Управление логическими томами

В компьютерной памяти, управление логическими томами или LVM предоставляет метод распределения пространства на запоминающих устройствах, который является более гибким, чем обычные схемы разделения для хранения томов. В частности, диспетчер томов может объединять, чередовать вместе или иным образом объединять разделы (или блочные устройства в целом) в более крупные виртуальные разделы, которые администраторы могут изменять размер или перемещать, потенциально без прерывания использование системы.

Управление томами представляет собой лишь одну из многих форм виртуализации хранилища ; его реализация происходит на уровне в стеке драйвера устройства операционной системы (ОС) (в отличие от устройств хранения или в сети).

• 1 Дизайн
• 2 Концепции
  • 2.1 Гибридный том
  • 2.2 Снимки
• 3 Реализации
• 4 Недостатки
• 5 Примечания
• 6 См. Также
• 7 Ссылки
• 8 Источники
• 9 Внешние ссылки

Большинство реализаций менеджеров томов имеют одинаковую базовую структуру. Они начинаются с физических томов (PV), которые могут быть либо жесткими дисками, жесткими дисками разделами, или номерами логических устройств (LUN) <63.>внешнего запоминающего устройства. Управление томами рассматривает каждый PV как состоящий из последовательности блоков, называемых физическими экстентами (PE). Некоторые менеджеры томов (например, в HP-UX и Linux) имеют PE одинакового размера; другие (например, в Veritas ) имеют PE переменного размера, которые можно разбивать и объединять по желанию.

Обычно PE просто взаимно однозначно сопоставляют логические экстенты (LE). При зеркалировании несколько PE отображаются на каждый LE. Эти PE взяты из группы физических томов (PVG), набора PV одинакового размера, которые действуют аналогично жестким дискам в массиве RAID1. Группы PVG обычно располагаются так, что они размещаются на разных дисках или шинах данных для максимальной избыточности.

Система объединяет LE в группу томов (VG). Затем объединенные в пул LE могут быть объединены в разделы виртуального диска, называемые логическими томами или LV. Системы могут использовать LV как необработанные блочные устройства точно так же, как разделы диска: создавая на них монтируемые файловые системы или используя их в качестве хранилища swap.

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 хранения 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.

Гибридный том

A гибридный том - это любой том, который намеренно и непрозрачно использует 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 для этой цели можно использовать bcache или dm-cache, а в OS X можно использовать Fusion Drive. ZFS также реализует эту функциональность на уровне файловой системы, позволяя администраторам настраивать многоуровневое кэширование чтения / записи.

Гибридные тома представляют собой концепцию, аналогичную гибридным накопителям, которые также сочетают в себе твердотельные накопители и вращающиеся магнитные носители.

Моментальные снимки

Некоторые менеджеры томов также реализуют снимки, применяя копирование при записи к каждому LE. В этой схеме диспетчер томов копирует LE в таблицу копирования при записи непосредственно перед его 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 сброс, после записи в LE в исходном томе 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. Моментальные снимки имеют тот же эффект, что и рендеринг хранилища в состоянии покоя, и аналогичны службе теневого копирования (VSS) в Microsoft Windows.

Некоторые Live CD на базе Linux также используют моментальные снимки для имитации доступа для чтения и записи к доступному только для чтения оптическому диску.

Логические тома могут страдать от внешней фрагментации, когда базовые устройства хранения не выделяют 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 использует по умолчанию 4 МБ), чтобы амортизировать стоимость этих поисков.

В реализациях, предназначенных исключительно для управления томами, таких как Core Storage и Linux LVM, отделение и абстрагирование управления томами от файловой системы теряет возможность легко принимать решения о хранении для конкретных файлов или каталоги. 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 pvmoveэкстенты (вместе с данными, не относящимися к этому файлу) к более быстрому хранению. Реализация управления томами и файлами в рамках одной подсистемы вместо того, чтобы реализовывать их как отдельные подсистемы, теоретически упрощает общий процесс.

• Виртуализация хранилища
• Диспетчер логических дисков (LDM)
• Диспетчер логических томов (Linux)
• Устройство сопоставления
• Моментальный снимок (компьютерное хранилище)
• Btrfs (имеет свои собственные «снимки», которые отличаются, но использование снимков LVM для btrfs приводит к потере обеих копий)
• ZFS

.

• Льюис, AJ, Logical Volume Manager HOWTO.
• HP-UX 11: страница руководства lvm (7), Hewlett-Packard, 1996.
• Vanel, Laurent; 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.
• Руководство администратора администратора тома XVM, Silicon Graphics, 1999, заархивировано из исходного 03 марта 2016 г., получено 17 марта 2020 г..
• Руководство администратора Solaris Volume Manager, Sun Microsystems, 2003, заархивировано из оригинального 15 июля 2007 г., извлечено 09 июля 2007 г..
• Shadowcopy (2003), Сравнительная матрица из Windows LDM и Veritas Volume Manager (PDF), Symantec Corporation
• Крис Гибсон (2010), Использование моментальных снимков JFS2 в AIX 6.1, IBM.

• Видео-статья о том, как создавать LVM в Linux