Gestión de volúmenes lógicos
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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 particionamiento convencionales para almacenar volúmenes. En particular, un administrador de volúmenes puede concatenar, unir o combinar particiones (o dispositivos de bloques en general) en particiones virtuales más grandes que los administradores pueden redimensionar o mover, potencialmente sin interrumpir el uso del sistema.
La gestión de volúmenes representa sólo una de las muchas formas de virtualización de almacenamiento ; su implementación se lleva a cabo en una capa de la pila de controladores de dispositivos de un sistema operativo (SO) (a diferencia de dentro de los dispositivos de almacenamiento o en una red).
Diseño
La mayoría de las implementaciones de administradores de volúmenes 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 administración de volúmenes trata cada PV como si estuviera compuesto por una secuencia de fragmentos llamados extensiones físicas (PE). Algunos administradores de volúmenes (como el de HP-UX y Linux) tienen PE de un 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 las extensiones lógicas (LE). Con la duplicación, varios PE se asignan a cada LE. Estos PE se extraen de un grupo de volúmenes físicos (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 volúmenes (VG). Los LE agrupados se pueden concatenar entre sí para formar particiones de discos virtuales denominadas volúmenes lógicos o LV . Los sistemas pueden utilizar los LV como dispositivos de bloques sin formato, al igual que las particiones de discos: creando sistemas de archivos montables en ellos o utilizándolos como almacenamiento de intercambio .
Los LV rayados asignan cada LE sucesivo desde un PV diferente; dependiendo del tamaño del LE, esto puede mejorar el rendimiento en lecturas secuenciales grandes al aprovechar el rendimiento de lectura combinado de múltiples PV.
Los administradores pueden hacer crecer los LV (mediante la concatenación de más LE) o reducirlos (mediante la devolución de LE al pool). 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 volúmenes permiten redimensionar los LV en cualquier dirección mientras están en línea. Cambiar el tamaño del LV no necesariamente cambia el tamaño de un sistema de archivos en él; simplemente cambia el tamaño del espacio que lo contiene. Se recomienda un sistema de archivos que se pueda redimensionar 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 entre distintos VG ni abarcar distintos VG (aunque algunos administradores de volúmenes pueden permitir moverlos a voluntad entre VG en el mismo host). Esto permite a los administradores poner en línea los VG, desconectarlos o moverlos entre sistemas host como una sola unidad administrativa.
Los administradores de volúmenes pueden aumentar su pool de almacenamiento absorbiendo nuevos PV o reducirlo retirándose de los PV. Esto puede implicar mover los LE ya asignados fuera del PV. La mayoría de los administradores de volúmenes pueden realizar este movimiento en línea; si el hardware subyacente se puede conectar en caliente, esto permite a los ingenieros actualizar o reemplazar el almacenamiento sin tiempo de inactividad del sistema.
Conceptos
Volumen híbrido
Un volumen híbrido es cualquier volumen que utiliza intencionalmente y de forma opaca dos volúmenes físicos separados. Por ejemplo, una carga de trabajo puede consistir en búsquedas aleatorias, por lo que se puede utilizar un SSD para almacenar de forma permanente datos utilizados con frecuencia o escritos recientemente, mientras que se utilizan medios magnéticos rotativos de mayor capacidad para el almacenamiento a largo plazo de datos que rara vez se necesitan. En Linux, se pueden utilizar bcache o dm-cache para este propósito, mientras que Fusion Drive se puede utilizar en OS X. ZFS también implementa esta funcionalidad a nivel del sistema de archivos , al permitir que los administradores configuren 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
Algunos administradores de volúmenes también implementan instantáneas aplicando copia en escritura a cada LE. En este esquema, el administrador de volúmenes copiará el LE a una tabla de copia en escritura justo antes de que se escriba en él. Esto conserva una versión anterior del LV, la instantánea, que puede reconstruirse más tarde superponiendo la tabla de copia en escritura sobre el LV actual. A menos que la administración de volúmenes admita tanto el aprovisionamiento fino como el descarte, una vez que se escribe en un LE en el volumen de origen, se almacena de forma permanente en el volumen de instantánea. Si el volumen de instantánea se hizo más pequeño que su origen, lo que es una práctica común, esto puede hacer que la instantánea no funcione.
Las instantáneas pueden ser útiles para realizar copias de seguridad de versiones coherentes de datos volátiles, como archivos de tablas de una base de datos con mucho trabajo, o para revertir cambios importantes (como una actualización del sistema operativo) en una sola operación. Las instantáneas tienen un efecto similar al de poner el almacenamiento en modo inactivo y son similares al servicio de copia de sombra (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
| Proveedor | Introducido en | Administrador de volumen | Asignar en cualquier lugar [a] | Instantáneas | RAID 0 | RAID 1 | RAID 5 | RAID 10 | Aprovisionamiento fino | Notas |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| IBM | AIX 3.0 (1989) | Administrador de volúmenes lógicos | Sí | Sí [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 instantáneas de copia en escritura; crea instantáneas congelando un volumen de un par de espejos. | |
| Hewlett Packard | Versión HP-UX 9.0 | Administrador de volúmenes lógicos de HP | Sí | Sí | Sí | Sí | No | Sí | ||
| Fundación FreeBSD | BSD libre | Gestor de volumen de Vinum | Sí | Sí [d] | Sí | Sí | Sí | Sí | El sistema de archivos rápido (UFS) de FreeBSD admite instantáneas. | |
| Fundación FreeBSD | BSD libre | ZFS | Sí | Sí | Sí | Sí | Sí | Sí | Sí | Un sistema de archivos con gestión de volúmenes integrada |
| La Fundación NetBSD, Inc. | NetBSD | Administrador de volúmenes lógicos | Sí | No | Sí | Sí | No | No | NetBSD a partir de la versión 6.0 admite su propia reimplementación de Linux LVM. La reimplementación se basa en un controlador de mapeo 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 volúmenes integrada | |
| 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 de RAID de hardware, aunque la inicialización (a través de BIOCVOLOPS ioctl ) solo es compatible con un único controlador a partir de 2019 — arcmsr(4)[1] [2] ; RAID de software es compatible por separado a través de RAIDframe [3] [4] y ZFS | ||
| El proyecto OpenBSD | OpenBSD 4.2 (2007) | software de biocontrol [5] | Sí | No | Sí | Sí | Sí | Sí | bioctl en OpenBSD se puede utilizar para el mantenimiento de RAID de hardware, así como para la inicialización y el mantenimiento de RAID de software. | |
| Sixtina | Linux 2.2 | Administrador de volúmenes lógicos versión 1 | Sí | Sí | Sí | Sí | No | No | ||
| IBM | Linux 2.4 | Sistema de gestión de volumen empresarial | Sí | Sí | Sí | Sí | Sí | No | ||
| Sixtina | Linux 2.6 y superior | Administrador de volúmenes lógicos versión 2 | Sí | Sí | Sí | Sí | Sí | Sí | Sí | |
| Oráculo | Linux 2.6 y superior | Btrfs | Sí | Sí | Sí | Sí | Sí (no estable) | Sí | — | Un sistema de archivos con gestión de volúmenes integrada |
| Gráficos de silicio | IRIX o Linux | Administrador de volúmenes XVM | Sí | Sí | Sí | Sí | Sí | |||
| Microsistemas solares | Sistema operativo Sun | 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 primitivos RAID0, RAID1 o RAID5 para formar volúmenes más grandes), a los LV como particiones blandas (que son extensiones contiguas que se pueden ubicar en cualquier parte de los volúmenes, pero que no pueden abarcar varios volúmenes) y a los VG como conjuntos de discos. | |
| Solaris 10 | ZFS | Sí | Sí | Sí | Sí | Sí | Sí | Sí | Un sistema de archivos con gestión de volúmenes integrada | |
| Ilumos | ZFS | Sí | Sí | Sí | Sí | Sí | Sí | Sí | Un sistema de archivos con gestión de volúmenes integrada | |
| Verdad [e] | Entre sistemas operativos | Administrador de volúmenes de Veritas (VxVM) | Sí | Sí | Sí | Sí | Sí | Sí | Se refiere a los LV como volúmenes , a los VG como grupos de discos ; tiene PE de tamaño variable llamados subdiscos y LE llamados plexos . | |
| Microsoft | Sistemas operativos basados en Windows 2000 y posteriores NT | Administrador de discos lógicos | Sí | Sí [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. |
| Ventanas 8 | Espacios de almacenamiento [6] | Sí | Sí | No | Sí | Sí | No | Sí | Lógica de nivel superior a RAID1 y RAID5: múltiples espacios de almacenamiento abarcan múltiples 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), la administración de discos y la recuperación de datos son completamente automáticas | |
| Ventanas 10 | Espacios de almacenamiento | Sí | Sí | Sí | Sí | Sí | Sí | Sí | RAID 10 se llama duplicación de disco | |
| Sombrero rojo | Linux 4.14 y superior | Estratis [7] | Sí | Sí | No | No | No | No | Sí | Soporte RAID planeado en la versión 2.0 [8] |
| Manzana | Mac OS X León | Almacenamiento central | Sí [9] | No | No | No | No | No | No | Actualmente, se utiliza en la implementación de FileVault de Lion , para permitir el cifrado completo del disco , así como en Fusion Drive , que es simplemente un LVG multi-PV. Las instantáneas las gestiona Time Machine ; el RAID basado en software lo proporciona AppleRAID. Ambos son independientes del almacenamiento principal. |
Desventajas
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 rotatorios. Sin embargo, los administradores de volúmenes que utilizan PE de tamaño fijo suelen hacer que los PE sean relativamente grandes (por ejemplo, Linux LVM utiliza 4 MB de forma predeterminada) para amortizar el costo de estas búsquedas.
En el caso de implementaciones que se limitan a la gestión de volúmenes, como Core Storage y Linux LVM, separar y abstraer la gestión de volúmenes del sistema de archivos hace que se pierda la capacidad de tomar decisiones de almacenamiento fácilmente para archivos o directorios específicos. Por ejemplo, si se va a trasladar permanentemente un directorio determinado (pero no todo el sistema de archivos) a un almacenamiento más rápido, es necesario recorrer tanto el diseño del sistema de archivos como la capa de gestión de volúmenes 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. Si se implementan la gestión de volúmenes y archivos dentro del mismo subsistema, en lugar de implementarlos como subsistemas separados, el proceso general es teóricamente más sencillo.
Notas
- ^ 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 tipo Unix
- ^ Windows Server 2003 y versiones posteriores
Véase también
Referencias
- ^ ab Juan Romero Pardines (2007/2008); David Gwynne (2006). "arcmsr — Controlador RAID SATA/SAS de Areca Technology Corporation". Manual de interfaces del núcleo de NetBSD . NetBSD .
{{cite web}}: CS1 maint: nombres numéricos: lista de autores ( enlace ) - ↑ abcde Juan Romero Pardines (2007/2008); David Gwynne (2006). "arcmsr.c § arc_bio_volops". Referencia cruzada de BSD . NetBSD .
{{cite web}}: CS1 maint: nombres numéricos: lista de autores ( enlace ) - ^ The NetBSD Foundation, Inc. (1998); Carnegie-Mellon University (1995). "raid — controlador de disco RAIDframe". Manual de interfaces del núcleo de NetBSD . NetBSD .
{{cite web}}: CS1 maint: nombres numéricos: lista de autores ( enlace ) - ^ The NetBSD Foundation, Inc. (1998); Carnegie-Mellon University (1995). "raidctl — utilidad de configuración para el controlador de disco RAIDframe". Manual del administrador del sistema NetBSD . NetBSD .
{{cite web}}: CS1 maint: nombres numéricos: lista de autores ( enlace ) - ^ Marco Peereboom; Todd T. Fries (2007). "softraid — software RAID". Manual de controladores de dispositivos . OpenBSD .
- "softraid — RAID por software". Página del manual del servidor OpenBSD.
- ^ "Blogs de MSDN: Desarrollo de Windows 8: virtualización del almacenamiento para lograr escalabilidad, resiliencia y eficiencia". Blogs.MSDN.com .
- ^ "Stratis Storage". Stratis-storage.github.io . Consultado el 5 de agosto de 2019 .
- ^ "Stratis Software Design: Version 1.0.0∗" (PDF) . 27 de septiembre de 2018 . Consultado el 5 de agosto de 2019 .
- ^ "página del manual diskutil sección 8". ManPagez.com . Consultado el 6 de octubre de 2011 .
Fuentes
- Lewis, AJ, Administrador de volúmenes lógicos, CÓMO.
- Página del manual de HP-UX 11: 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.
- Guía de administración de XVM Volume Manager, Silicon Graphics, 1999, archivado desde el original el 2016-03-03 , consultado el 2020-03-17.
- Guía de administración de Solaris Volume Manager, Sun Microsystems, 2003, archivado desde el original el 15 de julio de 2007 , consultado el 9 de julio de 2007.
- 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.
