В компьютерном хранилище управление логическими томами или LVM обеспечивает метод распределения пространства на устройствах массового хранения , который является более гибким, чем обычные схемы разбиения на разделы для хранения томов. В частности, менеджер томов может объединять, чередовать или иным образом объединять разделы (или блочные устройства в целом) в более крупные виртуальные разделы, которые администраторы могут изменять размер или перемещать, потенциально не прерывая использование системы.
Управление томами представляет собой лишь одну из многих форм виртуализации хранения данных ; ее реализация происходит на уровне стека драйверов устройств операционной системы (ОС) (в отличие от устройств хранения данных или сети).
Большинство реализаций менеджеров томов имеют одинаковую базовую конструкцию. Они начинаются с физических томов (PV), которые могут быть либо жесткими дисками , разделами жесткого диска , либо логическими номерами устройств (LUN) внешнего устройства хранения. Управление томами рассматривает каждый PV как состоящий из последовательности фрагментов, 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 разделять и объединять по желанию.
Обычно PE просто сопоставляются один к одному с логическими экстентами (LE). При зеркалировании несколько PE сопоставляются с каждым LE. Эти PE извлекаются из группы физических томов (PVG), набора PV одинакового размера, которые действуют аналогично жестким дискам в массиве RAID1. PVG обычно размещаются таким образом, чтобы они находились на разных дисках или шинах данных для максимальной избыточности.
Система объединяет LE в группу томов (VG). Объединенные LE затем можно объединить в виртуальные дисковые разделы, называемые логическими томами или LV . Системы могут использовать LV как необработанные блочные устройства, как и дисковые разделы: создавая на них монтируемые файловые системы или используя их в качестве хранилища подкачки .
Чередующиеся логические тома выделяют каждый последующий LE из отдельного физического тома; в зависимости от размера LE это может повысить производительность при больших последовательных чтениях за счет использования совокупной пропускной способности чтения нескольких физических томов.
Администраторы могут увеличивать LV (путем объединения большего количества LE) или уменьшать их (путем возвращения LE в пул). Объединенные LE не обязательно должны быть смежными. Это позволяет увеличивать LV без необходимости перемещения уже выделенных LE. Некоторые менеджеры томов позволяют изменять размер LV в любом направлении в режиме онлайн. Изменение размера LV не обязательно изменяет размер файловой системы на нем; оно просто изменяет размер содержащего его пространства. Рекомендуется файловая система, размер которой можно изменять в режиме онлайн, поскольку она позволяет системе корректировать свое хранилище «на лету», не прерывая работу приложений.
PV и LV не могут совместно использоваться или охватывать различные VG (хотя некоторые менеджеры томов могут разрешать перемещать их по желанию между VG на одном хосте). Это позволяет администраторам удобно переводить VG в режим онлайн, переводить их в режим офлайн или перемещать их между хост-системами как единую административную единицу.
VG могут увеличивать свой пул хранения, поглощая новые PV или сокращая его, изымая из PV. Это может включать перемещение уже выделенных LE из PV. Большинство менеджеров томов могут выполнять это перемещение в режиме онлайн; если базовое оборудование поддерживает горячее подключение, это позволяет инженерам обновлять или заменять хранилище без простоя системы.
Гибридный том — это любой том, который намеренно и непрозрачно использует два отдельных физических тома. Например, рабочая нагрузка может состоять из случайных поисков, поэтому SSD может использоваться для постоянного хранения часто используемых или недавно записанных данных, в то время как вращающиеся магнитные носители большей емкости используются для долгосрочного хранения редко используемых данных. В Linux для этой цели могут использоваться bcache или dm-cache , в то время как Fusion Drive может использоваться в OS X. ZFS также реализует эту функциональность на уровне файловой системы , позволяя администраторам настраивать многоуровневое кэширование чтения/записи.
Гибридные тома представляют собой концепцию, схожую с гибридными дисками , которые также объединяют твердотельные накопители и вращающиеся магнитные носители.
Некоторые менеджеры томов также реализуют моментальные снимки , применяя копирование при записи к каждому LE. В этой схеме менеджер томов копирует LE в таблицу копирования при записи непосредственно перед записью. Это сохраняет старую версию LV, снимок, который может быть позже восстановлен путем наложения таблицы копирования при записи поверх текущего LV. Если управление томами не поддерживает как тонкое выделение ресурсов, так и отбрасывание, после записи LE в исходном томе он навсегда сохраняется в томе снимка. Если том снимка был сделан меньше его исходного, что является обычной практикой, это может сделать снимок неработоспособным.
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. Снимки имеют тот же эффект, что и приведение хранилища в состояние покоя , и похожи на службу теневого копирования (VSS) в Microsoft Windows.
Некоторые Live CD на базе Linux также используют моментальные снимки для имитации доступа для чтения и записи к оптическому диску, доступному только для чтения .
Логические тома могут страдать от внешней фрагментации , когда базовые устройства хранения не размещают свои PE последовательно. Это может снизить производительность ввода-вывода на носителях с медленным поиском, таких как магнитные диски и другие вращающиеся носители. Однако менеджеры томов, использующие PE фиксированного размера, обычно делают PE относительно большими (например, Linux LVM использует 4 МБ по умолчанию), чтобы амортизировать стоимость этих поисков.
В реализациях, которые являются исключительно управлением томами, такими как Core Storage и Linux LVM, отделение и абстрагирование управления томами от файловой системы теряет возможность легко принимать решения о хранении для отдельных файлов или каталогов. Например, если определенный каталог (но не вся файловая система) должен быть навсегда перемещен в более быстрое хранилище, необходимо пройти как по структуре файловой системы, так и по базовому уровню управления томами. Например, в Linux необходимо вручную определить смещение содержимого файла в файловой системе, а затем вручную переместить pvmoveэкстенты (вместе с данными, не связанными с этим файлом) в более быстрое хранилище. Реализация управления томами и файлами в одной подсистеме вместо их реализации в качестве отдельных подсистем делает весь процесс теоретически проще.
{{cite web}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка ){{cite web}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка ){{cite web}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка ){{cite web}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )