逻辑卷管理基础知识

逻辑卷管理基础知识介绍VERITASStorageFoundation1.背景...........................................................................................................................................22.逻辑卷管理概念.......................................................................................................................32.1WINDOWS动态卷（DYNAMICVOLUMES）............................................................42.2逻辑卷的在线管理..........................................................................................................52.3软件RAID和硬件RAID...................................................................................................72.3.1RAID级别...............................................................................................................72.3.2硬RAID..................................................................................................................72.3.3软RAID..................................................................................................................82.3.4.软硬结合.................................................................................................................83.VERITASSTORAGEFOUNDATION高级功能......................................................................83.1LDM的基本逻辑卷管理功能...........................................................................................93.2VSF的高级功能...............................................................................................................9逻辑卷管理基础知识介绍VERITASStorageFoundation1.背景在今天不断发展变化的计算机网络环境里，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。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。F1:逻辑卷基本概念Windows服务器Volumes1.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3.拼接：顺序存放数据AB=C++DiskLDM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，即LDM不仅解决了单个硬盘故障带来的数据丢失，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VERITASStorageFoundation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，VERITASStorageFoundationforWindows（简称VSF）提供这些额外高级功能，满足客户需求。VERITASStorageFoundationforWindows包含LDM的全部功能，加上许多高级功能。2.1WINDOWS动态卷（DYNAMICVOLUMES）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WindowsServer2003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RAID5(StripingwithDistributedParity)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strip高性能与Paritychecking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VERITASStorageFoundation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MicrosoftManagementConsole(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GUI连接到分离的服务器。如下图所：F2:VERITAS企业管理员（VEA）图形接口因为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VERITASStorageFoundation）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。2.3.1RAID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：RAIDLev