Logická správa svazků - Logical volume management

V ukládání počítače , logické řízení hlasitosti nebo LVM poskytuje způsob přidělování prostoru na velkokapacitních paměťových zařízení, které je pružnější než u běžných oddělovacích systémů na objemech obchodů. Zejména, manažer objem může zřetězit, proužek dohromady, nebo jinak kombinovat oblastí (nebo bloková zařízení obecně) do větších virtuální oblasti, které mohou správci Změna velikosti nebo pohybu, a případně i bez přerušení používání systému.

Správa svazků představuje pouze jednu z mnoha forem virtualizace úložiště ; jeho implementace probíhá ve vrstvě v zásobníku ovladačů zařízení operačního systému (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 fyzickými svazky (PV), což mohou být buď pevné disky , oddíly pevného disku nebo čísla logických jednotek (LUN) externího úložného zařízení. Správa svazku považuje každý PV za složený ze sekvence bloků nazývaných fyzické rozsahy (PE). Někteří správci svazků (například v HP-UX a Linux) mají PE jednotné velikosti; jiní (například ve Veritasu ) mají PE s proměnnou velikostí, které lze libovolně rozdělit a sloučit.

Za normálních okolností PE jednoduše mapují jeden na jednoho do logických rozsahů (LE). Se zrcadlením se více PE mapuje ke každému LE. Tyto PE jsou čerpány ze skupiny fyzických svazků (PVG), sady PV stejné velikosti, které fungují podobně jako pevné disky v poli RAID1. PVG jsou obvykle rozloženy tak, aby byly umístěny na různých discích nebo datových sběrnicích pro maximální redundanci.

Systém seskupuje LE do skupiny svazků (VG). Sdružené LE mohou být poté zřetězeny společně do oddílů virtuálních disků nazývaných logické svazky nebo LV . Systémy mohou používat LV jako surová bloková zařízení, stejně jako diskové oddíly: vytvářejí na nich připojitelné souborové systémy nebo je používají jako odkládací úložiště.

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 ani překlenout různé VG (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 je 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

Objem hybridní je svazek, který záměrně a opaquely využívá dvě 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 lze pro tento účel použít bcache nebo dm-cache , zatímco Fusion Drive lze použít v OS X. ZFS také implementuje tuto funkci na úrovni systému souborů tím, že umožňuje správcům konfigurovat víceúrovňové ukládání do mezipaměti pro čtení a zápis.

Hybridní svazky představují podobný koncept jako hybridní disky , které také kombinují úložiště v pevné fázi a rotační magnetická média.

Snímky

Někteří správci svazků také implementují snímky aplikací copy-on-write na každý LE. V tomto schématu správce svazků zkopíruje LE do tabulky copy-on-write těsně před zápisem . Tím se zachová stará verze LV, snímek, který lze později rekonstruovat překrytím tabulky copy-on-write na vrcholu aktuální LV. Pokud správa svazku nepodporuje jak tenké zřizování, 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. Snímky mají podobný účinek jako vykreslení úložiště v klidu a jsou podobné službě stínové kopie (VSS) v systému Microsoft Windows.

Některé živé disky CD založené na systému Linux také používají snímky k simulaci přístupu pro čtení a zápis na optický disk jen pro čtení .

Implementace

Prodejce Představeno v Správce svazku Přidělte kdekoli Snímky RAID 0 RAID 1 RAID 5 RAID 10 Tenké zajišťování Poznámky
IBM AIX 3.0 (1989) Správce logických svazků Ano Ano Ano Ano Ne Ano 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 Packard HP-UX 9.0 HP Logical Volume Manager Ano Ano Ano Ano Ne Ano
FreeBSD Vinum Volume Manager Ano Ano Ano Ano Ano Ano Rychlý souborový systém FreeBSD (UFS) podporuje snímky.
FreeBSD ZFS Ano Ano Ano Ano Ano Ano Ano Souborový systém s integrovanou správou svazků
NetBSD Správce logických svazků Ano Ne Ano Ano Ne Ne NetBSD od verze 6.0 podporuje vlastní re-implementaci Linux LVM. Reimplementace je založena na ovladači mapovače zařízení s licencí BSD a jako část uživatelského prostoru LVM používá port lvm nástrojů Linux. Není potřeba podporovat RAID5 v LVM kvůli nadřazenému subsystému RABSFrame NetBSD.
NetBSD ZFS Ano Ano Ano Ano Ano Ano Ano Souborový systém s integrovanou správou svazků
NetBSD Foundation, Inc. NetBSD § 5.0 (2009) bioctl arcmsr Ne Ne Ano Ano Ano Ano bioctl na NetBSD lze použít jak pro údržbu, tak pro inicializaci hardwarového pole RAID, ačkoli inicializaci (prostřednictvím BIOCVOLOPS ioctl ) podporuje od roku 2019 pouze jeden ovladač - arcmsr(4) ; softwarový RAID je podporován samostatně prostřednictvím RAIDframe a ZFS
Projekt OpenBSD OpenBSD 4.2 (2007) bioctl softraid Ano Ne Ano Ano Ano Ano bioctl na OpenBSD lze použít pro údržbu hardwarového pole RAID i pro inicializaci a údržbu softwarového pole RAID
Linux 2.2 Logical Volume Manager verze 1 Ano Ano Ano Ano Ne Ne
Linux 2.4 Enterprise Volume Management System Ano Ano Ano Ano Ano Ne
Linux 2.6 a vyšší Logical Volume Manager verze 2 Ano Ano Ano Ano Ano Ano Ano
Linux 2.6 a vyšší Btrfs Ano Ano Ano Ano Ano (není stabilní) Ano N / A Souborový systém s integrovanou správou svazků
Křemíková grafika IRIX nebo Linux XVM Volume Manager Ano Ano Ano Ano Ano
Sun Microsystems SunOS Manažer svazku Solaris (byl Solstice DiskSuite ). Ne Ne Ano Ano Ano Ano Odkazuje 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 Microsystems Solaris 10 ZFS Ano Ano Ano Ano Ano Ano Ano Souborový systém s integrovanou správou svazků
ilumos ZFS Ano Ano Ano Ano Ano Ano Ano Souborový systém s integrovanou správou svazků
Veritas Cross-OS Veritas Volume Manager (VxVM) Ano Ano Ano Ano Ano Ano Odkazuje na LV jako svazky , na VG jako skupiny disků ; má variabilně-velké PES s názvem subdisks a Les volal plex .
Microsoft Windows 2000 a novější operační systémy založené na NT Správce logických disků Ano Ano Ano Ano Ano Ne Ne Nemá koncept PE nebo LE; může pouze RAID0, RAID1, RAID5 nebo zřetězit diskové oddíly do větších svazků; souborové systémy musí zahrnovat celé svazky.
Windows 8 Úložné prostory Ano Ano Ne Ano Ano Ne Ano Logika vyšší úrovně než RAID1 a RAID5 - více úložných prostorů zahrnuje více disků různých velikostí, 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 10 Úložné prostory Ano Ano Ano Ano Ano Ano Ano RAID 10 se nazývá zrcadlení disku
červená čepice Linux 4.14 a vyšší Zdarma Ano Ano Ne Ne Ne Ne Ano Podpora RAID plánovaná ve verzi 2.0
Jablko Mac OS X Lion Základní úložiště Ano Ne Ne Ne Ne Ne Ne V současné době se používá při implementaci Lion FileVault , aby bylo možné šifrování celého disku , stejně jako Fusion Drive , což je pouze multi-PV LVG.

Snapshoty zpracovává Time Machine ; Softwarový RAID poskytuje AppleRAID. Oba jsou oddělené od Core Storage.

Nevýhody

Logické svazky mohou trpět externí fragmentací, 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), aby amortizoval náklady na tyto snahy.

S implementacemi, které jsou pouze správou svazků, jako je Core Storage a Linux LVM, ztrácí oddělení a oddělování správy svazků ze systému souborů schopnost snadno provádět rozhodnutí 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 manuálně pvmove rozsahy (spolu s daty nesouvisejícími s tímto souborem) rychlejšího úložiště. Implementace správy svazků a souborů ve stejném subsystému, místo aby byly implementovány jako samostatné subsystémy, teoreticky zjednodušuje celkový proces.

Poznámky

Viz také


Reference

Zdroje

externí odkazy