка ) - ^ Марко Пиребум; Тодд Т. Фрис (2007). «softraid — программный RAID» . Руководство по драйверам устройств . OpenBSD .
- «softraid — программный RAID». Сервер страниц руководства OpenBSD .
- ^ «Блоги MSDN — Создание Windows 8: виртуализация хранилища для масштабирования, отказоустойчивости и эффективности» . Блоги.MSDN.com .
- ^ «Хранилище Стратис» . Stratis-storage.github.io . Проверено 5 августа 2019 г.
- ^ «Разработка программного обеспечения Stratis: Версия 1.0.0∗» (PDF) . 27 сентября 2018 г. Проверено 5 августа 2019 г.
- ^ «Страница руководства diskutil, раздел 8» . ManPagez.com . Проверено 6 октября 2011 г.
Источники
[ редактировать ]- Льюис, Эй Джей, HOWTO по менеджеру логических томов .
- HP-UX 11: страница руководства по lvm(7) , Hewlett-Packard, 1996 г.
- Ванель, Лоран; ван дер Кнаап, Рональд (2000), Менеджер логических томов AIX от А до Я: Введение и концепции (PDF) , IBM Redbooks .
- Руководство администратора Veritas Volume Manager 3.1 (PDF) , Hewlett-Packard, 2001 г.
- Руководство по администрированию XVM Volume Manager , Silicon Graphics, 1999 г., заархивировано из оригинала 3 марта 2016 г. , получено 17 марта 2020 г.
- Руководство по администрированию диспетчера томов Solaris , Sun Microsystems, 2003, заархивировано из оригинала 15 июля 2007 г. , получено 9 июля 2007 г.
- Shadowcopy (2003), Матрица сравнения Windows LDM и Veritas Volume Manager (PDF) , Symantec Corporation
- Крис Гибсон (2010), Использование снимков JFS2 в AIX 6.1 , IBM .