Менеджер логических дисков

Реализация менеджера логических томов для Microsoft Windows NT

Logical Disk Manager ( LDM ) — это реализация логического диспетчера томов для Microsoft Windows NT , разработанная Microsoft и Veritas Software . Он был представлен в операционной системе Windows 2000 и поддерживается в Windows XP , Windows Server 2003 , Windows Vista , Windows 7 , Windows 8 , Windows 10 и Windows 11. Оснастка управления дисками на базе MMC ( diskmgmt.msc ) размещает Logical Disk Manager. В Windows 8 и Windows Server 2012 Microsoft отказалась от LDM в пользу Storage Spaces . ^[1]

Logical Disk Manager позволяет сделать тома дисков динамическими , в отличие от стандартного формата базового тома. Базовые тома и динамические тома отличаются по своей способности расширять хранилище за пределы одного физического диска. Базовые разделы ограничены фиксированным размером на одном физическом диске. Динамические тома можно увеличить, включив больше свободного места — либо с того же диска, либо с другого физического диска. (Дополнительную информацию о разнице см. в разделе Базовые и динамические диски и тома ниже.)

Обзор

Базовое хранилище включает в себя разделение диска на основные и расширенные разделы . ^[2] Это путь, по которому пошли все версии Windows, которые полагались на хранилище, управляемое DOS , и диски, отформатированные таким образом, известны как базовые диски. Динамическое хранилище включает в себя использование одного раздела, который покрывает весь диск, а сам диск делится на тома или объединяется с другими дисками для формирования томов, которые по размеру больше, чем один диск. Тома могут использовать любую поддерживаемую файловую систему .

Базовые диски можно обновить до динамических дисков; однако, когда это сделано, диск не может быть легко понижен до базового диска снова. Для выполнения понижения, данные на динамическом диске должны быть сначала скопированы на какое-либо другое устройство хранения. Во-вторых, динамический диск должен быть переформатирован как базовый диск (со стиранием всех данных). Наконец, данные из резервной копии должны быть скопированы обратно на недавно переформатированный базовый диск.

Динамические диски предоставляют возможность программной реализации RAID . Главным недостатком динамических дисков в Microsoft Windows является то, что они могут быть распознаны только определенными операционными системами, такими как Windows 2000 или более поздними версиями (исключая такие версии, как Windows XP Home Edition и Windows Vista Home Basic и Premium ^[3] ), FreeBSD или ядром Linux , начиная с версии 2.4.8.

Динамические диски в Windows предоставляются с использованием баз данных, хранящихся на диске(ах). Тома называются динамическими томами. Возможно иметь 2000 динамических томов на динамический диск, но Microsoft рекомендует максимум 32.

Только серверные версии Windows ( Windows Server ) могут поддерживать функцию RAID5 LDM.

Типы таблиц разделов

^1 На диске, разбитом на разделы с использованием схемы таблицы разделов MBR, метаданные диспетчера логических дисков не хранятся в разделе, а хранятся в области размером 1  МБ в конце диска, которая не назначена ни одному разделу. ^[4] Инструменты разбиения дисков в Windows 2000 и вплоть до Windows 10 не будут использовать эту область для разделов диска, но инструменты в других операционных системах могут. Вышеупомянутое резервирование 1 МБ будет иметь место только на диске, который идентифицируется Windows как «локальный диск», а не как «съемный диск». Таким образом, карта CompactFlash (CF), способная работать в режиме IDE , подключенная к ПК под управлением Windows через порт IDE или мост USB- ATA , например, корпус мобильного жесткого диска, получит это резервирование в отличие от карты, подключенной через обычный USB-кардридер или пассивный 16-битный адаптер CF- PCMCIA , где она не заслуживает этого резервирования.

Базовые и динамические диски и тома

Динамический диск — это фирменный формат Microsoft, разработанный совместно с Veritas. ^{[5] [6]} Базовый том — это том, хранящийся на базовом диске, в то время как динамический том — это том, хранящийся на динамическом диске. Базовые тома и динамические тома различаются по способности расширять хранилище за пределы одного физического диска. Базовые разделы ограничены одним диском, и их размер фиксирован. Динамические тома позволяют регулировать размер и добавлять больше свободного места либо с того же диска, либо с другого физического диска. Чередующиеся тома (RAID 0) и составные тома (SPAN) — это динамические тома, использующие пространство на разных физических дисках. В Windows XP составной том может использовать максимум 32 физических диска. ^[7]

Основные различия между базовыми и динамическими дисками: ^{[8] [9]}

• Динамические диски поддерживают многораздельные тома; базовые диски — нет.
• Windows хранит базовую информацию о разделах диска в реестре, а динамическую информацию о разделах диска — на диске.

Динамические диски позволяют более гибко настраивать конфигурацию без необходимости перезапуска системы. Некоторое пространство в конце диска резервируется программой установки Windows с версией ядра 5.x, чтобы диск не был обновлен до динамического. Резервируемый объем составляет один цилиндр или 1 МБ, в зависимости от того, что больше. Один цилиндр в зависимости от геометрии диска и трансляции может иметь размер до 8 МБ (если быть точным, 512 байт/сектор × 63 сектора/головка × 255 головок/цилиндр = 8225280 байт = 7,844 МиБ), что составляет оставшиеся 8 МБ свободного пространства после того, как установка Windows используется для создания раздела. По совпадению, Solaris 11 оставляет именно этот объем пространства в начале диска. Более того, это неверно, поскольку Windows Vista всегда оставляет 1 МБ, выровненный по границам 2048 секторов, в конце локального диска для целей динамического диска.

Проблемы совместимости

Управление дисками в Windows Vista создает разделы в соответствии с границей выравнивания в 1 МБ , игнорируя предыдущие соглашения, называемые «геометрией диска» или «CHS» . ^[10] Другими словами, Управление дисками в Vista действует так, как будто оно использует нестандартную геометрию CHS из 2048 секторов на дорожку / головку и 1 дорожку/головку на цилиндр (секторы имеют размер 512 байт, поэтому 2048 секторов составляют 1  МБ ).

Проблемы совместимости при использовании границы выравнивания в 1 МБ

• Расширенные таблицы разделов, которые редактируются с помощью Vista Disk Management, не следует редактировать с помощью Windows XP Disk Management. XP Disk Management может удалить эти расширенные разделы без предупреждения. ^[11] Один из способов исправить эти смешанные таблицы разделов — удалить все разделы (перезагрузить или переподключить диск) и использовать только один редактор разделов на диске.
• Возможно, вам не удастся установить XP ^[12] или Windows Server 2003 ^[13] на разделы, созданные с помощью Vista Disk Management.
• Эти выравнивания по 1 МБ игнорируют предыдущие соглашения CHS , такие как регулярные интервалы начала и конца разделов, а также расстояние между расширенными загрузочными записями и их логическими дисками . ^[10]

Другие операционные системы (возможно, программы DOS, используемые программами резервного копирования или восстановления), загрузчики или разделители могут иметь проблемы с просмотром или редактированием разделов, которые не следуют выравниванию CHS. (Как правило, непредсказуемые результаты могут возникнуть при использовании более одного разделителя в одной таблице разделов без проверки выравнивания с помощью таких инструментов, как Ranish Partition Manager . Например, установщики операционных систем обычно начинают с редактора разделов , поэтому может быть важно, чтобы он использовал те же выравнивания, что и предыдущие редакторы разделов, если все разделы не были удалены (и компьютер не был сброшен) перед установкой операционной системы. Изменение в геометрии CHS почти всегда заключается в другом количестве головок на цилиндр, например, 240 вместо 255. Однако в некоторых ситуациях редакторы разделов могут игнорировать этот вид геометрии. «Головка» и «дорожка» означают одно и то же в этом контексте.)

Преимущества использования границы выравнивания в 1 МБ

• Microsoft заявляет, что на дисках с большим сектором , также известных как расширенный формат , существует «проблема производительности» (т. е. проблема), когда начальное смещение первого раздела является «нечетным» числом. Это смещение выравнивания раздела также влияет на диски нового поколения, не обязательно указанные как расширенный формат, такие как SSD- диски. Несоответствие вызывает серьезное ухудшение не только производительности случайной записи, но и производительности последовательной записи (обычно в гораздо меньшей степени).

(Прямая цитата Microsoft): «В более ранних версиях Windows начальным смещением по умолчанию для первого раздела на жестком диске был сектор 0x3F. Поскольку это начальное смещение было нечетным числом, это могло вызвать проблемы с производительностью на дисках с большими секторами из-за несоответствия между разделом и физическими секторами. В Windows Vista начальным смещением по умолчанию обычно будет сектор 0x800». ^[14]

«Начальное смещение» относится к секторам перед разделом. «3F» — шестнадцатеричное значение; в десятичном виде это «63». Это размер одной головки (или «дорожки») в терминах стандартной геометрии CHS . Шестнадцатеричное значение «800» в десятичном виде равно 2048, поэтому это относится к первому МБ пространства от начала диска. Поскольку разделитель(и) Vista использует границу выравнивания в 1 МБ, 1 МБ «зарезервирован» для главной загрузочной записи (MBR) вместо традиционных 63 секторов (31,5 КБ ). Обратите внимание, что MBR имеет размер всего в один сектор, но многие программные пакеты используют эти 63 сектора «свободного пространства» (или любое «свободное пространство», предшествующее разделу) для своих целей. 63 сектора — это минимальное пространство, которое должно быть зарезервировано для MBR или расширенной загрузочной записи (EBR).

Это означает, что если на диске не было разделов при загрузке, раздел был создан с использованием стандартной геометрии CHS (как это будет использоваться большинством редакторов разделов, таких как DOS fdisk, Linux fdisk, Ranish Partition Manager или установочным диском XP), и этот раздел был создан в начале диска, то раздел начнется со 2-й головки. Раздел не мог начинаться с первого сектора, поскольку там находится MBR, поэтому вместо этого он начинает раздел со второй головки. Когда первичные разделы создаются в другом месте (следуя типичному выравниванию геометрии CHS), они начинаются с начала цилиндра.

Если компьютер загружен без определенных разделов, а первый раздел создан с установочным диском Vista, вместо этого будет использоваться выравнивание по 1 МБ. (Разделитель на установочном диске Vista следует выравниванию по 1 МБ, как и Vista Disk Management.) При соблюдении выравнивания по 1 МБ все разделы будут иметь четное смещение (при условии, что на диске не используется другой разделитель).

• Использование границы выравнивания в 1 МБ обеспечивает более безопасное редактирование таблицы разделов с помощью Vista Disk Management.

Таблицы разделов, использующие геометрию CHS (или некоторую смесь выравниваний), могут помешать Vista изменять размер разделов или могут создавать нестандартные таблицы разделов. Например, окончания « расширенных разделов EBR » (тип 0x05 ) могут перекрывать другие разделы, и это оставит беспрецедентное количество места между расширенной загрузочной записью и ее логическим диском. Ranish Partition Manager не отображает ошибку, если между EBR и ее логическим томом находится более 63 секторов, при условии, что EBR и VBR находятся в первом секторе любой дорожки (головки) . Если VBR или EBR не находятся в первом секторе головки, Ranish Partition Manager отображает «раздел» красным цветом, а когда раздел выделен, появляется следующее сообщение об ошибке: «Загрузочный сектор не имеет допустимой информации». Использование границы выравнивания в 1 МБ не поместит VBR или EBR в первый сектор дорожки (согласно любой стандартной геометрии CHS), а Vista Disk Management не будет использовать геометрию CHS таблицы разделов, созданную с помощью другого редактора разделов.

• Диск, который был разбит исключительно с помощью Vista Disk Management, может создавать разделы с точным размером в МБ и никогда не оставлять лишних кусочков пространства между разделами. (Если только вы не считаете, что весь 1 МБ, выделенный для каждого логического раздела, содержит только одну расширенную загрузочную запись сектора.)

В Vista DM все логические диски, кроме ближайшего к началу расширенного раздела (тип 0x0F ), обычно резервируют ровно один дополнительный МБ для расширенной загрузочной записи вместо 63 секторов (31,5 КБ), которые чаще всего резервируются в соответствии с выравниваниями на основе геометрии CHS. Если на диске используются другие редакторы разделов, то Vista DM может резервировать различные объемы пространства для EBR .

Смотрите также

• Управление логическими томами
• Виртуализация хранения
• Менеджер логических томов (Linux) (LVM)
• Список компонентов Microsoft Windows
• diskpart

Ссылки

1. «Служба виртуальных дисков переходит на API управления хранилищем Windows (Windows)». Microsoft MSDN . 15 марта 2023 г.
2. «Как работают базовые диски и тома». Microsoft TechNet . 28 марта 2003 г. Архивировано из оригинала 23 апреля 2006 г.
3. "Поддержка жестких дисков с большим сектором в Windows Vista". Microsoft . 29 мая 2007 г. Архивировано из оригинала 3 июля 2007 г. Получено 8 октября 2007 г.
4. «Как работают динамические диски и тома». Microsoft TechNet .
5. "VERITAS Storage Foundation for Windows: Преимущество динамических дисков — сравнение динамических дисков с базовыми". Symantec . Архивировано из оригинала 29 мая 2012 г.
6. "Veritas Storage Foundation for Windows by Symantec (PDF)" (PDF) . Symantec . Архивировано из оригинала (PDF) 6 февраля 2009 г.
7. "Microsoft Windows XP - Создание чередующегося тома". Microsoft. Архивировано из оригинала 10 июля 2006 г.
8. «Базовые и динамические диски». Microsoft MSDN . 26 января 2022 г.
9. "Динамическое и базовое хранилище в Windows 2000". Поддержка Microsoft .
10. "Новые правила разбиения на разделы в Vista". Мультизагрузчики Двойная и мультизагрузка с Vista .(Источник сомнителен. На этой странице источника есть некоторая путаница, которая проясняется здесь .)
11. «Дело об исчезающих разделах». Vista Information .
12. «Вы не можете успешно установить Windows XP после использования Windows Vista или Windows PE 2.0 для создания разделов на жестком диске». support.microsoft.com . 23 июля 2009 г. Архивировано из оригинала 2 февраля 2015 г. Получено 4 сентября 2022 г.
13. «Вы не можете успешно установить Windows Server 2003 после использования Windows Vista или Windows PE 2.0 для создания разделов на жестком диске». support.microsoft.com . 21 июня 2014 г. Архивировано из оригинала 9 марта 2015 г. Получено 4 сентября 2022 г.
14. "Поддержка жестких дисков с большим сектором в Windows Vista". Служба поддержки Microsoft . 29 мая 2007 г.

Внешние ссылки

• Часто задаваемые вопросы о Captive-NTFS Logical Disk Manager
• Сравнительная таблица Windows LDM и Veritas Volume Manager
• libldm — библиотека LGPL для чтения Windows LDM на Linux