Managementul volumului logic - Logical volume management

În stocarea pe computer , gestionarea volumului logic sau LVM oferă o metodă de alocare a spațiului pe dispozitivele de stocare în masă , care este mai flexibilă decât schemele convenționale de partiționare pentru stocarea volumelor. În particular, un manager de volum poate înlănțui, benzi sau în alt mod combina partițiile (sau dispozitive bloc , în general) în partiții virtuale mai mari care administratorii pot re-size sau muta, potențial fără a întrerupe utilizarea sistemului.

Gestionarea volumului reprezintă doar una dintre multele forme de virtualizare a stocării ; implementarea acestuia are loc într-un strat din stiva dispozitiv-driver a unui sistem de operare (SO) (spre deosebire de dispozitivele de stocare sau într-o rețea).

Proiecta

Linux Logical Volume Manager (LVM) v1

Majoritatea implementărilor managerului de volum au același design de bază. Acestea încep cu volume fizice (PV), care pot fi fie hard disk-uri , partiții de hard disk , fie numere de unitate logică (LUN) ale unui dispozitiv de stocare extern. Managementul volumului tratează fiecare PV ca fiind compus dintr-o secvență de bucăți numite extensii fizice (PEs). Unii manageri de volume (precum cel din HP-UX și Linux) au PE de o dimensiune uniformă; altele (precum cea din Veritas ) au PE de dimensiuni variabile, care pot fi împărțite și combinate după bunul plac.

În mod normal, PE-urile pur și simplu mapează de la unu la unu măsurile logice (LE). Cu oglindirea, mai multe PE-uri mapează fiecare LE. Aceste PE-uri sunt extrase dintr-un grup de volum fizic (PVG), un set de PV-uri de aceeași dimensiune care acționează similar cu hard disk-urile dintr-o matrice RAID1. PVG-urile sunt de obicei așezate astfel încât să se afle pe diferite discuri sau magistrale de date pentru o redundanță maximă.

Sistemul reunește LE-urile într-un grup de volume (VG). LE-urile grupate pot fi apoi concatenate împreună în partiții de discuri virtuale numite volume logice sau LV-uri . Sistemele pot folosi LV-uri ca dispozitive de blocare brută la fel ca partițiile de disc: creând sisteme de fișiere montabile pe ele sau folosindu-le ca stocare swap .

LV-urile cu dungi alocă fiecare LE succesiv dintr-un PV diferit; în funcție de dimensiunea LE-ului, acest lucru poate îmbunătăți performanța la citiri secvențiale mari prin realizarea randamentului de citire combinat al mai multor PV.

Administratorii pot dezvolta LV-uri (prin concatenarea mai multor LE-uri) sau le pot micșora (prin returnarea LE-urilor în pool). LE-urile concatenate nu trebuie să fie adiacente. Acest lucru permite LV-urilor să crească fără a fi nevoie să mutați LE-urile deja alocate. Unii manageri de volum permit redimensionarea LV-urilor în ambele direcții în timp ce sunt online. Schimbarea dimensiunii LV nu schimbă neapărat dimensiunea unui sistem de fișiere de pe acesta; doar schimbă dimensiunea spațiului său de conținere. Este recomandat un sistem de fișiere care poate fi redimensionat online, deoarece permite sistemului să-și regleze stocarea din mers fără a întrerupe aplicațiile.

PV-urile și LV-urile nu pot fi partajate între VG-uri sau pot fi cuprinse între ele (deși unii administratori de volum pot permite mutarea lor după voință între VG-uri pe aceeași gazdă). Acest lucru permite administratorilor să aducă în mod convenabil VG-urile online, să le scoată offline sau să le mute între sistemele gazdă ca o singură unitate administrativă.

VG-urile își pot crește fondul de stocare prin absorbția PV-urilor noi sau se pot micșora retrăgându-se din PV-uri. Aceasta poate implica mutarea LE-urilor deja alocate din PV. Majoritatea managerilor de volum pot efectua această mișcare online; dacă hardware-ul de bază este conectabil la cald, acest lucru permite inginerilor să actualizeze sau să înlocuiască spațiul de stocare fără timp de nefuncționare al sistemului.

Concepte

Volumul hibrid

Un volum hibrid este orice volum care folosește intenționat și opac două volume fizice separate. De exemplu, o sarcină de lucru poate consta în căutări aleatorii, astfel încât un SSD poate fi utilizat pentru stocarea permanentă a datelor frecvent utilizate sau scrise recent, în timp ce se utilizează suporturi magnetice rotaționale de capacitate mai mare pentru stocarea pe termen lung a datelor rareori necesare. Pe Linux, bcache sau dm-cache pot fi utilizate în acest scop, în timp ce Fusion Drive poate fi utilizat pe OS X. ZFS implementează această funcționalitate și la nivelul sistemului de fișiere , permițând administratorilor să configureze cache-ul de citire / scriere pe mai multe niveluri.

Volumele hibride prezintă un concept similar cu unitățile hibride , care combină, de asemenea, stocarea în stare solidă și mediile magnetice rotaționale.

Instantanee

Unii administratori de volume implementează instantanee, aplicând copiere pe scriere la fiecare LE. În această schemă, managerul de volum va copia LE pe un tabel de copiere-în-scriere chiar înainte de a fi scris în. Aceasta păstrează o versiune veche a LV, instantaneul, care poate fi ulterior reconstruită prin suprapunerea tabelului copiere-scriere aflat deasupra LV-ului curent. Cu excepția cazului în care gestionarea volumului acceptă atât aprovizionarea subțire, cât și eliminarea, odată ce un LE în volumul de origine este scris, acesta este stocat permanent în volumul instantaneu. Dacă volumul instantaneului a fost făcut mai mic decât originea sa, ceea ce este o practică obișnuită, acest lucru poate face instantaneul inoperant.

Instantaneele pot fi utile pentru backupul versiunilor auto-consistente ale datelor volatile, cum ar fi fișierele de tabel dintr-o bază de date ocupată, sau pentru derularea modificărilor mari (cum ar fi o actualizare a sistemului de operare) într-o singură operație. Instantaneele au un efect similar cu redarea de stocare în repaus și sunt similare cu serviciul de copiere în umbră (VSS) din Microsoft Windows.

Unele CD-uri live bazate pe Linux folosesc și instantanee pentru a simula accesul de citire-scriere la un disc optic numai citire .

Implementări

Vânzător Introdus în Manager de volum Alocați oriunde Instantanee RAID 0 RAID 1 RAID 5 RAID 10 Aprovizionare slaba Note
IBM AIX 3.0 (1989) Manager volum logic da da da da Nu da Se referă la PE-uri ca PP-uri (partiții fizice) și la LE-uri ca LP-uri (partiții logice). Nu are un mecanism instantaneu copiere-scriere; creează instantanee prin înghețarea unui volum dintr-o pereche de oglinzi.
Hewlett-Packard HP-UX 9.0 HP Logical Volume Manager da da da da Nu da
FreeBSD Vinum Volume Manager da da da da da da Sistemul de fișiere rapide (UFS) FreeBSD acceptă instantanee.
FreeBSD ZFS da da da da da da da Un sistem de fișiere cu gestionare integrată a volumului
NetBSD Manager volum logic da Nu da da Nu Nu NetBSD de la versiunea 6.0 acceptă propria sa re-implementare a Linux LVM. Reimplementarea se bazează pe un driver de dispozitiv de mapare licențiat BSD și folosește un port al instrumentelor lvm Linux ca parte a spațiului utilizator al LVM. Nu este nevoie să acceptați RAID5 în LVM datorită subsistemului RAIDFrame superior NetBSD.
NetBSD ZFS da da da da da da da Un sistem de fișiere cu gestionare integrată a volumului
Fundația NetBSD, Inc. NetBSD § 5.0 (2009) bioctl arcmsr Nu Nu da da da da bioctl pe NetBSD poate fi utilizat atât pentru întreținerea, cât și pentru inițializarea RAID hardware, deși inițializarea (prin BIOCVOLOPS ioctl ) este acceptată doar de un singur driver începând cu 2019 - arcmsr(4) ; software-ul RAID este acceptat separat prin RAIDframe și ZFS
Proiectul OpenBSD OpenBSD 4.2 (2007) bioctl softraid da Nu da da da da bioctl pe OpenBSD poate fi utilizat pentru întreținerea hardware-ului RAID, precum și pentru inițializarea și întreținerea software-ului RAID
Linux 2.2 Logical Volume Manager versiunea 1 da da da da Nu Nu
Linux 2.4 Sistem de management al volumului întreprinderii da da da da da Nu
Linux 2.6 și versiuni ulterioare Logical Volume Manager versiunea 2 da da da da da da da
Linux 2.6 și versiuni ulterioare Btrfs da da da da Da (nu este stabil) da N / A Un sistem de fișiere cu gestionare integrată a volumului
Silicon Graphics IRIX sau Linux XVM Volume Manager da da da da da
Sun Microsystems SunOS Solaris Volume Manager (a fost Solstice DiskSuite ). Nu Nu da da da da Se referă la PV-uri ca volume (care pot fi combinate cu primitive RAID0, RAID1 sau RAID5 în volume mai mari), la LV-uri ca partiții moi (care sunt extensii adiacente plasabile oriunde pe volume, dar care nu pot acoperi volume multiple) și la VG-uri ca disc seturi.
Sun Microsystems Solaris 10 ZFS da da da da da da da Un sistem de fișiere cu gestionare integrată a volumului
illumos ZFS da da da da da da da Un sistem de fișiere cu gestionare integrată a volumului
Veritas Cross-OS Veritas Volume Manager (VxVM) da da da da da da Se referă la LV-uri ca volume , la VG-uri ca grupuri de discuri ; are PE-uri de dimensiuni variabile numite subdisks și LE-uri numite plexuri .
Microsoft Windows 2000 și mai târziu sisteme de operare bazate pe NT Manager de discuri logice da da da da da Nu Nu Nu are un concept de PE sau LE; poate RAID0, RAID1, RAID5 sau concatenează partițiile de disc numai în volume mai mari; sistemele de fișiere trebuie să acopere volume întregi.
Windows 8 Spații de depozitare da da Nu da da Nu da Logică la nivel superior decât RAID1 și RAID5 - spații de stocare multiple acoperă mai multe discuri de dimensiuni diferite, spațiile de stocare sunt rezistente la eșecuri fizice fie cu oglindire (cel puțin 2 discuri), fie cu paritate în dungi (cel puțin 3 discuri), gestionarea discurilor și recuperarea datelor este complet automat
Windows 10 Spații de depozitare da da da da da da da RAID 10 se numește oglindire pe disc
palarie rosie Linux 4.14 și versiuni ulterioare Stratis da da Nu Nu Nu Nu da Suport RAID planificat în versiunea 2.0
măr Mac OS X Lion Depozitare de bază da Nu Nu Nu Nu Nu Nu În prezent, este utilizat în implementarea de către Lion a FileVault , pentru a permite criptarea completă a discului , precum și Fusion Drive , care este doar un LVG multi-PV.

Instantaneele sunt gestionate de Time Machine ; RAID bazat pe software este furnizat de AppleRAID. Ambele sunt separate de Core Storage.

Dezavantaje

Volumele logice pot suferi fragmentări externe atunci când dispozitivele de stocare subiacente nu își alocă PE-urile în mod contigu. Acest lucru poate reduce performanța I / O pe suporturi cu căutare lentă, cum ar fi discurile magnetice și alte suporturi de rotație. Managerii de volum care utilizează PE-uri de dimensiuni fixe, însă, fac de obicei PE relativ mari (de exemplu, Linux LVM folosește în mod implicit 4 MB) pentru a amortiza costul acestor căutări.

Cu implementările care sunt doar gestionarea volumului, cum ar fi Core Storage și Linux LVM, separarea și abstractizarea gestionării volumului de sistemul de fișiere pierde capacitatea de a lua cu ușurință decizii de stocare pentru anumite fișiere sau directoare. De exemplu, dacă un anumit director (dar nu întregul sistem de fișiere) urmează să fie mutat permanent într-un spațiu de stocare mai rapid, atât aspectul sistemului de fișiere, cât și stratul de gestionare a volumului subiacent trebuie parcurse. De exemplu, pe Linux ar fi necesar să se determine manual compensarea conținutului unui fișier într-un sistem de fișiere și apoi manual pvmove extensiile (împreună cu datele care nu au legătură cu acel fișier) pentru stocarea mai rapidă. Administrarea volumului și a fișierelor implementate în cadrul aceluiași subsistem, în loc de implementarea lor ca subsisteme separate, face ca procesul global să fie teoretic mai simplu.

Note

Vezi si


Referințe

Surse

linkuri externe