В компьютерном хранилище управление логическими томами или LVM обеспечивает более гибкий метод распределения пространства на устройствах хранения данных , чем традиционные схемы разделения для хранения томов. В частности, диспетчер томов может объединять, чередовать или иным образом объединять разделы (или вообще блокировать устройства ) в более крупные виртуальные разделы, размер или перемещение которых администраторы могут изменять, возможно, не прерывая работу системы.
Управление томами представляет собой лишь одну из многих форм виртуализации хранения данных ; его реализация происходит на уровне стека драйверов устройств операционной системы (ОС) (а не внутри устройств хранения или в сети).
Большинство реализаций менеджера томов имеют одинаковую базовую конструкцию. Они начинаются с физических томов (PV), которые могут быть либо жесткими дисками , разделами жесткого диска , либо номерами логических устройств (LUN) внешнего устройства хранения данных. 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 разного размера, которые можно разделить и объединить по желанию.
Обычно PE просто сопоставляют один к одному логические экстенты (LE). При зеркалировании каждому LE сопоставляется несколько PE. Эти PE извлекаются из группы физических томов (PVG), набора физических томов одинакового размера, которые действуют аналогично жестким дискам в массиве RAID1. PVG обычно располагаются на разных дисках или шинах данных для максимальной избыточности.
Система объединяет LE в группу томов (VG). Объединенные в пул LE можно затем объединить в разделы виртуального диска, называемые логическими томами или LV . Системы могут использовать LV как необработанные блочные устройства точно так же, как разделы диска: создавать на них монтируемые файловые системы или использовать их в качестве хранилища подкачки .
Полосатые LV выделяют каждый последующий LE из другого PV; в зависимости от размера LE это может повысить производительность при больших последовательных чтениях за счет использования объединенной пропускной способности чтения нескольких PV.
Администраторы могут увеличивать LV (путем объединения большего количества LE) или сжимать их (путем возврата LE в пул). Объединенные LE не обязательно должны быть смежными. Это позволяет LV расти без необходимости перемещать уже выделенные LE. Некоторые менеджеры томов позволяют изменять размер томов в любом направлении в режиме онлайн. Изменение размера LV не обязательно приводит к изменению размера файловой системы на нем; он просто меняет размер содержащего его пространства. Рекомендуется использовать файловую систему, размер которой можно изменять в режиме онлайн, поскольку она позволяет системе оперативно настраивать объем хранилища, не прерывая работу приложений.
PV и LV не могут быть разделены между разными виртуальными группами или охватывать их (хотя некоторые менеджеры томов могут разрешать их произвольное перемещение между виртуальными группами на одном и том же хосте). Это позволяет администраторам удобно подключать группы VG к сети, отключать их или перемещать между хост-системами как единую административную единицу.
VG 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 томов могут выполнить это перемещение онлайн; если базовое оборудование поддерживает горячую замену, 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 случайного поиска, поэтому твердотельный накопитель можно использовать для постоянного хранения часто используемых или недавно записанных данных, а вращающиеся магнитные носители большей емкости можно использовать для долгосрочного хранения редко необходимых данных. В Linux для этой цели можно использовать bcache или dm-cache , а в OS X — Fusion Drive . ZFS также реализует эту функциональность на уровне файловой системы , позволяя администраторам настраивать многоуровневое кэширование чтения/записи.
Гибридные тома представляют собой ту же концепцию, что и гибридные диски , которые также сочетают в себе твердотельное хранилище и вращающиеся магнитные носители.
Некоторые менеджеры томов также реализуют моментальные снимки , применяя копирование при записи к каждому LE. В этой схеме диспетчер томов копирует LE в таблицу копирования при записи непосредственно перед записью. При этом сохраняется старая версия LV, моментальный снимок, который позже может быть восстановлен путем наложения таблицы копирования при записи поверх текущего LV. Если управление томами не поддерживает как тонкое выделение ресурсов, так и удаление, после записи LE в исходном томе он навсегда сохраняется в томе моментального снимка. Если том снимка был меньше 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 крупных изменений (например, обновления операционной системы) за одну операцию. Снимки имеют тот же эффект, что и отрисовка состояния хранилища , и аналогичны службе теневого копирования (VSS) в Microsoft Windows.
Некоторые Live CD на базе Linux также используют снимки для имитации доступа для чтения и записи к оптическому диску, доступному только для чтения .
Логические тома могут страдать от внешней фрагментации , если базовые устройства хранения не распределяют 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 по умолчанию использует 4 МБ), чтобы амортизировать затраты на эти поиски.
В реализациях, которые осуществляют исключительно управление томами, таких как Core Storage и Linux LVM, разделение и абстрагирование управления томами от файловой системы теряет возможность легко принимать решения о хранении для конкретных файлов или каталогов. Например, если определенный каталог (но не вся файловая система) должен быть окончательно перемещен в более быстрое хранилище, необходимо просмотреть как структуру файловой системы, так и базовый уровень управления томами. Например, в Linux потребуется вручную определить смещение содержимого файла в файловой системе, а затем вручную передать pvmoveэкстенты (вместе с данными, не связанными с этим файлом) в более быстрое хранилище. Реализация управления томами и файлами в одной подсистеме, а не в виде отдельных подсистем, теоретически упрощает общий процесс.
{{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 )