Logická správa svazků - Logical volume management

v úložiště počítače, logická správa svazků nebo LVM poskytuje způsob přidělování prostoru velké úložiště zařízení, která jsou flexibilnější než konvenční rozdělení schémata pro ukládání objemů. Správce svazků může zejména zřetězit, proužek společně nebo jinak kombinovat oddíly (nebo blokovat zařízení obecně) do větších virtuálních oddílů, které mohou správci změnit velikost nebo přesunout, případně bez přerušení používání systému.

Správa svazků představuje pouze jednu z mnoha forem virtualizace úložiště; jeho implementace probíhá ve vrstvě v ovladač zařízení hromada operační systém (OS) (na rozdíl od úložných zařízení nebo v síti).

Design

Linux Logical Volume Manager (LVM) v1

Většina implementací správce svazků má stejný základní design. Začínají s fyzické objemy (PV), což může být buď pevné disky, pevný disk oddíly nebo Čísla logických jednotek (LUN) externího paměťového zařízení. Správa svazku považuje každý PV za složený ze sledu volaných bloků fyzické rozsahy (PE). Někteří správci svazků (například v HP-UX a Linux) mají PE jednotné velikosti; ostatní (například v Veritas ) mají proměnlivé velikosti PE, které lze libovolně rozdělit a sloučit.

Za normálních okolností PE jednoduše mapují jeden na jednoho logické rozsahy (LE). Se zrcadlením se více PE mapuje ke každému LE. Tyto PE jsou čerpány z a skupina fyzických svazků (PVG), sada stejně velkých PV, které fungují podobně jako pevné disky v poli RAID1. PVG jsou obvykle rozloženy tak, aby se nacházely na různých disky nebo datové sběrnice pro maximální redundanci.

Systém sdružuje LE do a skupina svazků (VG). Sdružené LE pak mohou být zřetězeny společně do virtuálních diskových oddílů s názvem logické svazky nebo Já proti. Systémy mohou používat LV jako surové blokovat zařízení stejně jako diskové oddíly: vytváření připojitelných souborové systémy nebo je použít jako vyměnit úložný prostor.

Pruhované LV alokují každý následující LE z jiného PV; v závislosti na velikosti LE to může zlepšit výkon při velkých sekvenčních čteních tím, že přinese kombinovanou propustnost více PV.

Správci mohou růst LV (zřetězením více LE) nebo zmenšit (vrácením LE do fondu). Zřetězené LE nemusí být souvislé. To umožňuje LV růst, aniž byste museli přesouvat již přidělené LE. Někteří správci svazků umožňují změnu velikosti LV v obou směrech, když jsou online. Změna velikosti LV nemusí nutně změnit velikost souborového systému; pouze změní velikost jeho obsahujícího prostoru. Doporučuje se souborový systém, jehož velikost lze změnit online, protože umožňuje systému upravovat úložiště za chodu bez přerušení aplikací.

PV a LV nelze sdílet mezi různými VG ani je překlenout (ačkoli někteří správci svazků mohou povolit jejich libovolné přesouvání mezi VG na stejném hostiteli). To umožňuje správcům pohodlně přenášet VG online, brát je offline nebo přesouvat mezi hostitelskými systémy jako jednu administrativní jednotku.

VG mohou rozšířit svůj skladovací fond absorbováním nových FV nebo zmenšením zatažením z FV. To může zahrnovat přesunutí již přidělených LE z PV. Většina správců svazků může tento pohyb provádět online; pokud je základní hardware připojitelný za provozu, umožňuje to technikům upgradovat nebo vyměnit úložiště bez prostojů systému.

Koncepty

Hybridní objem

A hybridní objem je libovolný svazek, který záměrně a neprůhledně využívá dva samostatné fyzické svazky. Například pracovní zátěž může sestávat z náhodných hledání, takže SSD lze použít k trvalému ukládání často používaných nebo nedávno zapsaných dat, zatímco pro dlouhodobé ukládání zřídka potřebných dat se používá rotační magnetické médium s vyšší kapacitou. V systému Linux bcache nebo dm-cache lze pro tento účel použít, zatímco Fusion Drive lze použít v OS X. ZFS také implementuje tuto funkci na souborový systém úrovni tím, že umožňuje správcům konfigurovat víceúrovňové ukládání do mezipaměti pro čtení a zápis.

Hybridní svazky představují podobný koncept jako hybridní pohony, které také kombinují polovodičová úložiště a rotační magnetická média.

Momentky

Někteří správci svazků také implementují snímky aplikováním copy-on-write každému LE. V tomto schématu správce svazků zkopíruje LE do a tabulka kopírování při zápisu těsně předtím, než je napsáno. Tím se zachová stará verze LV, snímek, který může být později rekonstruován překrytím tabulky copy-on-write na vrcholu aktuální LV. Pokud správa svazku nepodporuje jak tenké zajišťování, tak zahození, jakmile je LE v počátečním svazku zapsána, je trvale uložena ve svazku snímků. Pokud byl objem snímku vytvořen menší než jeho původ, což je běžná praxe, může se stát, že snímek nebude funkční.

Snapshots can be useful for backing up self-consistent versions of volatile data such as table files from a busy database, or for rolling back large changes (such as an operating system upgrade) in a single operation. Snapshoty mají podobný efekt jako vykreslení úložiště klidový a jsou podobné stínová kopie Služba (VSS) v systému Microsoft Windows.

Některé založené na Linuxu Živá CD také používejte snímky k simulaci přístupu pro čtení a zápis pouze pro čtení optický disk.

Implementace

ProdejcePředstaveno vSprávce svazkuPřidělte kdekoli[A]MomentkyRAID 0RAID 1RAID 5RAID 10Tenké zajišťováníPoznámky
IBMAIX 3.0 (1989)Správce logických svazkůAnoAno[b]AnoAnoNeAno[C]Odkazuje na PE jako PP (fyzické oddíly) a na LE jako LP (logické oddíly). Nemá mechanismus snímku kopírování při zápisu; vytváří snímky zmrazením jednoho svazku zrcadlového páru.
Hewlett PackardHP-UX 9.0HP Logical Volume ManagerAnoAnoAnoAnoNeAno
FreeBSDVinum Volume ManagerAnoAno[d]AnoAnoAnoAnoRychlý souborový systém FreeBSD (UFS) podporuje snímky.
FreeBSDZFSAnoAnoAnoAnoAnoAnoAnoSouborový systém s integrovanou správou svazků
NetBSDSprávce logických svazkůAnoNeAnoAnoNeNeNetBSD od verze 6.0 podporuje vlastní re-implementaci Linux LVM. Opětovná implementace je založena na ovladači mapovače zařízení s licencí BSD a jako část uživatelského prostoru LVM používá port lvm nástrojů Linuxu. Není potřeba podporovat RAID5 v LVM kvůli nadřazenému subsystému RABSFrame NetBSD.
NetBSDZFSAnoAnoAnoAnoAnoAnoAnoSouborový systém s integrovanou správou svazků
NetBSD Foundation, Inc.NetBSD § 5.0 (2009)bioctl arcmsr[1]NeNeAno[2]Ano[2]Ano[2]Ano[2]bioctl na NetBSD lze použít jak pro údržbu, tak pro inicializaci hardwarového pole RAID, i když inicializaci (prostřednictvím BIOCVOLOPY ioctl ) je od roku 2019 podporován pouze jedním ovladačem - arcmsr (4)[1][2]; softwarový RAID je podporován samostatně prostřednictvím RAIDframe[3][4] a ZFS
Projekt OpenBSDOpenBSD 4.2 (2007)bioctl měkký strach[5]AnoNeAnoAnoAnoAnobioctl na OpenBSD lze použít pro údržbu hardwarového pole RAID i pro inicializaci a údržbu softwarového pole RAID
Linux 2.2Logical Volume Manager verze 1AnoAnoAnoAnoNeNe
Linux 2.4Enterprise Volume Management SystemAnoAnoAnoAnoAnoNe
Linux 2.6 a vyššíLogical Volume Manager verze 2AnoAnoAnoAnoAnoAnoAno
Linux 2.6 a vyššíBtrfsAnoAnoAnoAnoAno (není stabilní)AnoN / ASouborový systém s integrovanou správou svazků
Křemíková grafikaIRIX nebo LinuxXVM Volume ManagerAnoAnoAnoAnoAno
Sun MicrosystemsSunOSManažer svazku Solaris (byl Solstice DiskSuite ).NeNeAnoAnoAnoAnoOdkazuje na PV jako svazky (které lze kombinovat s primitivy RAID0, RAID1 nebo RAID5 do větších svazků), na LV jako měkké oddíly (což jsou souvislé rozsahy umístěné kdekoli na svazcích, ale které nemohou překlenout více svazků) a na VG jako disk sady.
Sun MicrosystemsSolaris 10ZFSAnoAnoAnoAnoAnoAnoAnoSouborový systém s integrovanou správou svazků
ilumosZFSAnoAnoAnoAnoAnoAnoAnoSouborový systém s integrovanou správou svazků
Veritas[E]Cross-OSVeritas Volume Manager (VxVM)AnoAnoAnoAnoAnoAnoOdkazuje na LV jako objemy, pro VGs as skupiny disků; má volané proměnné velikosti PE subdisky a LE volali plexy.
MicrosoftWindows 2000 a novější operační systémy založené na NTSprávce logických diskůAnoAno[F]AnoAnoAnoNeNeNemá koncept PE nebo LE; může pouze RAID0, RAID1, RAID5 nebo zřetězit diskové oddíly do větších svazků; souborové systémy musí zahrnovat celé svazky.
Windows 8Úložné prostory[6]AnoAnoNeAnoAnoNeAnoLogika vyšší úrovně než RAID1 a RAID5 - více úložných prostorů zahrnuje více disků různé velikosti, úložné prostory jsou odolné vůči fyzickému selhání buď se zrcadlením (alespoň 2 disky) nebo prokládanou paritou (alespoň 3 disky), správou disků a obnovou dat je plně automatický
Windows 10Úložné prostoryAnoAnoAnoAnoAnoAnoAnoRAID 10 se nazývá zrcadlení disku
červená čepiceLinux 4.14 a vyššíZdarma[7]AnoAnoNeNeNeNeAnoPodpora RAID plánovaná ve verzi 2.0 [8]
JablkoMac OS X LionZákladní úložištěAno[9]NeNeNeNeNeNeV současné době se používá při implementaci Lionu FileVault, aby bylo možné šifrování celého disku, stejně jako Fusion Drive, což je pouze multi-PV LVG.

Snímky zpracovává Stroj času; Softwarový RAID poskytuje AppleRAID. Oba jsou oddělené od Core Storage.

Nevýhody

Logické objemy mohou trpět vnější fragmentace když podkladová úložná zařízení nepřidělují své PE souvisle. To může snížit I / O výkon na pomalu vyhledávaných médiích, jako jsou magnetické disky a další rotační média. Manažeři svazků, kteří používají PE s pevnou velikostí, však obvykle činí PE relativně velké (například Linux LVM používá ve výchozím nastavení 4 MB) amortizovat náklady těchto hledají.

S implementacemi, které jsou pouze pro správu svazků, jako je Základní úložiště a Linux LVM, oddělením a odebráním správy svazků ze souborového systému ztrácí schopnost snadno rozhodovat o úložišti pro konkrétní soubory nebo adresáře. Například pokud má být určitý adresář (ale ne celý systém souborů) trvale přesunut na rychlejší úložiště, je třeba projít jak rozložení systému souborů, tak podkladovou vrstvu správy svazků. Například v systému Linux by bylo nutné ručně určit posunutí obsahu souboru v systému souborů a poté ručně pvmove rozsahy (spolu s daty nesouvisejícími s tímto souborem) na rychlejší úložiště. Implementace správy svazků a souborů ve stejném subsystému, namísto toho, aby byly implementovány jako samostatné subsystémy, teoreticky zjednodušuje celkový proces.

Poznámky

  1. ^ Označuje, zda správce svazku umožňuje růst LV a rozpětí na jakýkoli PV ve VG
  2. ^ Snímky JFS2
  3. ^ AIX 5.1
  4. ^ Snímky UFS
  5. ^ Produkt třetí strany, dostupný pro Windows a mnoho dalších Unixový Operační systémy
  6. ^ Windows Server 2003 a později

Viz také


Reference

  1. ^ A b Juan Romero Pardines (2007/2008); David Gwynne (2006). „arcmsr - Areca Technology Corporation SATA / SAS RAID controller“. Příručka rozhraní jádra NetBSD. NetBSD. Shrnutí ležel.
  2. ^ A b C d E Juan Romero Pardines (2007/2008); David Gwynne (2006). „arcmsr.c § arc_bio_volops“. Křížový odkaz BSD. NetBSD. Shrnutí ležel.
  3. ^ NetBSD Foundation, Inc. (1998); Carnegie-Mellon University (1995). "raid - ovladač disku RAIDframe". Příručka rozhraní jádra NetBSD. NetBSD. Shrnutí ležel.
  4. ^ NetBSD Foundation, Inc. (1998); Carnegie-Mellon University (1995). "raidctl - konfigurační nástroj pro ovladač disku RAIDframe". Příručka správce systému NetBSD. NetBSD. Shrnutí ležel.
  5. ^ Marco Peereboom; Todd T. Fries (2007). "softraid - softwarový RAID". Příručka ovladačů zařízení. OpenBSD. Shrnutí ležel.
  6. ^ „Blogy MSDN - Building Windows 8: Virtualizing Storage for Scale, Resiliency, and Efficiency“. Blogs.MSDN.com.
  7. ^ „Stratis úložiště“. Stratis-storage.github.io. Citováno 2019-08-05.
  8. ^ „Stratis Software Design: Verze 1.0.0 ∗“ (PDF). 27. září 2018. Citováno 2019-08-05.
  9. ^ "manuálová stránka diskutil sekce 8". ManPagez.com. Citováno 2011-10-06.
  10. ^ Gotchas, btrfs Wiki, vyvoláno 2017-04-24

Zdroje

externí odkazy