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En el almacenamiento informático , la gestión de volúmenes lógicos o LVM proporciona un método de asignación de espacio en dispositivos de almacenamiento masivo que es más flexible que los esquemas de partición convencionales para almacenar volúmenes. En particular, un gestor de volúmenes puede concatenar, raya juntos o de otro modo combinar particiones (o dispositivos de bloque en general) en particiones virtuales más grandes que los administradores pueden cambiar el tamaño o mover, potencialmente sin interrumpir el uso del sistema.
La administración de volúmenes representa solo una de las muchas formas de virtualización del almacenamiento ; su implementación tiene lugar en una capa en la pila de controladores de dispositivo de un sistema operativo (SO) (a diferencia de dentro de los dispositivos de almacenamiento o en una red).
Diseño [ editar ]
La mayoría de las implementaciones de administradores de volumen comparten el mismo diseño básico. Comienzan con volúmenes físicos (PV), que pueden ser discos duros , particiones de disco duro o números de unidad lógica (LUN) de un dispositivo de almacenamiento externo. La gestión de volumen trata cada PV como si estuviera compuesto por una secuencia de fragmentos denominados extensiones físicas (PE). Algunos administradores de volumen (como el de HP-UX y Linux) tienen PE de tamaño uniforme; otros (como el de Veritas ) tienen PE de tamaño variable que se pueden dividir y fusionar a voluntad.
Normalmente, los PE simplemente se asignan uno a uno a extensiones lógicas (LE). Con la duplicación, múltiples PE se asignan a cada LE. Estos PE se extraen de un grupo de volumen físico (PVG), un conjunto de PV del mismo tamaño que actúan de manera similar a los discos duros en una matriz RAID1. Los PVG generalmente se distribuyen de manera que residan en diferentes discos o buses de datos para lograr la máxima redundancia.
El sistema agrupa los LE en un grupo de volumen (VG). Los LE agrupados se pueden concatenar en particiones de disco virtual llamadas volúmenes lógicos o LV . Los sistemas pueden usar LV como dispositivos de bloques sin procesar al igual que las particiones de disco: creando sistemas de archivos montables en ellos o usándolos como almacenamiento de intercambio .
Los LV rayados asignan cada LE sucesivo de un PV diferente; Dependiendo del tamaño del LE, esto puede mejorar el rendimiento en lecturas secuenciales grandes al aplicar el rendimiento de lectura combinado de múltiples PV.
Los administradores pueden aumentar los LV (concatenando más LE) o reducirlos (devolviendo los LE al grupo). Los LE concatenados no tienen que ser contiguos. Esto permite que los LV crezcan sin tener que mover los LE ya asignados. Algunos administradores de volumen permiten el cambio de tamaño de LV en cualquier dirección mientras están en línea. Cambiar el tamaño del LV no cambia necesariamente el tamaño de un sistema de archivos en él; simplemente cambia el tamaño de su espacio contenedor. Se recomienda un sistema de archivos que se pueda cambiar de tamaño en línea, ya que permite que el sistema ajuste su almacenamiento sobre la marcha sin interrumpir las aplicaciones.
Los PV y LV no se pueden compartir ni abarcar diferentes VG (aunque algunos administradores de volumen pueden permitir moverlos a voluntad entre VG en el mismo host). Esto permite a los administradores poner en línea de manera conveniente los VG, desconectarlos o moverlos entre sistemas host como una sola unidad administrativa.
Los VG pueden hacer crecer su grupo de almacenamiento absorbiendo nuevos PV o contraerse al retirarse de los PV. Esto puede implicar mover LEs ya asignados fuera del PV. La mayoría de los administradores de volumen pueden realizar este movimiento en línea; si el hardware subyacente es conectable en caliente, esto permite a los ingenieros actualizar o reemplazar el almacenamiento sin tiempo de inactividad del sistema.
Conceptos [ editar ]
Volumen híbrido [ editar ]
Un volumen híbrido es cualquier volumen que intencional y opacamente hace uso de dos volúmenes físicos separados. Por ejemplo, una carga de trabajo puede consistir en búsquedas aleatorias, por lo que un SSD puede usarse para almacenar permanentemente datos usados con frecuencia o escritos recientemente, mientras se usan medios magnéticos rotacionales de mayor capacidad para el almacenamiento a largo plazo de datos que rara vez se necesitan. En Linux, se puede usar bcache o dm-cache para este propósito, mientras que Fusion Drive se puede usar en OS X. ZFS también implementa esta funcionalidad a nivel del sistema de archivos , permitiendo a los administradores configurar el almacenamiento en caché de lectura / escritura de varios niveles.
Los volúmenes híbridos presentan un concepto similar al de las unidades híbridas , que también combinan almacenamiento de estado sólido y medios magnéticos rotacionales.
Instantáneas [ editar ]
Algunos administradores de volumen también implementan instantáneas aplicando copia en escritura a cada LE. En este esquema, el administrador de volumen copiará el LE a una tabla de copia en escritura justo antes de escribirlo. Esto conserva una versión antigua del LV, la instantánea, que luego puede reconstruirse superponiendo la tabla de copia sobre escritura sobre el LV actual. A menos que la administración de volumen admita tanto el aprovisionamiento ligero como el descarte, una vez que se escribe un LE en el volumen de origen, se almacena permanentemente en el volumen de instantánea. Si el volumen de la instantánea se hizo más pequeño que su origen, lo cual es una práctica común, esto puede hacer que la instantánea no funcione.
Las instantáneas pueden ser útiles para realizar copias de seguridad de versiones autoconsistentes de datos volátiles, como archivos de tabla de una base de datos ocupada, o para revertir grandes cambios (como una actualización del sistema operativo) en una sola operación. Las instantáneas tienen un efecto similar a la inactivación del almacenamiento y son similares al servicio de instantáneas (VSS) de Microsoft Windows.
Algunos Live CD basados en Linux también utilizan instantáneas para simular el acceso de lectura y escritura a un disco óptico de solo lectura .
Implementaciones [ editar ]
| Vendedor | Introducido en | Administrador de volumen | Asignar en cualquier lugar [a] | Instantáneas | RAID 0 | RAID 1 | RAID 5 | RAID 10 | Aprovisionamiento ligero | Notas |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| IBM | AIX 3.0 (1989) | Administrador de volumen lógico | sí | Si [b] | sí | sí | No | Sí [c] | Se refiere a los PE como PP (particiones físicas) y a los LE como LP (particiones lógicas). No tiene un mecanismo de instantánea de copia al escribir; crea instantáneas congelando un volumen de un par de espejos. | |
| Hewlett Packard | HP-UX 9.0 | Administrador de volumen lógico de HP | sí | sí | sí | sí | No | sí | ||
| FreeBSD | Gerente de Volumen Vinum | sí | Sí [d] | sí | sí | sí | sí | El sistema de archivos rápido (UFS) de FreeBSD admite instantáneas. | ||
| FreeBSD | ZFS | sí | sí | sí | sí | sí | sí | sí | Un sistema de archivos con gestión de volumen integrada | |
| NetBSD | Administrador de volumen lógico | sí | No | sí | sí | No | No | NetBSD a partir de la versión 6.0 admite su propia reimplementación de LVM de Linux. La reimplementación se basa en un controlador mapeador de dispositivos con licencia BSD y utiliza un puerto de herramientas lvm de Linux como parte del espacio de usuario de LVM. No es necesario admitir RAID5 en LVM debido al subsistema RAIDFrame superior de NetBSD. | ||
| NetBSD | ZFS | sí | sí | sí | sí | sí | sí | sí | Un sistema de archivos con gestión de volumen integrada | |
| La Fundación NetBSD, Inc. | NetBSD § 5.0 (2009) | bioctl arcmsr [1] | No | No | Sí [2] | Sí [2] | Sí [2] | Sí [2] | bioctl en NetBSD se puede utilizar tanto para el mantenimiento como para la inicialización del hardware RAID, aunque la inicialización (a través de BIOCVOLOPS ioctl ) solo es compatible con un único controlador a partir de 2019 - arcmsr(4)[1] [2] ; El software RAID se admite por separado a través de RAIDframe [3] [4] y ZFS | |
| El proyecto OpenBSD | OpenBSD 4.2 (2007) | bioctl softraid [5] | sí | No | sí | sí | sí | sí | bioctl en OpenBSD se puede utilizar para el mantenimiento del hardware RAID, así como para la inicialización y el mantenimiento del software RAID | |
| Linux 2.2 | Logical Volume Manager versión 1 | sí | sí | sí | sí | No | No | |||
| Linux 2.4 | Sistema de gestión de volumen empresarial | sí | sí | sí | sí | sí | No | |||
| Linux 2.6 y superior | Logical Volume Manager versión 2 | sí | sí | sí | sí | sí | sí | sí | ||
| Linux 2.6 y superior | Btrfs | sí | sí | sí | sí | Si (no estable) | sí | N / A | Un sistema de archivos con gestión de volumen integrada | |
| Gráficos de silicio | IRIX o Linux | Administrador de volumen XVM | sí | sí | sí | sí | sí | |||
| Microsistemas solares | SunOS | Administrador de volúmenes de Solaris (antes Solstice DiskSuite ). | No | No | sí | sí | sí | sí | Se refiere a los PV como volúmenes (que se pueden combinar con primitivas RAID0, RAID1 o RAID5 en volúmenes más grandes), a los LV como particiones suaves (que son extensiones contiguas que se pueden colocar en cualquier lugar de los volúmenes, pero que no pueden abarcar varios volúmenes) y a los VG como disco conjuntos. | |
| Microsistemas solares | Solaris 10 | ZFS | sí | sí | sí | sí | sí | sí | sí | Un sistema de archivos con gestión de volumen integrada |
| Ilumina | ZFS | sí | sí | sí | sí | sí | sí | sí | Un sistema de archivos con gestión de volumen integrada | |
| Veritas [e] | Cross-OS | Administrador de volumen de Veritas (VxVM) | sí | sí | sí | sí | sí | sí | Se refiere a LV como volúmenes , a VG como grupos de discos ; ha PEs de tamaño variable llamada subdiscos y Les llamada plexos . | |
| Microsoft | Windows 2000 y sistemas operativos basados en NT posteriores | Administrador de discos lógicos | sí | Si [f] | sí | sí | sí | No | No | No tiene un concepto de PE o LE; solo puede RAID0, RAID1, RAID5 o concatenar particiones de disco en volúmenes más grandes; los sistemas de archivos deben abarcar volúmenes completos. |
| Windows 8 | Espacios de almacenamiento [6] | sí | sí | No | sí | sí | No | sí | Lógica de mayor nivel que RAID1 y RAID5: varios espacios de almacenamiento abarcan varios discos de diferentes tamaños, los espacios de almacenamiento son resistentes a fallas físicas con duplicación (al menos 2 discos) o paridad seccionada (al menos 3 discos), administración de disco y recuperación de datos es completamente automático | |
| Windows 10 | Espacios de almacenamiento | sí | sí | sí | sí | sí | sí | sí | RAID 10 se denomina duplicación de disco | |
| sombrero rojo | Linux 4.14 y superior | Stratis [7] | sí | sí | No | No | No | No | sí | Soporte RAID planeado en la versión 2.0 [8] |
| manzana | Mac OS X Lion | Almacenamiento central | Sí [9] | No | No | No | No | No | No | Actualmente, se utiliza en la implementación de Lion de FileVault , para permitir el cifrado completo del disco , así como Fusion Drive , que es simplemente un LVG multi-PV. Las instantáneas son manejadas por Time Machine ; RAID basado en software es proporcionado por AppleRAID. Ambos están separados de Core Storage. |
Desventajas [ editar ]
Los volúmenes lógicos pueden sufrir fragmentación externa cuando los dispositivos de almacenamiento subyacentes no asignan sus PE de forma contigua. Esto puede reducir el rendimiento de E / S en medios de búsqueda lenta, como discos magnéticos y otros medios rotacionales. Sin embargo, los administradores de volumen que utilizan PE de tamaño fijo suelen hacer que los PE sean relativamente grandes (por ejemplo, LVM de Linux utiliza 4 MB de forma predeterminada) para amortizar el costo de estas búsquedas.
Con implementaciones que son únicamente administración de volúmenes, como Core Storage y Linux LVM, separar y abstraer la administración de volúmenes del sistema de archivos pierde la capacidad de tomar decisiones de almacenamiento fácilmente para archivos o directorios particulares. Por ejemplo, si un directorio determinado (pero no todo el sistema de archivos) se va a mover permanentemente a un almacenamiento más rápido, es necesario recorrer tanto el diseño del sistema de archivos como la capa de administración de volumen subyacente. Por ejemplo, en Linux sería necesario determinar manualmente el desplazamiento del contenido de un archivo dentro de un sistema de archivos y luego manualmente pvmovelas extensiones (junto con los datos no relacionados con ese archivo) al almacenamiento más rápido. Tener la administración de archivos y volúmenes implementada dentro del mismo subsistema, en lugar de implementarlos como subsistemas separados, hace que el proceso general sea teóricamente más simple.
Notas [ editar ]
- ^ Indica si el administrador de volumen permite que los LV crezcan y se extiendan a cualquier PV en el VG
- ^ Instantáneas de JFS2
- ^ AIX 5.1
- ^ Instantáneas de UFS
- ^ Producto de terceros, disponible para Windows y muchos sistemas operativos similares a Unix
- ^ Windows Server 2003 y posterior
Ver también [ editar ]
- Virtualización de almacenamiento
- Administrador de discos lógicos (LDM)
- Administrador de volumen lógico (Linux)
- Mapeador de dispositivos
- Instantánea (almacenamiento de computadora)
- Btrfs (tiene sus propias "instantáneas" que son diferentes, pero el uso de instantáneas LVM de btrfs conduce a la pérdida de ambas copias) [10]
- ZFS
Referencias [ editar ]
- ↑ a b Juan Romero Pardines (2007/2008); David Gwynne (2006). "arcmsr - Controlador RAID SATA / SAS de Areca Technology Corporation" . Manual de interfaces del kernel de NetBSD . NetBSD . Resumen de laicos .
- ↑ a b c d e Juan Romero Pardines (2007/2008); David Gwynne (2006). "arcmsr.c § arc_bio_volops" . Referencia cruzada BSD . NetBSD . Resumen de laicos .
- ^ La Fundación NetBSD, Inc. (1998); Universidad Carnegie-Mellon (1995). "raid - controlador de disco RAIDframe" . Manual de interfaces del kernel de NetBSD . NetBSD . Resumen de laicos .
- ^ La Fundación NetBSD, Inc. (1998); Universidad Carnegie-Mellon (1995). "raidctl - utilidad de configuración para el controlador de disco RAIDframe" . Manual del administrador del sistema NetBSD . NetBSD . Resumen de laicos .
- ^ Marco Peereboom; Todd T. Fries (2007). "softraid - software RAID" . Manual de controladores de dispositivos . OpenBSD . Resumen de laicos .
- ^ "Blogs de MSDN - construcción de Windows 8: virtualización de almacenamiento para escala, resiliencia y eficiencia" . Blogs.MSDN.com .
- ^ "Almacenamiento de Stratis" . Stratis-storage.github.io . Consultado el 5 de agosto de 2019 .
- ^ "Diseño de software de Stratis: Versión 1.0.0 ∗" (PDF) . 27 de septiembre de 2018 . Consultado el 5 de agosto de 2019 .
- ^ "página de manual diskutil sección 8" . ManPagez.com . Consultado el 6 de octubre de 2011 .
- ^ Gotchas , btrfs Wiki , obtenidos 04/24/2017
Fuentes [ editar ]
- Lewis, AJ, CÓMO del administrador de volumen lógico.
- HP-UX 11: página de manual de lvm (7) , Hewlett-Packard, 1996.
- Vanel, Laurent; van der Knaap, Ronald (2000), AIX Logical Volume Manager de la A a la Z: Introducción y conceptos (PDF) , IBM Redbooks.
- Guía del administrador de Veritas Volume Manager 3.1 (PDF) , Hewlett-Packard, 2001.
- XVM Volume Manager Administration Guide , Silicon Graphics, 1999, archivado desde el original el 3 de marzo de 2016 , consultado el 17 de marzo de 2020..
- Solaris Volume Manager Administration Guide , Sun Microsystems, 2003, Archivado desde el original en 2007-07-15 , recuperada 2007-07-09.
- Shadowcopy (2003), matriz de comparación de Windows LDM y Veritas Volume Manager (PDF) , Symantec Corporation
- Chris Gibson (2010), Uso de instantáneas JFS2 en AIX 6.1 , IBM.
Enlaces externos [ editar ]
- Un artículo de video sobre cómo crear LVM en Linux
