逻辑卷管理基础知识

《逻辑卷管理基础知识》由会员分享，可在线阅读，更多相关《逻辑卷管理基础知识（11页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、逻辑卷管理基础知识介绍 VERITAS Storage Foundation1. 背景22. 逻辑卷管理概念32.1 WINDOWS 动态卷(DYNAMIC VOLUMES) 42.2 逻辑卷的在线管理 52.3 软件 RAID 和硬件 RAID 72.3.1 RAID 级另U72.3.2 硬 RAID72.3.3 软 RAID82.3.4 .软硬结合83. VERITAS STORAGE FOUNDATION 高级功能83.1 LDM 的基本逻辑卷管理功能 93.2 VSF的高级功能9逻辑卷管理基础知识介绍 VERITAS Storage Foundation1.背景在今天不断发展变化的计算

2、机网络环境里，一个不争的事实是对存储的需求连续增长。用户期望数据库、关键应用、及其它资源一天24小时、一周7天不停机，并期望能按照需 要的速度存取。那么，什么在威胁应用系统的正常不停机运行呢？系统软硬件故障： 显然，如果运行应用的计算机坏了，应用肯定停下来了。例如，电源 及UPS故障、硬盘故障、通讯控制器故障、系统总线、内存、CPU故障等。人为操作错误：错误删除文件数据，造成不可恢复；错误执行程序或命令，造成系统死机。 这些情况也是经常发生的。安全体系被攻破：只要与外部交流，就不可避免地有机会受到攻击。生产地点的灾难：水灾、火灾、地震及其他机房事故等 上面谈到的都是意外事件给应用系统带来的影响

3、。但是我们不能忽略另外一个因素带来的 巨大停机时间，即系统维护：当增加存储时，当主机扩容时，当性能调优时，当场地搬迁时，我们通常都会 计划一定的停机时间来完成这些维护操作。据Gartner统计，IT系统多于70%的停机时间 是计划内的，它们给客户带来相当的经济损失，只是我们已经习以为常了。数据备份与恢复技术可以将我们应用系统的在线数据定期地制作拷贝，并保存到脱机存储或远程存储上。当上面那些意外事故发生造成在线生产数据丢失时，我们可以利用脱机存 储上的数据拷贝恢复它们，从而让应用恢复，继续为客户提供服务。数据备份和恢复解决 了最基本的数据保护问题。但是对于关键应用来说这种恢复的速度有时不一定令人

4、满意 的。还有它不能减少系统维护的停机时间，不能解决硬件故障造成的长时间停机。VERTIAS存储管理技术、集群技术、以及容灾技术可以进一步解决上述可用性问题，为客户提供不中断的应用计算环境。本文将重点介绍VERITAS存储管理产品StorageFoundation在Windows环境（其它平台上使用）下如何帮助客户减少IT系统因存储 管理带来的停机时间，从而提高IT系统的可用性。2.逻辑卷管理概念我们常常有这样的经验，当存放数据的某个盘坏了，上面的数据就全部丢了。还有 当我们D：盘空间不够时，我们需要增加一个盘（例如F:），将部分目录移到那个盘 上，这种转移需要带来应用的调整，例如修改数据位置

5、参数。单盘故障引起的数据 丢失虽然能够从备份介质上恢复，但是对于关键业务而言，可能恢复速度不能满足 需求。另外，对于管理员来讲，手工跟踪存储使用情况、增加容量、监视性能等都是劳动 密集型的工作，它们本身需要不断地关掉应用、重启系统，因而带来业务中断。 尤 其是当存储量增长到一定的时候，管理变得异常艰难。减少磁盘故障及磁盘扩充带来的业务停机的最佳技术是磁盘容错技术（ RAID） .常 见的磁盘阵列就是这样的设备。Windows操作系统里的LDM是这样的软件。现在如果 你机器上连接了多个硬盘，你需要避免因磁盘故障带来的停机，那么你可以采用LDM 对这些磁盘做RAID,然后业务数据存放到这些具有容错

6、功能的磁盘上。通过RAID处 理后形成的虚拟磁盘一般叫做逻辑磁盘（LVM）。RAID的种类有镜像、RAID5、简单 拼接等，如下图所示。镜像和RAID5均具有容错功能，任何单盘坏掉，数据都可以 继续使用；简单拼接技术一般用在磁盘阵列的情形，可以提高性能、增加可用性。 多种RAID技术可以联合使用进一步提高可用性。昌旨旨Volumes+oWindows服务器DiskF1:逻辑卷基本概念i.镜像：同一数据同时写到每个盘2.校验：两个盘放数据，一个作校验A + B = C3.拼接：顺序存放数据LDM带来的另一个好处是逻辑卷的扩展、调整都不需要停掉使用它的应用，艮ILDM不仅解决了单个硬盘故障带来的数

7、据丢失，还提高了存储管理引起的业务中断。LDM是微软与VERITAS共同开发的一个简单的逻辑卷管理软件，是VERITAS St orage Founda ti on的简化版本。它删除了存储的物理限制，让管理员实现更高性能、更高 可用的存储部署，并简化了磁盘管理，节约拥有成本。但是面对今天业务连续性更高要求，例如：路径冗余、脱机处理、容灾等，需要更 先进的技术予以解决，VERITAS Storage Foundation for Windows (简称VSF)提 供这些额外高级功能，满足客户需求。VERITAS St orage Founda tion for Windows包含LDM的全部功能

8、，加上许多高级功 能。2.1 WINDOWS 动态卷(DYNAMIC VOLUMES)我们一般习惯于采用传统的磁盘分区表创建磁盘分区，将一个磁盘分成多个盘，例如C:和D:等。VSF可以为我们提供完全软件管理的方式创建磁盘分区，我们叫做动 态磁盘格式。Windows2000和Windows Server2003有5种动态卷：简单卷、拼接卷、 镜像卷、条带卷、以及RAID5卷。简单卷（Simple）简单动态卷相似于传统的磁盘分区，一个逻辑卷驻留在单个物理磁盘上。一个磁盘上可以创建多个简单卷，这些卷上也可以创建不同的文件系统（例如：FAT或NTFS）。当你需要增加空间到简单卷时，可以使用VSF在线扩

9、展，不需要重启系统。拼接卷（Spanned） 多个物理磁盘可以拼接成一个逻辑卷。这就是说文件系统或数据库表空间不再受限 于单个磁盘的物理大小。拼接卷将多个物理磁盘的空间连接起来。显然构成这个卷的任何磁盘坏都破坏数据。 下面的镜像卷解决这个问题。镜像卷（Mirrored）将关键数据镜像到多个物理设备上是避免磁盘故障导致数据丢失的最好方法。如果一个磁 盘坏，其它镜像拷贝依然可以读写。管理员通过将镜像设备分布到不同的磁盘控制器上， 甚至可以提高更高的容错性VSF提供灵活的镜像技术：镜像设备不需要具有同样的大小或类型，所以我们可以使用现有 的设备做镜像。一个更加有用的功能是SFW可以拆分镜像卷而不需要

10、使用它的应用停机。尽管镜像技术主要用于改进可用性上，但是另一个有用的例子是：系统管理员可以将频繁 访问的数据（也许是整个数据的一小部分）放到镜像卷上，通过提供多个数据拷贝，可以 减少读I/O竞争，改进读性能。条带卷（Striped）条带卷是指将数据交叉写到多个磁盘设备组成的逻辑磁盘上。通过减少等待磁头移动所花费的时间，改善卷的I/O性能RAID 5 （Striping with Distributed Parity） 条带卷是没有容错能力的，任何磁盘坏都会损坏数据。由于这个原因，条带通常和镜 像结合形成复杂的卷。另一个方法是条带与奇偶校验相结合将st rip高性能与Pari ty checki

11、ng高可用性结合起来.VSF提供RAID5规范。应用的数据是存放在基本磁盘上还是存放在逻辑磁盘上，对前端用户和应用完全透明。2.2 逻辑卷的在线管理VERITAS Storage Foundation 提供的逻辑卷除了提高数据可用性外，另一个最大的好处就是可以在线管理存储。当我们增加存储、或拿掉某个存储、或将数据从一个盘移到 另一个盘时，不再需要停机或系统重启。VSF在Windows环境下采用Microsoft Management Console （MMC） snap-in接口，提供向导工具来指导磁盘管理操作。单个GUI 控制台支持MMC框架中多个磁盘管理服务器，而单个MMC框架又支持多个G

12、UI连接到分离 的服务器。如下图所：qye 垢:FpPiOj JrMjprdOMh IHiH 1-T(F2: VERITAS企业管理员（VEA）图形接口If迪帕如幅H IWIWIb liili CCdGi cKftiH iqjiB|ii Ea+iGM*i i ll*lhll IfcMiHffl因为VSF生成的逻辑卷配置信息全部存储在每个相关的磁盘本身，不在注册表或其它系统专 有区中。因此可以简单地将磁盘在不同系统间移动，而且改变配置时不需要重启系统。 管理员完全可以在数据在线存取且不重启服务器情况下进行存储管理任务，例如： 扩展一个简单卷或条带卷的容量，而不关闭服务器 当镜像卷或RAID卷出错

13、时维修（重同步） 删除镜像卷的一个镜像，或拆成两个卷 创建新卷或重新激活关闭的卷，而不需要重启服务器 显然，所有这些功能都减少了因为存储磁盘管理而带来的有计划的频繁停机，简化总的磁盘 管理工作，更减少了出错机会，提高了系统的可用性。2.3软件RAID和硬件RAID前面我们已经知道了，为了解决磁盘故障造成的数据丢失或系统停机，采用了RAID技术。不 管是条带卷、镜像卷、还是RAID5,都属于RAID技术范畴。这种技术既可以在主机上实现（例 如VERITAS Storage Foundation）也可以在单独的设备上实现（例如磁盘阵列）。下面我们 简单介绍一个它们各自的特点。2.3.1 RAID

14、级别RAID的目的是为了提高存储的可用性和性能，它通过将磁盘做某种结合，例如磁盘镜像或条 带加校验（保护故障）。这里不讨论各种RAID级别的精确定义，只是提供一个简单的参考：RAID LevelFunctionRAID 0Striping with no redundancyRAID 1Mirroring (complete redundancy)RAID 1+0Mirrored StripesRAID 2 through RAID 5Striping with parity checkingRAID 2到RAID 5分别采用不同的方法结合条带和奇偶校验，做到保护设备错误的同时，不 需要数据的

15、全冗余（即双倍存储），除RAID2没有商用外，其它都在不同的产品中提供。 VERITAS Storage Foundation 提供RAIDO、 1、 5。究竟采用那个级别，依赖于数据存取模式和可用性需求，每一种结构都有其优点和缺点。2.3.2 硬 RAID我们从存储厂家购买的RAID设备中，其磁盘控制软件中包含RAID逻辑。RAID级别是预 配置的，像条带大小等参数。这种硬件RAID设备快速、简单地实现条带和冗余技术。与 基于主机的RAID实现方式相比，具有如下优势： 易于部署一一只需购买和安装 使用极少的生产机CPU周期和总线带宽。即使在镜像的情况下，服务器只需要 一次写数据到存储，而基于

16、主机实现的镜像需要多次I/O。还有校验计算占用 的是RAID设备，而不是主机。对于CPU周期和总线带宽紧张的环境，硬RAID比 软RAID合适。但是，硬RAID不如软RAII灵活：在大多数阵列中，磁盘存储总量和条带宽度都是预配置的,改变困难。2.3.3 软 RAIDVERITAS Storage Foundation及Windows自身带的LDM都实现基于主机的RAID,也叫软RAID.服务器直接运行软件实现镜像、条带、及奇偶计算等操作。软RAID具有极其灵活的 特点： 可以在现有磁盘分区的基础上建立RAID卷，或可以跨越RAID设备做镜像 可以根据实际使用中的情况调整RAID参数。例如，改变

17、st ripe的大小或片数。 可以跨越磁盘控制器或主机总线适配器做镜像，以提高可用性。RAID软件与其它应用争用主机总线和CP U资源，在资源紧张的系统上可能引起问题。但是， 一般情况下增加主机资源比购买专用RAID要容易。2.3.4 .软硬结合令人振奋的是，两个选择并不是相互排斥的。事实上，二者一起工作提供更多的好处。例女口，采用软RAID将现有磁盘创建成简单的镜像或条带逻辑卷，而硬AID留作它用。VSF可 以通过镜像及条带可以提咼RAID阵列的咼可用性： 将不是完全冗余的RAID设备做镜像 将奇偶校验分布到多个阵列上 数据跨阵列分条块，以满足应用的I/0带宽需求（像video服务器或ima

18、ge服务器）3. VERITAS STORAGE FOUNDATION 高级功能Windows中的LDM只提供基本的逻辑卷管理功能，VSF提供更多高级增值功能，满足客户新的 业务需求。3.1 LDM 的基本逻辑卷管理功能Windows 2000 and Windows Server 2003上的LDM主要提供基本的卷管理功能， 包括： Dynamic volumes 一 simple, spanned, striped, mirrored or RAID 5 Online storage management 一 在线监视存储、增加新存储、删除镜像卷的 镜像片、以及其它存储管理操作。3.2 V

19、SF 的高级功能VERITAS Storage Foundation for Windows 提供基本的和高级卷管理功能，完全支持Windows Server 2003 and Windows 2000 systems的动态卷.这些高级卷管理功能如下： Domain-wide storage configuration 一 在中央集中控制台上管理整个WINDOWS域的存储。 Larger striped and RAID 5 volumes 一 支持到32个片的RAID5或条带卷。 Mirrored stripe volumes 一 高性能与高可用性结合 Online growth for m

20、irrored, striped and RAID 5 volumes 一 在线扩 展条带或镜像卷(包括RAID5)，而不需要重启系统或关掉应用。 Preferred mirror 一这个功能可以改善写请求密集的数据I/O性能。例如， 设置读磁盘是高性能的本地设备，而更新请求存取远程设备或另一个控制器 上的磁盘。 Online monito ring and t uning 管理员可以在线识别存储瓶颈，并将数据 迁移到合适的存储位置。这可以实现在问题变得严重之前阻止它。I/O活动的跟踪可以在系统级、卷级、逻辑磁盘级、或物理磁盘级。平均/O活动按 每个片(subdisk)计算；平均I/O达到90

21、%的subdisk标记为潜在的“hot spot” , 即热点盘。于是管理员可以将其数据迁移到另一个低I/O活动的区域，以减少I/O 瓶颈。VERITAS Storage Foundation减少了大量需要猜测和专家评估的优化工作量。 Private diskgroup protection 一 VERITAS Storage Foundation 支持SAN和共享存储配置。例如，通过将存储分段可以让多个服务器共享一个 存储群。每个服务器只存取它自己的Diskgroup. Proactive monitoring and notification 一 VERITAS Storage Found

22、ation forWindows 提供的前瞻通知与预警功能可以改善性能、减少停机时间。例如当一个动态卷的空间快靠近总容量时，Capaci ty Moni to ring会预警；SNMP Aler t将发给中央控制台；存储相关的问题会由Email和短信通知发给存储管理员； Event log会留下所有事件的记录，供管理员检查所有的改变。Dynamic multipathing (DMP) 在存储和服务器之间建立多条数据路径。以便当运行路径出错时，另一条可用路径立即自动接管I/O,为用户提供虚拟地不中断存取。DMP通过将1/0分布到多条路径上，还可以提高性能。DPM基于微 软的MPIO框架，是WH

23、QL Logo认证的。Clustering support 一 支持 VERITAS Cluster Server和 Microsoft Cluster Server (MSCS)Snapshots - VERITAS FlashSnap,是VSF的一个选项，允许创建数据时间点 的快照，而对应用和用户的影响极小。这种快照既可以在本机上使用，也可以 安装到其它服务器上使用。本地磁盘快照提供数据误操作情况下的快速数据恢 复。脱机快照可以完成资源密集型的处理，如测试、决策支持、备份等，以减 轻生产机的压力。VERITAS FlashSnap完全集成到微软的VSS结构中。VxCache -让用户为指定的动态卷设置Cache，通过使用现存的内存或物理地 址扩展来提高性能。采用次技术，Exchange性能可以改善40%.总结起来VERITAS St orage Founda tion为应用环境提供更高的可用性和更高的性能。更高的可用性一所有存储操作在线完成，减少计划内和计划外停机时间。更高的性能一VSF提供的I/O统计功能和图形用户接口让管理员很容易诊断 和提前发现性能问题，并且可以立即在线校正。VxCache技术显著提高应用性