[ Страница назад | Страница вперед | Содержание | Индекс | Библиотека | Юридическая информация | Поиск ]

Принципы управления системой: Операционная система и устройства


Общие сведения о логической памяти

Для управления дисковой памятью применяется иерархическая структура. Каждому жесткому диску, называемому физическим томом (PV), присвоено имя, например /dev/hdisk0. Каждый физический диск, используемый в системе, входит в состав определенной группы томов (VG). Каждый физический том в группе разбит на физические разделы (PP) одинакового объема (если в группу входят физические тома объемом менее 300 Мб, то по умолчанию размер физического раздела равен 2 Мб, в противном случае - 4 Мб). Для распределения данных на диске каждый физический том разделен на пять участков: внешний край, внутренний край, внешняя область, внутренняя область и центр. Количество физических разделов в каждой области зависит от общего объема дисковой памяти. Если при создании группы томов с помощью команды mkvg использовалась опция -B, то приведенные выше ограничения увеличиваются до 128 физических томов и 512 логических томов.

В составе каждой группы томов определяется один или несколько логических томов (LV). Логические тома - это организованные области данных на физических томах. Пользователь рассматривает данные логического тома как непрерывную последовательность, но на физическом томе они могут располагаться в нескольких несмежных областях. Таким образом обеспечивается изменение размера и расположения файловых систем, пространства подкачки и других логических томов, а также объединение нескольких физических томов и дублирование данных в целях для повышения гибкости и надежности.

Каждый логический том состоит из одного или нескольких логических разделов (LP). Каждый логический раздел соответствует по крайней мере одному физическому разделу. Если для логического тома применяется зеркальное копирование, то для хранения дополнительных копий логического тома выделяются дополнительные физические разделы. Несмотря на то что логические разделы последовательно пронумерованы, связанные с ними физические разделы не обязательно располагаются последовательно и непрерывно.

Логические тома применяются для различных целей, например для организации подкачки, но на каждом логическом томе, на котором хранятся обычные системные или пользовательские данные, устанавливается журнализированная файловая система (JFS). Каждая JFS представляет собой пул блоков, размер которых совпадает с размером страницы (4 Кб). При записи данных в файл этому файлу выделяются дополнительные блоки. Необязательно, чтобы эти блоки были смежными или располагались рядом с другими блоками, выделенными этому файлу. В AIX 4.1 и более поздних версиях размер фрагмента для файловой системы должен быть меньше 4 Кб (512 байт, 1 Кб или 2 Кб).

После установки в системе создается одна группа томов (rootvg), в которую входит базовый набор логических томов, необходимых для запуска системы, а также томов, заданных в сценарии установки. Другие физические тома, подключенные к системе, можно добавить в группу томов с помощью команды extendvg. Физический том можно добавить либо в группу томов rootvg, либо в другую группу томов (предварительно созданную с помощью команды mkvg). Характеристики логических томов можно изменять с помощью команд или с помощью меню инструмента управления системой (SMIT).

В данном обзоре приведена информация по следующим темам:

Принципы организации логических томов

Основными понятиями, необходимыми для понимания логических томов, являются:

Приведенная ниже схема демонстрирует зависимости между этими понятиями.

Рис. 6-1. Группа томов. На данной схеме изображена группа томов, состоящая из трех физических томов, для которых указан максимальный диапазон. Логический том (который может быть распределен между физическими томами) составлен из логических разделов, размещенных в физических разделах.

Figure basea18 not displayed.

Физические тома

Перед тем как включить диск в группу томов, его необходимо настроить как физический том и сделать доступным для системы. Каждому физическому тому соответствует определенная идентификационная информация и информация о настройке, в том числе идентификатор физического тома, уникальной в пределах данной системы. Когда диск становится физическим томом, он разбивается на физические блоки размером по 512 байт. Настройка диска в качестве физического тома выполняется с помощью команды mkdev или chdev, либо с помощью инструмента управления системой (SMIT).

При включении компьютера после подключения нового диска операционная система обнаруживает этот диск и проверяет наличие уникального идентификатора физического тома в его загрузочной записи. Если идентификатор присутствует, то диск помечается как физический том и ему присваивается имя (как правило, hdisk x, где x - это число, уникальное в пределах данной системы). Это имя будет присвоено диску до тех пор, пока определение не будет отменено.

Группы томов

Теперь физический том необходимо включить в группу томов. Группа томов может включать от 1 до 32 физических томов различного объема и типа. Физический том может принадлежать только одной группе томов. Всего в системе может быть до 255 групп томов.

Когда физический том включается в группу томов, физические блоки носителя объединяются в физические разделы, размер которых задается при создании группы томов. Дополнительная информация об этом приведена в разделе Физические разделы.

В процессе установки системы автоматически создается корневая группа томов (rootvg). Группа томов rootvg включает базовый набор логических томов, необходимых для запуска системы, а также логические тома, заданные в сценарии установки. В группу томов rootvg входят следующие компоненты: пространство подкачки, протокол журналов, данные загрузки и область для размещения дампа, - каждый из этих компонентов представляет собой отдельный логический том. Атрибуты rootvg отличаются от атрибутов пользовательских групп томов. Например, группу rootvg нельзя импортировать или экспортировать. При вызове команд для выполнения действий над rootvg, необходимо учитывать особенности этой группы томов.

Новая группа томов создается с помощью команды mkvg. Добавление физического тома в группу томов выполняется командой extendvg, а удаление - командой reducevg. Над группами томов можно выполнять следующие действия: изменение (команда chvg), просмотр списка (lsvg), удаление (exportvg), установка (importvg), реорганизация (reorgvg), синхронизация (syncvg), разрешение использования (varyonvg) и запрещение использования (varyoffvg).

В небольших системах все подключенные физические тома могут размещаться в одной группе томов. Однако в целях защиты рекомендуется создавать отдельные группы томов, так как права доступа для каждой группы томов задаются отдельно. Кроме того, использование нескольких групп томов упрощает обслуживание системы, так как во время обслуживания одной группы другие могут оставаться активными. Поскольку группа томов rootvg должна быть активной постоянно, она содержит лишь минимальное число физических томов, необходимых для работы системы.

С помощью команды migratepv можно переносить данные с одного физического тома на другой в пределах одной группы томов. Кроме того, эта команда позволяет освобождать физические тома перед их удалением из группы томов. Например, можно переместить данные с физического тома, который необходимо заменить.

Группу томов, при создании которой использовался формат с меньшим максимальным числом физических и логических томов, можно преобразовать в расширенный формат, который позволяет использовать до 128 физических и до 512 логических томов. Для выполнения этой операции необходимо, чтобы число разделов на каждом физическом томе, входящем в группу томов, было достаточным для расширения области дескрипторов группы томов (VGDA). Необходимое число свободных разделов зависит от текущего размера VGDA и физического раздела. Так как VGDA располагается в краевой части диска и должна занимать непрерывную область, то для выполнения этой операции необходимо наличие свободных разделов в этой части диска. Если эти разделы выделены пользователям, то данные из них будут перенесены в другие свободные разделы того же диска. Остальные физические разделы будут перенумерованы с учетом разделов, выделенных под VGDA. При этом изменится соответствие между логическими и физическими разделами на всех физических томах в составе данной группы томов. Если вы сохраняли информацию о соответствии между логическими и физическими разделами (например, для восстановления после возможного сбоя), то после преобразования эту информацию необходимо сохранить вновь. Кроме того, если резервное копирование группы томов выполняется с опцией map (с сохранением информации о размещении) и восстановление выполняется с использованием сохраненной информации, то операция восстановления может завершиться неудачно, так как разделы с некоторыми номерами могут оказаться несуществующими (из-за сокращения числа разделов при преобразовании). При использовании опции map рекомендуется выполнять резервное копирование непосредственно перед преобразованием и сразу после него. Так как размер области VGDA существенно увеличивается, то каждая операция, связанная с ее изменением (создание или изменение логического тома, добавление физического и т.п.), может занимать продолжительное время.

Примечание: После создания группы томов большого размера или преобразования группы томов в расширенный формат эту группу томов нельзя будет импортировать для работы в версиях AIX, предшествующих 4.3.2.

Физические разделы

При добавлении физического тома в группу томов этот том разбивается на блоки одинакового размера, которые называются физическими разделами. Физический раздел - это наименьшая единица распределения дискового пространства, занимающая непрерывный участок физического тома.

Размер раздела физического тома равен размеру раздела, указанному при создании группы томов (например, с помощью команды mkvg -s). На следующем рисунке показана взаимосвязь между физическими разделами томов и группами томов.

Рис. 6-2. Группа томов, включающая три физических тома. На иллюстрации показана группа томов, в которую входит три физических тома, по шесть физических разделов в каждом.

Figure basea1 not displayed.

Логические тома

После создания группы томов вы можете создать в ней логические тома. Несмотря на то, что логический том может располагаться не только на нескольких разных физических разделах, но даже на нескольких физических томах, с точки зрения пользователей он представляет собой единый, непрерывный том с возможностью расширения. С помощью команды mklv можно создавать дополнительные логические тома. Эта команда позволяет задавать имя логического тома и определять его характеристики, например количество и расположение логических разделов.

Для изменения имени и характеристик логического тома после его создания служит команда chlv, а для изменения количества выделенных логических разделов - команда extendlv. По умолчанию максимальный размер логического тома составляет 128 логических разделов, однако можно указать и большее значение. Для изменения этого ограничения можно воспользоваться командой chlv.

Примечание: После создания логического тома значение параметра СОСТОЯНИЕ LV, которое можно определить с помощью команды lslv, изменится на закрыт. Значение открыт присваивается этому параметру, например, при создании и монтировании файловой системы на данном логическом томе.

Логические тома можно копировать с помощью команды cplv, просматривать с помощью команды lslv, удалять с помощью команды rmlv, а также уменьшать и увеличивать число копий с помощью команды mklvcopy и rmlvcopy соответственно. Кроме того, при реорганизации группы томов можно изменять расположение логических томов.

В группе томов может быть определено до 256 логических томов (в случае расширенной группы - до 512), но фактическое число томов в группе зависит от выделенного ей объема физической памяти и размера создаваемых логических томов.

Логические разделы

При создании логического тома для него задается количество логических разделов. Логический раздел соответствует одному, двум или трем физическим разделам в зависимости от количества экземпляров данных, которые вы хотите поддерживать. По умолчанию создается единственная экземпляр логического тома. В этом случае один логический раздел непосредственно соответствует одному физическому разделу. Каждый экземпляр, в том числе первый, называется копией. Расположение физических разделов на диске определяется с помощью опций, которые задаются при создании логического тома.

File Systems

Логический том определяет распределение дискового пространства вплоть до уровня физических разделов. Более точное управление данными достигается путем применения программных компонентов, например, администратора виртуальной памяти и файловых систем. Поэтому последний этап организации работы с диском - это создание файловых систем. Для каждого логического тома можно создать отдельную файловую систему. Для создания файловой системы служит команда crfs. Дополнительная информация о файловых системах приведена в разделе Файловые системы - Обзор.

Ограничения на логическую память

В приведенной ниже таблице описаны ограничения на логическую память. По умолчанию максимальное число физических томов в группе равно 32 (в случае расширенной группы томов - 128), но при создании пользовательских групп томов это число можно указать в команде mkvg. При создании группы rootvg во время установки системы этой переменной автоматически присваивается максимальное значение.

MAXPVS: 32 (для расширенной группы томов - 128)
MAXLVS: 255 (для расширенной группы томов - 512)


Ограничения на логическую память
Группы томов 255 на систему
Физические тома (MAXPVS / коэффициент для группы томов) на группу томов
Физические разделы (1016 x коэффициент для группы томов) на физический том; размер каждого - до 1024 Мб
Логические тома MAXLVS на группу томов
Логические разделы (MAXPVS * 1016) на логический том

Если группа томов была создана до того, как вступило в силу ограничение, разрешающее создание не более 1016 физических разделов на физический том, и разделы группы томов, не отвечающие данному требованию, не преобразованы в поддерживаемый формат, то они будут обрабатываться неправильно. Для преобразования группы томов воспользуйтесь командой chvg -t. Значение коэффициента по умолчанию выбирается исходя из требования поддержки максимального по размеру диска в группе томов.

Например, если в состав созданной группы томов входит диск, объем которого равен 9 Гб, а размер раздела составляет 4 Мб, то эта группа томов будет содержать примерно 2250 разделов. Возможность работы с 2250 разделами обеспечивается с помощью коэффициента преобразования, равного 3 (1016 * 3 = 3048). Применение при преобразовании группы томов большего коэффициента позволяет включать в группу диски с числом разделов, равным 1016 * коэффициент. Кроме того, большее значение коэффициента можно задать для включения в группу томов дисков большего объема с разделами меньшего размера.

Выполнение этих операций приводит к сокращению общего числа дисков, которые можно включить в группу томов. Новое максимальное число дисков будет равно MAXPVS/коэффициент. Например, применение коэффициента 2 для обычной группы томов приводит к уменьшению максимального числа дисков в группе томов до 16 (32/2). Для большой группы томов применение коэффициента 2 приводит к уменьшению максимального числа дисков в группе томов до 64 (128/2).

Примечание: После преобразования группы томов ее нельзя будет импортировать для работы в версиях AIX, предшествующих 4.3.1.

Администратор логических томов

Администратор логических томов (LVM) представляет собой набор команд операционной системы, библиотечных подпрограмм, и других инструментов, предназначенных для управления логической памятью. Администратор логических томов (LVM) управляет ресурсами дисковой памяти, устанавливая соответствие между более простой и гибкой логической структурой памяти и физическими дисками. Для выполнения этих функций LVM использует специальные драйверы устройств, работающие на более высоком уровне, чем стандартные драйверы дисков.

В состав администратора логических томов (LVM) входит драйвер логических томов (LVDD) и библиотека подпрограмм LVM. Драйвер логических томов (LVDD) - это драйвер, управляющий всеми операциями ввода-вывода. Он выполняет преобразование логических адресов в физические и отправляет запросы на ввод-вывод драйверам конкретных устройств. Библиотека подпрограмм LVM содержит подпрограммы, которые используются системными командами управления логическими и физическими томами. Программный интерфейс этой библиотеки доступен для всех, кто планирует расширить функции системных команд управления логическими томами.

Дополнительная информация о LVM приведена в разделе Understanding the Logical Volume Device Driver книги AIX 5L Version 5.1 Kernel Extensions and Device Support Programming Concepts и разделе Обзор программирования логических томов книги Общие принципы программирования в AIX 5L версии 5.1: Написание и отладка программ.

Основные принципы обеспечения целостности

В этом разделе описан процесс подключения групп томов и рассказано о принципах обеспечения целостности, с помощью которых LVM проверяет пригодность группы томов к использованию и сохраняет на носителях этой группы текущей версии данных.

Процесс подключения

Для активизации и деактивизации группы томов, определенной в системе, служат команды varyonvg и varyoffvg. Для того чтобы система могла обращаться к группе томов, эту группу необходимо подключить. В процессе подключения группы томов LVM считывает управляющую информацию с физических томов, входящих в состав группы. Эта информация, включающая область дескрипторов (VGDA) и область состояния группы томов (VGSA), хранится на каждом физическом томе группы.

В области VGDA хранится информация о соответствии между физическими и логическими разделами для каждого логического тома, входящего в состав группы томов, а также другая важная информация, например системное время. В области VGSA хранится информация о физических разделах и физических томах, оказавшихся недоступными во время загрузки системы.

Если в процессе подключения какие-либо физические тома оказываются недоступными, то эта команда перечисляет имена всех физических томов, входящих в группу, и показывает информацию о состоянии этих томов. Эта информация поможет определить, следует ли продолжать работу с данной группой томов.

Обеспечение целостности

Целостность определяется числом активных областей дескрипторов и состояния группы томов (VGDA/VGSA). Обеспечение целостности означает сохранение структуры данных областей VGDA/VGSA на диске в случае сбоя. На каждом физическом диске в группе томов присутствует по крайней мере одна область VGDA/VGSA. Если группа томов создается на одном диске, то первоначально на этом диске размещаются две области VGDA/VGSA. Если группа томов состоит из двух дисков, то на одном из них также хранятся две области VGDA/VGSA, а на втором - одна. При большем числе дисков в группе томов на каждом из них хранится по одной области VGDA/VGSA.

Целостность считается нарушенной, если некоторое число дисков (и, следовательно, областей VGDA/VGSA) оказывается недоступными и при этом большая часть (51%) областей VGDA/VGSA утрачены. Если в группе томов, состоящей из двух дисков, недоступен диск с одной областью VGDA/VGSA, то целостность сохраняется, так как доступными остаются две или три области VGDA/VGSA. Если же недоступен диск, на котором расположены две области VGDA/VGSA, то целостность считается нарушенной. Чем больше количество дисков в группе томов, тем менее вероятно нарушение целостности при сбое одного диска.

В случае нарушения целостности группа томов автоматически отключается и диски становятся недоступными для администратора логических томов (LVM). Таким образом, операции ввода-вывода, которые могли бы привести к потере данных, предназначенных для записи на диск, не выполняются. Кроме того, при отключении группы томов пользователь через протокол ошибок получает уведомление об аппаратной ошибке и о необходимости ее устранения.

В некоторых случаях бывает необходимо продолжить работу с группой томов даже при нарушении целостности. В этом случае проверку целостности для данной группы томов можно отключить. Такая группа томов называется группой томов без контроля целостности. Чаще всего такие группы томов применяются с зеркальным копированием. Если диск стал недоступным, но на одном из доступных дисков есть копия данного логического тома, то данные можно восстановить. Однако, возможна ситуация, когда все копии данных расположены на недоступном диске. В этом случае, независимо от того, применяется или нет зеркальное копирование, данные будут недоступны, несмотря на то что группа томов подключена.

Принудительное подключение

Внимание: Игнорирование сбоя при подключении является нестандартной операцией - перед ее выполнением необходимо проанализировать все возможные источники ошибки, как-то: оборудование, кабели, адаптеры и источники питания. К этой операции следует прибегать только в крайнем случае (например, для восстановления данных с диска, на котором произошел сбой). В этом случае невозможно гарантировать целостность данных управления, записанных в выбранных копиях VGDA и VGSA.

Если, несмотря на нарушение целостности, вы принудительно включите группу томов, то параметру PV STATE физических томов, недоступных во время включения, будет присвоено значение удален. Это значит, что все копии областей VGDA и VGSA будут удалены с этих физических томов. При этом для данных физических томов больше не будет выполняться проверка целостности; кроме того, активация этих томов в составе данной группы будет запрещена до тех пор пока они снова не будут включены в группу.

В следующих ситуациях вам может потребоваться проигнорировать сбой, возникший при подключении группы томов:

Приведенная ниже процедура позволяет сохранить целостность в том случае, если один из дисков отсутствует или требует ремонта.

  1. С помощью команды chpv -vr временно удалите том из группы. При этом удаленный физический том не будет учитываться при проверке целостности. Однако в случае группы томов, содержащей два диска, вам не удастся выполнить команду chpv для диска, хранящего оба VGDA/VGSA. Таким образом, запуск этой команды не может привести к нарушению целостности.
  2. Если вы хотите удалить диск для ремонта, то выключите питание системы и выньте диск. После устранения неисправностей в работе диска и подключения его к системе введите команду chpv -v, чтобы диск стал доступен для проверки целостности.

    Примечание: Команда chpv предназначена только для изменения параметров проверки целостности. Данные сохраняются на диске, и, если вы не планируете вновь подключать диск к системе, то необходимо скопировать данные на другие диски.

Группа томов без контроля целостности

Администратор логических томов (LVM) автоматически отключает группу томов, если количество областей VGDA или VGSA недостаточно для обеспечения целостности. Тем не менее, существует опция, позволяющая сохранять группу томов активной до тех пор, пока она содержит хотя бы одну доступную область VGDA/VGSA. При использовании этой опции создается группа томов без контроля целостности. Для обеспечения правильности данных VGDA и VGSA, перед тем как администратор логических томов разрешит подключение групп томов без контроля целостности, необходимо предоставить ему доступ ко всем дискам в этих группах.

Эта процедура может применяться, например, в тех случаях, когда каждый логический том существует как минимум в двух экземплярах.

При обнаружении сбоя группа томов остается активной, пока на диске сохраняется хотя бы одна неповрежденная копия логического тома.

Примечание: Как пользовательские группы томов, так и группа томов rootvg, могут работать без контроля целостности, но процедуры настройки пользовательских групп томов без контроля целостности и восстановления после сбоев отличаются от соответствующих процедур для группы томов rootvg. Для группы томов каждого типа необходимо применять процедуры, разработанные именно для данного типа группы томов.


[ Страница назад | Страница вперед | Содержание | Индекс | Библиотека | Юридическая информация | Поиск ]