Logisk volumbehandling

Image
Logisk volumbehandling

The Logical Volume Manager ( LVM ) er en partisjon ordning som brukes hovedsakelig i Unix og Linux miljøet og gir et abstraksjonsnivå mellom harddisker , partisjoner og filsystemer . Med LVM er det mulig å lage dynamisk foranderlige partisjoner ( Logical Volumes , LV for kort ), som også kan strekke seg over flere harddisker. Størrelsen på disse virtuelle databærerne kan fortsatt endres etter at et filsystem er opprettet, selv om data allerede er lagret i det.

Både navnet LVM og implementeringen under Linux har sitt utspring i AIX og er avledet av det. Det ble senere en del av OSF / 1, og andre vedtok det også.

Programvarearkitektur

Begrepet "manager" er litt misvisende, fordi Logical Volume Manager egentlig består av to komponenter: et administrasjonsnivå (manager) med CLI og / eller GUI og en driver integrert i kjernen , som implementerer den faktiske implementeringen. LVM kombinerer harddisker eller partisjoner ( fysisk volum , PV) i et basseng ( volumgruppe , VG) som LV "partisjoner" (de logiske volumene , LV) kan be om dynamisk . På disse logiske volumene er filsystemer opprettet. Under Windows tilsvarer dette omtrent de "dynamiske databærerne" som har vært tilgjengelige siden Windows 2000.

En volumgruppe kan utvides ved å legge til fysiske volumer , og logiske volumer kan strekke seg over flere fysiske volumer i volumgruppen. Dette betyr at et logisk volum kan være mange ganger større enn den største harddisken i systemet.

De viktigste fordelene med LVM sammenlignet med tradisjonell statisk partisjonering av harddisker er muligheten for senere å kunne forstørre et filsystem. For dette formålet utvides volumgruppene, som også senere kan utvides, ved å legge til fysiske volumer (harddisker). Den ekstra lagringsplassen som nå er tilgjengelig, kan deretter tildeles de logiske volumene, som også kan utvides på et senere tidspunkt etter behov. Filsystemet må deretter utvides til å omfatte den nylig tilgjengelige lagringsplassen - selv om dette ikke er mulig retrospektivt med alle filsystemer uten problemer. Under de fleste operativsystemer kan et logisk volum og filsystemet som er opprettet på det, også forstørres under drift uten at applikasjonene som kjører på det blir svekket av utvidelsen.

I prinsippet er det ikke nødvendig å holde en nøyaktig oversikt over de fysiske volumene som et logisk volum er lokalisert på, fordi fordelingen til de fysiske volumene innenfor en volumgruppe utføres automatisk av LVM. I ytelseskritiske applikasjoner kan det imidlertid sikres at samtidig disktilgang distribueres til forskjellige fysiske volumer for å optimalisere bevegelsen til lese- og skrivehodene. I tillegg er det vanlig praksis å kontrollere fordelingen på en slik måte at et logisk volum ikke fordeles på for mange fysiske volumer. Dette kan begrense effekten av harddiskfeil. LVM har vanligvis tilsvarende kommandoer for å kontrollere og endre distribusjonen av dataene på de fysiske volumene under drift.

RAID-støtte gjennom LVM

Mange LVM-er støtter organisasjonen av de logiske volumene som et RAID- nettverk, slik at dataene kan beskyttes mot disksvikt eller tilgang akselereres. Som regel implementerer operativsystemprodusentene bare felles administrasjonsfunksjoner som styrer de stort sett uavhengige volumansvarlige og programvare raid implementeringer. Begrepet software raid (også kalt SoftRAID ) kommer av det faktum at denne prosedyren fungerer uten ekstra maskinvare. Avhengig av system støttes vanligvis RAID 0 (striping, ingen beskyttelse mot disksvikt) og RAID 1 (mirroring, mirroring). I noen mer erfarne implementeringer støtter LVM også RAID 5 ( redundans gjennom paritetsdannelse ). Siden sistnevnte også krever betydelig datakapasitet, er det bare mulig med tilstrekkelig utstyrte systemer. I noen systemer (f.eks. HP-UX eller Linux ) er programvare RAID og LVM valgfrie utvidelser og kan installeres og brukes helt uavhengig av hverandre. Noen produsenter lisensierer derfor volumadministrasjon og RAID (speiling og / eller RAID 5) hver for seg.

ZFS integrert i Solaris og gratis btrfs viser en merkbart annen, men også kritisert, tilnærming . Begge implementerer en kombinasjon av et høyt utviklet filsystem med LVM og programvare RAID i ett stykke. RAID-delsystemet integrert i filsystemet gir fordelen over klassiske maskinvare- eller programvare raid-implementeringer, for eksempel at det integrerte RAID-systemet kan skille mellom okkuperte og ledige datablokker og dermed bare okkupert diskplass når rekonstruksjon av et raidvolum må speiles, noe som resulterer i enorme tidsbesparelser i tilfelle skade, spesielt når det gjelder dårlig fylte filsystemer.

Differensiering mellom LVM og RAID

Måten en Logical Volume Manager fungerer på og hvordan den fungerer, blandes ofte sammen med et RAID-system. Det er en klar avgrensning her. Ekte RAID-systemer tilbyr alltid redundans (bortsett fra RAID-0) og har derfor alltid en RAID-motor som genererer de ekstra datastrømmene som kreves for redundans. De vanligste motorvariantene er dataduplisering med RAID 1 og XOR-dannelse med RAID 5 og de fleste andre metoder. Med RAID genereres alltid en betydelig mengde tilleggsdata, og dataoverføringen til RAID-motoren er følgelig en viktig ytelsesfaktor.

Oppgaven til en LVM er å kartlegge fysiske volumer til logiske. En av de vanligste brukssakene er den påfølgende utvidelsen av partisjoner og filsystemer som administreres av LVM. Imidlertid genererer en LVM ingen ekstra datastrømmer; den har heller ingen motor og gir derfor ingen redundans, så den genererer bare minimal beregningsinnsats. Derfor har den praktisk talt ingen innflytelse på ytelsen (selv om enkelte systemer også har RAID 0- utvidelser integrert i LVM-implementeringen ). Hovedoppgaven til LVM er å distribuere datastrømmene fra filsystemene til de respektive fysiske databærerne; det ligner mest på måten en MMU fungerer på . Et RAID-system distribuerer også datastrømmer, men av redundansårsaker genererer det alltid en eller flere ekstra datastrømmer.

Fysiske og logiske omfang

Den fysiske omfanget (også: fysisk partisjon avhengig av implementeringen ) er lagringsenheten der dataene fra volumgruppen er organisert. Størrelsen på et logisk volum tilsvarer alltid et multiplum av størrelsen på en fysisk utstrekning i volumgruppen.

Det logiske omfanget (også implementeringsavhengig: logisk partisjon ) oppsummerer antall speil i LVM som støtter speiling av logiske volumer på flere harddisker. Hvis det er to speilhalver, tilsvarer en logisk utstrekning to fysiske omfang. I LVM-implementeringer som ikke støtter speiling, tilsvarer et logisk omfang alltid nøyaktig en fysisk omfang.

Øyeblikksbilder

Noen implementeringer støtter øyeblikksbilder. Dette er et logisk volum som er knyttet til et annet logisk volum. Før endringer i en fil skrives til det logiske volumet, opprettes en kopi av filen i det logiske volumet. Først da blir endringene skrevet i filen med den faktiske logiske verdien. Dette gjør det enkelt å angre endringer i filer. Hvis du er fornøyd med endringene i filen, sletter du bare kopien i Snapshot Logical Volume. Selvfølgelig har øyeblikksbilder sin pris. Øyeblikksbilder kan ha en betydelig innvirkning på ytelsen til et system. I et testsystem falt for eksempel skrivehastigheten med 500%. Et logisk volum for øyeblikksbilde kan slettes når som helst. De to logiske volumene kan kombineres igjen med kommandoen “lvconvert --merge”. Noen ganger er en omstart nødvendig for dette. Dette er nyttig når du vil eksperimentere med oppsett.

Operativsystemer med LVM-støtte

AIX , HP-UX , Tru64 UNIX
Komplett LVM-støtte med speiling og online utvidelse av logiske volumer. Sistnevnte krever en ekstra lisens under HP-UX (MirrorDisk UX, OnlineJFS) og Tru64 (AdvFS, LSM).
Linux
LVM-implementering (skrevet av Heinz Mauelshagen i 1998), som er sterkt basert på HP-UX når det gjelder drift. Online utvidelse er mulig med blant annet følgende filsystemer: ext2 , ext3 og ext4 , JFS , ReiserFS v3 og XFS . Speiling av de logiske volumene er også mulig og uavhengig av filsystemet som brukes. I tillegg til LVM-implementeringen fra Red Hat (tidligere Sistina), er det også en implementering fra IBM, EVMS , som i tillegg til LVM også støtter nesten alle andre masselagringsoppgaver (partisjonering, RAID, filsystemadministrasjon). Siden kjernen 2.6 har LVM vært basert på enhetskartleggeren .
Solaris
I 1991 ble Online DiskSuite (ODS) presentert som et tilleggsprodukt for SunOS, som deretter ble omdøpt til Solstice DiskSuite (SDS). Fra og med Solaris 8 ble navnet endret igjen til Solaris Volume Manager (SVM) og har vært en del av operativsystemet siden den gang . Fra og med Solaris 10 kan ZFS samlet lagring også brukes. ZFS implementerer en kombinasjon av et høyt utviklet filsystem med LVM og programvare RAID fra en enkelt kilde. Dette betyr at disker eller diskområder tildeles et lagringsbasseng. Filsystemene (ZFS) opprettes direkte i denne lagringsbassenget. Lagringsbasseng og filsystemer kan utvides dynamisk.
IRIX
Både den gamle XLV og den nye XVM LVM leveres med IRIX 6.5, men det kreves en ekstra lisens (plexing-lisens) for å sette opp speil.
OS / 2 , eComStation
Med introduksjonen av JFS i 2000 ble en LVM introdusert samtidig. Styring kan skje gjennom en kommandolinje (CLI) eller gjennom et grafisk brukergrensesnitt (GUI). OS / 2-porten til JFS var grunnlaget for JFS2.
Windows 2000 og nyere
Her tilsvarer den logiske volumadministrasjonen omtrent styring av dynamiske databærere . Den logiske volumadministrasjonen som er integrert i alle nyere versjoner fra fabrikken, krever NTFS- filsystemet . Den støtter speiling og online utvidelse av logiske volumer, som produsenten kaller dynamiske volumer .
FreeBSD , NetBSD , OpenBSD
Vinum eller Gvinum er en LVM som ble inspirert av Veritas Volume Manager , men ikke er basert på den. Den ble opprinnelig utviklet for FreeBSD og er inkludert i leveringsomfanget fra versjon 3.0-RELEASE; nå er det også NetBSD- og OpenBSD-versjoner. Raidnivå 0, 1, 5 og JBOD støttes. Navnet er avledet fra det latinske ordtaket ' i Vino Veritas ' ( Vino er ablativ av Vinum ) og midler, løst oversatt: “Det er sannheten i vin”.
Mac os
En LVM kalt CoreStorage har blitt implementert siden Mac OS X Lion . I utgangspunktet ble bare Apples FileVault (2. generasjon) støttet for full kryptering av harddisken. For OS X Mountain Lion er CoreStorage utvidet til å omfatte lagdeling. Apples såkalte Fusion Drive kobler en SSD og en harddisk til en logisk stasjon, der SSD brukes som et bufferminne.

Annen LVM-støtte

Veritas Volume Manager
Støtte for forskjellige operativsystemer som HP-UX, Linux, Solaris og Windows, inkludert et kommandolinjeorientert og et grafisk grensesnitt. Veritas tilbyr også en Cluster Volume Manager , som muliggjør logisk volumadministrasjon i klynger . Begge volumansvarlige krever lisens.
Oracle Automatic Storage Management (ASM)
Støtte for logiske volumer for Oracle-databaser, inkludert stripestriping og speiling. Dataene distribueres i såkalte striper, ikke basert på datamengden, men i henhold til I / O-belastningen. Denne belastningen lagres og evalueres via et internt lager (Automatic Workload Repository, kort AWR). ASM leveres gratis med Oracle-databaseprogramvaren.

historie

Det har vært LVM-implementeringer for Linux-operativsystemer siden 1997. Den første LVM for Linux ble skrevet av Heinz Mauelshagen fra Sistina Software . Implementeringen av HP-Unix fungerte som en mal. Siden 2002 har det vært et nytt metadataformat med LVM2 med et sett med tilhørende nye kommandolinjeprogrammer. I begynnelsen av arbeidet med kjerneversjonsgrenen 2.5, i tillegg til Enterprise Volume Management System (EVMS) fra IBM, var det en andre implementering av en LVM, som til slutt ble vedtatt for Kernel 2.6. EVMS tilbyr imidlertid mer omfattende muligheter og levde deretter uten sine egne kjernedeler som en brukermodusgrensesnitt til LVM2 og ble til slutt forlatt i 2006.

weblenker

Individuelle bevis

  1. ↑ Sammenligning av dynamisk minne og grunnleggende minne i Windows 2000 og Windows XP
  2. ↑ Ubuntuuser Logical Volume Manager
  3. ↑ Dennis van Dok: LVM2 ytelsesproblemer med øyeblikksbilde
  4. Z Peter Zaitsev: Katastrofe: LVM-ytelse i øyeblikksbildemodus
  5. ↑ ubuntuusers Logical Volume Manager Etter at prosessen er fullført, blir øyeblikksbildet slettet ... den opprinnelige LV og øyeblikksbildet blir slått sammen.
  6. ↑ os2voice.org
  7. ↑ The Vinum Volume Manager - (Tilgang: 24. september 2013)
  8. ↑ arstechnica.com
  9. ↑ blog.fosketts.net
  10. ↑ Forstå Apples Fusion Drive
  11. ↑ haifux.org