目錄

5.4 虛擬磁盤

5.4.1 RAID組再劃分

5.4.2同一通道存在多種類型的RAID組

5.4.3操作系統(tǒng)如何看待邏輯盤

5.4.4控制器如何管理邏輯磁盤

?5.5卷管理層

5.5.1-5.5.3 卷

5.5.4 卷管理軟件的實(shí)現(xiàn)

5.5.5 低級(jí)VM和高級(jí)VM

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5.4 虛擬磁盤

5.4.1 RAID組再劃分

5塊100G磁盤，做成了一個(gè)RAID5，那么實(shí)際數(shù)據(jù)空間可以達(dá)到400G，剩余100GB空間是校驗(yàn)空間。如果將這400GB虛擬成一塊盤，不夠靈活。再次劃分400G的空間，比如劃分4塊100G的邏輯盤。而這些邏輯磁盤雖然也是100GB，但并不同于物理盤，向邏輯盤寫入一個(gè)數(shù)據(jù)，會(huì)被RAID計(jì)算，而有可能寫向多塊物理盤，這樣就提升了性能。同時(shí)也得到了保護(hù)。

5.4.2同一通道存在多種類型的RAID組

8塊盤，可以拿出5塊做RAID5，三塊做RAID0

5.4.3操作系統(tǒng)如何看待邏輯盤

對(duì)操作系統(tǒng)來(lái)說(shuō)每塊物理盤，都是一塊單獨(dú)的物理磁盤。

5.4.4控制器如何管理邏輯磁盤

每塊磁盤上保留一個(gè)區(qū)域，專門記錄邏輯磁盤劃分信息，RAID類型、組內(nèi)其他磁盤信息。

這門定義了DDF標(biāo)準(zhǔn)。

如圖是，軟RAID磁盤最末1MB空間創(chuàng)建數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

?5.5卷管理層

5.5.1-5.5.3 卷

卷管理器：基于OS層面，將OS識(shí)別到的物理磁盤（可能是真的物理磁盤，也可能是經(jīng)過(guò)RAID卡虛擬化的邏輯磁盤） 進(jìn)行組合，并再分配軟件。

PV(physical volume)：物理卷在邏輯卷管理系統(tǒng)最底層，可為整個(gè)物理硬盤或?qū)嶋H物理硬盤上的分區(qū)。

VG(volume group)：卷組建立在物理卷上，一卷組中至少要包括一個(gè)物理卷，卷組建立后可動(dòng)態(tài)的添加卷到卷組中，一個(gè)邏輯卷管理系統(tǒng)工程中可有多個(gè)卷組。LVM卷組由一個(gè)或多個(gè)物理卷組成。

PP(physical partition):在邏輯上，再將一個(gè)VG分割成連續(xù)的小塊。LVM會(huì)記錄PP的大小和PP序號(hào)的偏移。這樣就相當(dāng)于在VG這個(gè)大池中順序切割，如果設(shè)定一個(gè)PP大小為4MB，那么這個(gè)PP就會(huì)包含8192個(gè)實(shí)際物理磁盤上的扇區(qū)。如果PV是實(shí)際的一塊物理磁盤，那么這些扇區(qū)就是連續(xù)的。如果PV本身已經(jīng)是經(jīng)過(guò)RAID控制器虛擬化成的一個(gè)LUN，那么這些扇區(qū)很有可能位于若干條帶中，也就是說(shuō)這8192個(gè)扇區(qū)物理上不一定連續(xù)。?

LP(logical ?partition)：PP可以再次組成LP（邏輯區(qū)塊）一個(gè)LP可以對(duì)應(yīng)一個(gè)PP，也可以對(duì)應(yīng)多個(gè)PP。前者對(duì)應(yīng)前后沒(méi)什么區(qū)別，后者又分為兩種情況：一個(gè)為多個(gè)PP組成一個(gè)大LP，像RAID0一樣，另一種是一個(gè)LP對(duì)應(yīng)幾份PP，這幾份PP每一份內(nèi)容都一樣，類似于RAID1，

LV(logical volume)：若干LP再經(jīng)過(guò)連續(xù)組合成LV，也就是LVM所提供的最終可以用來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的單位。生成的邏輯卷再主機(jī)看來(lái)還是和鋪設(shè)同磁盤一樣，可以對(duì)其進(jìn)行分區(qū)，格式化。
PE(physical extent)：物理區(qū)域是物理卷中可用于分配的最小存儲(chǔ)單元，物理區(qū)域大小在建立卷組時(shí)指定，一旦確定不能更改，同一卷組所有物理卷的物理區(qū)域大小需一致，新的pv加入到vg后，pe的大小自動(dòng)更改為vg中定義的pe大小。
LE(logical extent)：邏輯區(qū)域是邏輯卷中可用于分配的最小存儲(chǔ)單元，邏輯區(qū)域的大小取決于邏輯卷所在卷組中的物理區(qū)域的大小。

最終形成的LV大小可以隨時(shí)變更，也不用重啟OS。LVM看起來(lái)很復(fù)雜，但其實(shí)操作簡(jiǎn)單，創(chuàng)建PV，將P加入VG，在VG中再創(chuàng)建LV。在VG中在創(chuàng)建LV。然后格式化這個(gè)LV，就可以當(dāng)成一塊磁盤使用了。

5.5.4 卷管理軟件的實(shí)現(xiàn)

LVM的配置信息記錄在磁盤的VGDA中。LVM就是通過(guò)讀取每塊物理磁盤上VGDA區(qū)域來(lái)獲取LVM配置信息，比如PP大小、初始偏移、PV的數(shù)量和信息、排列順序、映射關(guān)系。LVM初始化的時(shí)候會(huì)讀取這些信息，然后再緩存中成成對(duì)應(yīng)的映射公式，從而完成LV的掛載。掛載之后就可以接受IO了。

卷管理軟件就是運(yùn)行再OS操作系統(tǒng)磁盤控制器驅(qū)動(dòng)程序之上的一層軟件程序，它的作用就是實(shí)現(xiàn)RAID卡硬件管理磁盤空間所實(shí)現(xiàn)不了的靈活功能。比如隨時(shí)擴(kuò)容。

磁盤控制器看待磁盤，真的就是盤片和磁頭組成，而卷管理軟件看待磁盤，會(huì)認(rèn)為它是一個(gè)線性存儲(chǔ)的大倉(cāng)庫(kù)，而不管這個(gè)倉(cāng)庫(kù)用什么存儲(chǔ)方式，倉(cāng)庫(kù)每個(gè)房間都有一個(gè)地址LBA邏輯塊地址），VM必須知道這些地址一共有多少。

至于擴(kuò)容和縮容，對(duì)于VM來(lái)說(shuō)是小事一樁，但對(duì)于其上的文件系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，處理起來(lái)就復(fù)雜了。所以擴(kuò)大和收縮卷需要其上的文件系統(tǒng)來(lái)配合，才能不影響應(yīng)用系統(tǒng)。

5.5.5 低級(jí)VM和高級(jí)VM

分區(qū)管理可以看作是一種最簡(jiǎn)單的卷管理方式，它比LVM等級(jí)要低。分區(qū)就是將一塊磁盤抽象成一個(gè)倉(cāng)庫(kù)，然后將這個(gè)倉(cāng)庫(kù)劃分成具體的一庫(kù)區(qū)二庫(kù)區(qū)等，因?yàn)橐粋€(gè)襠褲太大的話，對(duì)用戶來(lái)說(shuō)很不方便，比如一塊100GB的磁盤，如果只分一個(gè)區(qū)，就顯得很不方便管理，有兩種方法解決這個(gè)問(wèn)題。

（1）可以用低級(jí)VM管理軟件，比如Windows自帶的磁盤管器，對(duì)于這個(gè)磁盤進(jìn)行分區(qū)；

（2）用高級(jí)的VM管理軟件，將這個(gè)磁盤做成卷，然后靈活進(jìn)行劃分邏輯卷。

不同的是，分區(qū)只能針對(duì)單個(gè)磁盤，不能將磁盤合并再劃分。分區(qū)信息被保存在分區(qū)表中，分區(qū)別位于磁盤0磁道0磁頭的0號(hào)扇區(qū)上，也就是LBA1這個(gè)地址的扇區(qū)上，這個(gè)扇區(qū)又叫做MBR，即主引導(dǎo)記錄。MBR扇區(qū)不僅僅保存分區(qū)表，它還保存了BIOS跳轉(zhuǎn)時(shí)所需要執(zhí)行的第一句指令代碼，所以才叫做主引導(dǎo)記錄。

MBR中除了包含啟動(dòng)指令代碼，還包含分區(qū)表，通常啟動(dòng)時(shí)，程序都會(huì)跳轉(zhuǎn)到活動(dòng)分區(qū)區(qū)讀取代碼做OS的啟動(dòng)，所以必須有一個(gè)活動(dòng)分區(qū)。這在分區(qū)工具中可以設(shè)置。

高級(jí)卷管理軟件再劃分了邏輯卷之后，一定要記錄邏輯卷時(shí)怎么劃分的，比如LVM就需要記錄PV的數(shù)量和信息、PP的大小、其實(shí)位置LV的數(shù)量和信息等。這些信息都要保存再磁盤上，所以也需要，一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)存儲(chǔ)，所以這個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，LVM使用VDGA（Aolume Group Descriptor Area）。每次啟動(dòng)系統(tǒng)，VM就是通過(guò)讀取這些數(shù)據(jù)來(lái)判斷目前卷情況并掛載LV的，VGDA的大致結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。

不管是MBR還是VGDA中數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，一旦這些信息丟失，邏輯卷信息就會(huì)找丟失。整個(gè)傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)就不能被訪問(wèn)。

高級(jí)VM沒(méi)有拋棄MBR的解決方案，而是再M(fèi)BR的基礎(chǔ)上，又增加了VGDA這種更靈活的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)動(dòng)態(tài)管理磁盤。

高級(jí)VM均帶有軟RAID功能，可以實(shí)現(xiàn)邏輯卷之間的鏡像，更有甚者有些VM實(shí)現(xiàn)了RAID0的條帶化。再卷級(jí)別的條帶化，達(dá)到物理磁盤級(jí)別條帶化同樣的目的。

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的【存储知识学习】第五章-5.4虚拟磁盘和5.5卷管理层-《大话存储》阅读笔记的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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