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发表于 2003-06-20 22:28 |显示全部楼层

逻辑卷管理（LVM）的深入讨论

概念

   LVM改变了数据存储的方式，原来局限于物理卷，而现在则更为灵活，允许逻辑卷跨越多个物理卷。几个物理卷组成卷组，一个卷组包含零个或多个逻辑卷。

   逻辑卷是物理卷上的一组信息，逻辑卷上的数据对用户来说是连续的，而它们在物理卷上的位置可以是不连续的。这就允许文件系统、交换空间（paging space）或其它逻辑卷可以改变大小、重定位、跨越多个物理卷，允许内容复制，以使系统在数据存储方面有更大的灵活性和可用性。

   安装完毕后，系统有一个卷组（根卷组），包含一些系统启动要求的基本的逻辑卷和安装时所建的逻辑卷。系统中七其它的物理卷可以增加到卷组中来（用extendvg），可以增加到根卷组或其它卷组（用mkvg建立的）。用命令或SMIT菜单可以修改逻辑卷。

   系统管理员应该理解卷组、物理卷、逻辑卷、物理分区、逻辑分区的概念以及它们之间的关系。

概述

   LVM通过在物理存储和逻辑存储之间的映射管理磁盘资源。LVM的两个方面是：

   物理存储器（Physical Storage）--- 数据实际存放的地方。

   逻辑存储器（Logical Storage）---控制面向用户的数据表示方法，数据存储可以是不连续的，跨多盘的，多份的。这些特性给用户更多的可用性和磁盘管理更多的灵活性。

   逻辑存储（Logical storage）---映射到物理存储，逻辑卷可以跨越多个物理卷是因为：逻辑卷由逻辑分区组成，逻辑分区对应卷组中的物理分区。一个逻辑分区可以由一个、两个、三个物理分区组成。

   所有物理磁盘（fixed-disk storage）---组成卷组。用户看到的卷组是一组逻辑卷的集合。在AIX中，逻辑卷可以有不同的用途：页面空间（page space）、文件系统、日志、启动数据(boot data)、转储设备(dump storage)。

   物理卷（Physical volumes）---分成大小相同的分配单元叫物理分区，一个逻辑分区对应一个到三个物理分区，这取决于拷贝的数量。物理分区构成逻辑分区，逻辑分区组成逻辑卷。因为逻辑卷只是由卷组中的物理分区组成，所以逻辑卷建立后，它的位置、拷贝数量、大小都很容易改变。

理解卷组

   卷组由1到32个物理卷组成，这些物理卷的类型和大小可以不一样。卷组的名字由1到15个字符组成。一个AIX系统最多可以有255个卷组。每个物理卷有多个物理分区。一个逻辑卷内的物理分区必须在同一个卷组内。物理分区的大小和数量限制了逻辑卷的大小。对逻辑卷的操作可以有：扩大（extended）、减少（reduced）、建立(created)、列表(list)、引入(import,installed)、引出(export,removed)、重组(reorganized)、同步(synchronized)、激活(varied on)、去激活(varied off)。

   根据系统的大小，对卷组的数量有不同的要求。物理上连到多个系统的一组磁盘可以被任何一个系统重配。出于安全或维护的考虑，也可以另建卷组。

   卷组的命名必须全局唯一，且不能和PdDv中的其它设备名字的前缀相同。1

激活(Vary-On)和去激活(Vary-Off)

   卷组访问前必须先激活，激活过程中，LVM 从卷组的物理卷中读管理数据，管理数据包括卷组描述区（VGDA）和卷组状态区（VGSA），存储在卷组中的所有物理卷上。

   VGDA描述了卷组中的所有物理卷和逻辑卷的信息。VGDA由LVM子进程库管理，VGSA包含不可用的物理分区和丢失的物理卷的信息，VGSA由内核中的逻辑卷设备驱动程序管理。

   如果某个物理卷在卷组激活时不能访问，系统会显示卷组中每一个物理卷是否可访问，用户可以决定是否继续激活卷组，关于物理卷状态信息的更详细的意义，请参考lvm_varyonvg子程序。

   警告：如果LVM无法读取卷组中半数以上(quorum)的VGDA或VGSA，varyonvg命令不会执行成功，比如，卷组中有两个物理卷，将会有三个VGDA，一个物理卷有两个VGDA，另一个物理卷一个VGDA，如果有两个VGDA的物理卷坏了，那么这个卷组就无法激活。

   VGDA的quorum拷贝数用来保证数据的完整性，VGSA的quorum拷贝数用来保证逻辑卷的多个物理拷贝数据的一致性。

   下面的描述有助与减少卷组丢失quorum的可能性：

   如果激活操作报告有物理卷丢失，用户先执行chpv –vr命令将此物理卷暂时从卷组中删除，这意味着此物理所有的VGDA、VGSA都删除了，下一次卷组激活时，此物理卷不参加quorum的检查。问题解决后，用命令chpv -vr将此物理卷变成可用。正确的VGDA、VGSA的拷贝会增加到此物理卷。

关于quorum

   如果你想卷组激活时忽略quorum的不足，请阅读此节，下面详细讨论卷组激活时，quorum如何检查。

   如果卷组中只有一个物理卷，会有两份VGDA、VGSA，若卷组中的物理卷多于两个，那么至少有三份VGDA、VGSA。这些数据在物理盘的分布：

-          对卷组中的第一个物理卷，将会有两份VGDA、VGSA。

-          对加入到卷组中的第二个物理卷，此盘上会有一份VGDA、VGSA。

-          对加入到卷组中的第三个物理卷，此盘上会有一份VGDA、VGSA，同时将会从有两份VGDA、VGSA的物理卷上删除一份。

-          对再增加到卷组中的物理卷，会在磁盘上有一份VGDA，VGSA。

卷组激活时，LVM需要quorum正确的VGDA、VGSA。LVM称quorum为大多数（majority），例如，在有四份VGDA和VGSA的卷组中，激活时需要有三份正确的VGDA、VGSA。

            VGDA、VGSA都有头部和尾部时戳，LVM利用这些时戳在卷组激活时判断最新的VGDA和VGSA，所选择的VGDA、VGSA的头、尾部时戳要一致，这样保证LVM不会选择只有部分写的VGDA、VGSA。

            卷组激活时，LVM并不需要卷组中所有的物理卷都可用，可能有一些VGDA、VGSA变成out-of-date或者有back-level的数据，为了纠正管理数据的版本，用最新的拷贝激活卷组，quorum的必要性是：保证激活时LVM选择卷组最后一次激活时的VGDA、VGSA。卷组激活后，仍需要quorum，这是确保有最新的VGDA、VGSA，当LVM更新VGDA、VGSA，保证有大多数的VGDA、VGSA被写。如果这个工作没有完成，LVM立即强制关闭卷组。

            当物理卷丢失，建议用chpv –vr命令暂时移去此物理卷，这个命令从物理卷中删除VGDA、VGSA（从而影响需要的quorum的数量）。这有助于防止稍后的quorum的丢失。

            当你选择激活卷组时不考虑quorum，则所有在激活时丢失的物理卷的PV state 会变成removed state 。意味着所有这些丢失物理卷上的VGDA、VGSA都将被删除，此后这些物理卷将不参加quorum检查，且不被激活，除非用命令chpv –va加入到卷则中。

            警告：忽略quorum的检查不是常规的操作，操作之前应先检查所有其它的问题，如硬件、线缆、适配卡、电源，忽略quorum的检查只是最后的手段，因为所选择的VGDA、VGSA无法保证管理数据的完整性。

            下列情况下，用户要忽略quorum的检查，以使可用磁盘的数据可以访问：

l       不可用的磁盘可能彻底损坏了。

l       不可用的磁盘还可以再使用，用户可以保证当前的物理卷（有正确的VGDA、VGSA）至少有一个还可以访问，这种情况下，建议先不要配置这块磁盘，且关闭此磁盘的电源，直到它能被诊断和修复。

理解物理卷

   物理卷是计算机上的可读写的磁盘，有一个全局唯一的标识符。用命令extendvg可以将物理卷加入卷组，用命令 reducevg将物理卷从卷组中删除。加入到物理卷后，物理卷被分成连续的大小相等的单元叫做物理分区（physical partition）。

   命令migratevg可以在卷组中的不同物理卷之间移动数据，这样就可以从卷组中释放一个物理卷。

   系统启动时，或系统运行时用命令检测到的磁盘，系统会指定一个名字（通常如hdiskx,x是系统唯一的）。如果磁盘的引导记录有一个全局唯一的物理卷标识符，那么这个磁盘就认为是一个物理卷，且分配一个永久的物理卷名hdiskx，直到此磁盘从系统中删除。当这个磁盘移到系统中的其它位置，hdiskx的名字不会变。如果磁盘没有一个全局唯一的物理卷标识符或引导记录，就不能指名为一个物理卷，也不能加入到卷组中。同样，没有成为物理卷的磁盘，在移动到计算机其它位置的时候，也不需要指定同样的磁盘名hdiskx.

   系统启动时，新加入到系统中的磁盘会分配一个物理磁盘名，但不会自动有物理卷标识符，因为这将要写数据到磁盘上，新的物理盘可以用命令mkdev 或chdev来指定物理卷标识符。

   某些存储设备不能成为物理卷，包括：软盘、CD-ROM、网络驱动器。不能成为物理卷的设备不能加入到卷组中。

理解物理分区

   物理分区是LVM的最小的磁盘空间分配单元。物理分区是物理卷上的大小相同的磁盘空间。

   物理分区的大小是在物理卷加入卷组时指定的。物理卷继承卷组的物理分区的大小。这个大小由卷组建立时决定。物理分区大小可以是2的1到256次幂。虽然小的物理分区可以增加空间分配的灵活性，但会占用更多的处理器时间。

理解逻辑卷

   物理分区构成逻辑分区，逻辑卷是一个卷组内多个逻辑分区的集合。逻辑卷可扩展，且可以跨越卷组内的多个物理卷，为了增加可靠性，一个逻辑卷可以有一到三分物理拷贝。

   逻辑卷定义了下至物理分区的磁盘空间的分配（最小1兆，兆是2的20次幂字节），好的空间管理是由高层软件如虚拟内存管理器或文件系统完成的。这些操作在逻辑卷建立或扩展后，但在拷贝或删除之前可能会用到。

   mklv命令在卷组内建立一个逻辑卷，包括定义逻辑卷名、特性、大小。chlv命令改变逻辑卷的特性、名字，逻辑卷的扩大可以用extendvg命令。

   一个卷组内最多可以建255个逻辑卷，但实际限制由卷组中的物理卷大小决定。

   逻辑卷可以改变特性、拷贝、扩展、列表、建立、删除、拷贝数的增加或减少，也可以在卷组内重组。

   逻辑卷名字由1到15个字符组成，必须全局唯一。且命名不能于PdDv库中的命名相同。

   逻辑卷类型用来产生逻辑卷名，类型在设备定义数据库（Device Configuration Database）中的PdAt类。如果类型在PdAt中存在，会用约定的前缀，再产生一个顺序号。想增加新的逻辑卷类型，要用ODM编辑器修改PdAt，增加新类型。

   警告：小心编辑ODM，这个库有重要的系统信息。

   用户可以自己定义前缀，当然这个前缀没有内其它设备使用。前缀不能超过13个字符。

理解逻辑分区

   逻辑卷的大小是由逻辑分区的数量决定的。一个逻辑分区可以有一到三份的物理拷贝。

逻辑分区的数量也是可以改变的。

   逻辑卷拷贝的数量用命令mklvcopy增加。最多有三份拷贝。增加拷贝（物理分区）并不增加逻辑卷的空间。逻辑卷的空间是由逻辑分区数量决定的。

   通常，只要逻辑卷的数据更新了，所有物理卷的数据也自动更新。如果系统故障或物理卷不可用导致物理分区的数据不是最新。下一次系统重启时，当物理卷重新正常，LVM会更新过时的数据，或者用户用命令syncvg命令。

理解逻辑卷特性

   下面讲述几种逻辑卷的管理策略和特性：

坏块重分配策略

   坏块重分配策略是将指向坏块的读写请求重定向到好的块。这个过程对应用程序是透明的。LVM能提供这种功能。磁盘子系统在子系统内完成坏块重分配策略。LVM利用磁盘子系统的这种功能，LVM本身就不做了。总之，坏块重分配策略既可以由磁盘子系统完成（硬件），也可以有LVM完成（软件仿真）。

平均访问时间

   越靠近物理卷的中心（center），平均寻道时间越短。假定正常的磁盘I/O，因为页面交换空间被频繁使用，最好放到磁盘中心。另一方面，转储设备（dump）和启动逻辑卷不常使用，可以放到物理卷的开始或末端。一般规则是：需要大量I/O的逻辑卷应分配在物理卷的中心。

物理卷内分配策略（Inrta-Physical Volume Allocation Policy）

   物理卷内分配策略指物理分区在物理卷的分配策略。有五种策略：EDGE、INNER EDGE、MIDDLE、INNER MIDDLE、CENTER。

   物理分区的序号是连续的，从1开始，从最边到最中心。

   EDGE和INNER EDGE 的物理分区在物理卷的边缘，如果应用程序用到这部分的物理分区，延时可能会比较大。

   MIDDLE和INNER  MIDDLE在CENTER和EDGE、INNER　EDGE之间。寻道时间较短。

   CENTER在物理卷的中心位置，有最快的寻道时间，当然CENTER位置的物理分区也最少。

物理卷间分配策略（Inter-Physical Volume Allocation Policy）

   物理卷盘间分配策略指如何选择物理设备分配逻辑卷的物理分区。有两种选择：MINIMUM、MAXIMUM。

   MINIMUM表示用来分配物理分区的物理卷的数量。这通常是要提供最大的可靠性，所以逻辑卷不要多的拷贝，当用MINIMUM选项时，还有两个选择：

   不要拷贝 – MINIMUM希望逻辑卷所有的物理分区都在同一个物理卷上。如果大的应用必须要多个物理卷，那么尽量少用，仍于其它的参数保持一致。

   要拷贝 – MINIMUM希望拷贝尽量用多的物理卷。否则，所有的物理分区将用最少的物理卷。那么，其他参数的限制就会起作用。

   MAXIMUM意味着逻辑卷跨越尽可能多的物理卷，这是一个面向性能的选择。应该有多份拷贝保证可靠性。如果一个没有镜像的逻辑卷分布到多个物理卷，若某个物理卷损坏，会造成逻辑卷不完整。

调度策略

   逻辑卷可以有不同的调度策略，下面是逻辑卷有镜像时的两种调度策略：

l       串行写(Sequential-Write-Copies)

l       并行写(Parallel-Write-Copies)

对没有镜像的逻辑卷，逻辑卷设备驱动程序将逻辑读写请求的地址转变为物理地址，并调用物理设备驱动程序完成请求。这种单拷贝（signal-copy）策略会处理写请求的坏块的重分配，并且会将读错误返回给调用进程。

串行写（Sequential-Write-Copies)策略按照一定循序顺序写：第一份、第二份、第三份。前一个物理分区写完后，才转向下一个物理分区。

对读操作，读第一份，如果不成功，读第二份，然后物理设备驱动程序会将正确的数据重分配空间写第一份拷贝。

并行写（(Parallel-Write-Copies)策略同时往所有的拷贝写，当最后一份写完，写操作完成。