논리 볼륨 관리

Logical volume management

컴퓨터 스토리지에서 논리 볼륨 관리(LVM)는 볼륨을 저장하기 위한 기존 파티션 구성 방식보다 유연한 대용량 저장 장치에 공간을 할당하는 방법을 제공합니다.특히 볼륨 매니저는 파티션(또는 일반적으로 블록 디바이스)을 대규모 가상 파티션으로 연결, 스트라이핑 또는 결합할 수 있습니다.이것에 의해, 관리자는, 시스템의 사용을 중단하는 일 없이 사이징이나 이동을 실시할 수 있습니다.

볼륨 관리는 스토리지 가상화의 여러 형태 중 하나에 불과합니다. 볼륨 관리는 스토리지 디바이스 내 또는 네트워크가 아닌 운영 체제(OS)의 디바이스 드라이버 스택 내의 계층에서 구현됩니다.

디자인

Linux Logical Volume Manager(LVM) v1

대부분의 볼륨 매니저 구현은 동일한 기본 설계를 공유합니다.PV(물리 볼륨)로 시작합니다.PV는 하드 디스크, 하드 디스크 파티션 또는 외부 스토리지 디바이스의 LUN(논리 유닛 번호) 중 하나입니다.볼륨 관리는 각 PV를 물리 익스텐트(PE)라고 불리는 일련의 청크로 구성된 것으로 간주합니다.볼륨 매니저(HP-UX나 Linux 등)에 따라서는 균일한 크기의 PE가 있는가 하면, Veritas 등의 볼륨 매니저에는 다양한 크기의 PE가 있어 자유롭게 분할 및 Marge할 수 있습니다.

통상, PE 는, 1 대 1 로 Logical Extent(LE; 논리 익스텐트)에 매핑 할 뿐입니다.미러링을 사용하면 여러 PE가 각 LE에 매핑됩니다.이러한 PE는, RAID1 어레이의 하드 디스크와 같은 사이즈의 PVG(물리 볼륨 그룹)로부터 취득됩니다.PVG는 보통 용장성을 최대화하기 위해 서로 다른 디스크 또는 데이터 버스에 배치됩니다.

시스템은 LE를 Volume Group(VG; 볼륨 그룹)에 풀링합니다.그런 다음 풀링된 LE를 논리 볼륨 또는 LV라고 하는 가상 디스크 파티션에 연결할 수 있습니다.시스템은 디스크 파티션과 마찬가지로 LV를 원시 블록 장치로 사용할 수 있습니다. LV에 마운트 가능한 파일 시스템을 생성하거나 LV를 스왑 스토리지로 사용할 수 있습니다.

스트라이프 LV는 다른 PV에서 각 연속 LE를 할당합니다.LE의 크기에 따라 여러 PV의 읽기 처리량을 합산하여 대용량 순차 읽기 성능을 향상시킬 수 있습니다.

관리자는 (더 많은 LE를 연결함으로써) LV를 확장하거나 (LE를 풀로 되돌림으로써) 축소할 수 있습니다.연결된 LE가 연속적일 필요는 없습니다.이를 통해 이미 할당된 LE를 이동할 필요 없이 LV를 확장할 수 있습니다.일부 볼륨 관리자는 온라인 상태에서 LV의 크기를 어느 방향으로도 변경할 수 있습니다.LV의 크기를 변경한다고 해서 LV의 파일 시스템 크기가 반드시 변경되는 것은 아닙니다. LV에 포함된 공간의 크기만 변경됩니다.온라인으로 크기를 조정할 수 있는 파일 시스템은 시스템을 통해 애플리케이션을 중단하지 않고 스토리지를 즉시 조정할 수 있다는 점에서 권장됩니다.

PV와 LV는 서로 다른 VG 간에 공유하거나 서로 간에 공유할 수 없습니다(단, 볼륨 관리자에 따라서는 같은 호스트 상의 VG 간에 자유롭게 이동할 수 있습니다.이를 통해 관리자는 VG를 온라인으로 전환하거나 오프라인으로 전환하거나 단일 관리 단위로 호스트 시스템 간에 이동할 수 있습니다.

VG는 새로운 PV를 흡수하여 스토리지 풀을 확장하거나 PV에서 철수하여 스토리지 풀을 축소할 수 있습니다.여기에는 이미 할당된 LE를 PV 밖으로 이동해야 할 수 있습니다.대부분의 볼륨 매니저는 온라인으로 이 이동을 수행할 수 있습니다.기본 하드웨어가 핫 플러그 대응인 경우 엔지니어는 시스템 다운타임 없이 스토리지를 업그레이드 또는 교체할 수 있습니다.

개념

하이브리드 볼륨

하이브리드 볼륨은 두 개의 개별 물리적 볼륨을 의도적으로 불투명하게 사용하는 볼륨입니다.예를 들어, 워크로드는 랜덤 검색으로 구성되므로 SSD는 자주 사용하거나 최근에 쓴 데이터를 영구적으로 저장하는 데 사용되는 반면, 거의 필요하지 않은 데이터를 장기간 저장하는 데 대용량의 회전 자기 미디어를 사용할 수 있습니다.Linux 에서는, bcache 또는 dm-cache 를 사용하고, OS X 에서는 Fusion 드라이브를 사용할 수 있습니다.또한 ZFS는 관리자가 멀티 레벨의 읽기/쓰기 캐시를 설정할 수 있도록 함으로써 파일 시스템레벨로 이 기능을 실장하고 있습니다.

하이브리드 볼륨은 솔리드 스테이트 스토리지와 회전 자기 미디어를 결합한 하이브리드 드라이브와 유사한 개념을 제공합니다.

스냅숏

또한 일부 볼륨 매니저는 각 LE에 Copy-on-Write를 적용하여 스냅샷을 구현합니다.이 방식에서는 볼륨 매니저가 LE를 쓰기 직전에 Copy-on-Write 테이블에 복사합니다.이렇게 하면 이전 버전의 LV인 스냅샷이 보존되며, 나중에 현재 LV 위에 Copy-on-Write 테이블을 오버레이하여 재구성할 수 있습니다.볼륨 관리가 씬 프로비저닝과 폐기를 모두 지원하지 않는 한 원본 볼륨의 LE가 기록되면 스냅샷 볼륨에 영구적으로 저장됩니다.스냅샷 볼륨이 원래 볼륨보다 작게 설정된 경우(일반적인 관행) 스냅샷이 작동하지 않을 수 있습니다.

스냅샷은 사용 중인 데이터베이스에서 테이블 파일과 같은 휘발성 데이터의 자가 일관성 있는 버전을 백업하거나 운영 체제 업그레이드 등의 대규모 변경 사항을 한 번의 작업으로 롤백할 때 유용합니다.스냅샷은 스토리지 대기 상태를 만드는 것과 유사한 효과가 있으며 Microsoft Windows의 섀도 복사본(VSS) 서비스와 유사합니다.

또, Linux 베이스의 Live CD 에서는, 스냅숏을 사용하고, 읽기 전용의 옵티컬 디스크에의 읽기/쓰기 액세스를 시뮬레이트 합니다.

실장

노점상 소개 볼륨 매니저 임의의[a] 장소에 할당 스냅숏 RAID 0 RAID 1 RAID 5 RAID 10 씬 프로비저닝 메모들
IBM AIX 3.0(1989) 논리 볼륨 매니저 네. 네, 그렇습니다[b]. 네. 네. 아니요. 네, 그렇습니다[c]. PE를 PP(물리 파티션)로, LE를 LP(논리 파티션)로 나타냅니다.Copy-on-Write 스냅샷 메커니즘이 없습니다.미러 쌍 볼륨 1개를 동결하여 스냅샷을 만듭니다.
휴렛패커드 HP-UX 9.0 HP 논리 볼륨 매니저 네. 네. 네. 네. 아니요. 네.
FreeBSD Vinum 볼륨 매니저 네. 네, 그렇습니다[d]. 네. 네. 네. 네. 프리비SD 고속 파일 시스템(UFS)은 스냅샷을 지원합니다.
FreeBSD ZFS 네. 네. 네. 네. 네. 네. 네. 볼륨 관리가 통합된 파일 시스템
넷BSD 논리 볼륨 매니저 네. 아니요. 네. 네. 아니요. 아니요. 버전 6.0 이후의 NetBSD는 Linux LVM의 자체 재실장을 지원합니다.재실장은 BSD 라이선스가 부여된 디바이스 맵퍼 드라이버를 기반으로 하며 LVM의 사용자 공간 부분으로 Linux lvm 도구 포트를 사용합니다.NetBSD가 뛰어난 RAIDFrame 서브시스템이기 때문에 LVM에서는 RAID5를 지원할 필요가 없습니다.
넷BSD ZFS 네. 네. 네. 네. 네. 네. 네. 볼륨 관리가 통합된 파일 시스템
NetBSD Foundation, Inc. NetBSD © 5.0 (2009) 바이오테크놀로지 아크[1] 아니요. 아니요. 네, 그렇습니다[2]. 네, 그렇습니다[2]. 네, 그렇습니다[2]. 네, 그렇습니다[2]. NetBSD의 bioctl은 하드웨어 RAID의 유지 보수와 초기화에 모두 사용할 수 있습니다.단, 초기화를 통해BIOCVOLOPS ioctl)는 2019년 현재 단일 드라이버에서만 지원됩니다.arcmsr(4); 소프트웨어 RAID는 RAID 프레임과 ZFS를 통해[3][4] 별도로 지원됩니다[1][2].
OpenBSD 프로젝트 OpenBSD 4.2 (2007) 바이오ctl 소프트[5] RAID 네. 아니요. 네. 네. 네. 네. OpenB의 bioctlSD는 하드웨어 RAID의 유지 보수 및 소프트웨어 RAID의 초기화 및 유지 보수에 사용할 수 있습니다.
Linux 2.2 논리 볼륨 매니저 버전 1 네. 네. 네. 네. 아니요. 아니요.
Linux 2.4 엔터프라이즈 볼륨 관리 시스템 네. 네. 네. 네. 네. 아니요.
Linux 2.6 이후 논리 볼륨 매니저 버전 2 네. 네. 네. 네. 네. 네. 네.
Linux 2.6 이후 Btrfs 네. 네. 네. 네. 있음(안정적이지 않음) 네. — 볼륨 관리가 통합된 파일 시스템
실리콘 그래픽스 IRIX 또는 Linux XVM 볼륨 매니저 네. 네. 네. 네. 네.
Sun Microsystems SunOS Solaris Volume Manager(동지 DiskSuite). 아니요. 아니요. 네. 네. 네. 네. PV를 볼륨(RAID0, RAID1 또는 RAID5 프리미티브와 조합하여 더 큰 볼륨으로 만들 수 있음), LV를 소프트 파티션(볼륨의 모든 위치에 배치할 수 있지만 여러 볼륨에 걸쳐 배치할 수 없는 연속 익스텐트) 및 VG를 디스크 세트로 나타냅니다.
Sun Microsystems Solaris 10 ZFS 네. 네. 네. 네. 네. 네. 네. 볼륨 관리가 통합된 파일 시스템
일루미네이션 ZFS 네. 네. 네. 네. 네. 네. 네. 볼륨 관리가 통합된 파일 시스템
베리타스[e] 크로스 OS Veritas 볼륨 매니저(VxVM) 네. 네. 네. 네. 네. 네. LV를 볼륨으로, VG를 디스크 그룹으로 나타냅니다.서브 디스크라고 불리는 다양한 크기의 PE와 플렉스라고 불리는 LE가 있습니다.
마이크로소프트 Windows 2000 이후의 NT 기반 운영 체제 논리 디스크 매니저 네. 네, 그렇습니다[f]. 네. 네. 네. 아니요. 아니요. PE 또는 LE의 개념은 없습니다.RAID0, RAID1, RAID5 또는 디스크 파티션의 대규모 연결만 가능합니다.파일 시스템은 볼륨 전체에 걸쳐야 합니다.
윈도 8 저장 공간[6] 네. 네. 아니요. 네. 네. 아니요. 네. RAID1 및 RAID5보다 높은 수준의 로직 - 크기가 다른 여러 디스크에 걸쳐 여러 스토리지 공간을 사용할 수 있습니다.스토리지 공간은 미러링(2개 이상의 디스크) 또는 스트라이프 패리티(3개 이상의 디스크)를 통해 물리적인 장애로부터 복원 가능.디스크 관리 및 데이터 복구는 완전히 자동화됩니다.
윈도 10 저장 공간 네. 네. 네. 네. 네. 네. 네. RAID 10은 디스크 미러링이라고 불립니다.
레드햇 Linux 4.14 이후 스트라티스[7] 네. 네. 아니요. 아니요. 아니요. 아니요. 네. 2.0 버전에서 RAID 지원 예정
사과 Mac OS X Lion 코어 스토리지 네, 그렇습니다[9]. 아니요. 아니요. 아니요. 아니요. 아니요. 아니요. 현재 Lion의 FileVault 구현에서는 Fusion Drive(멀티 PV LVG)뿐만 아니라 완전한 디스크 암호화를 가능하게 하기 위해 Fusion Drive는 단순히 다중 PV LVG입니다.

스냅샷은 Time Machine에 의해 처리되며 소프트웨어 기반 RAID는 AppleRAID에 의해 제공됩니다.둘 다 코어 스토리지와는 별개입니다.

단점들

기본 스토리지 디바이스가 PE를 연속적으로 할당하지 않으면 논리 볼륨은 외부 플래그멘테이션에 시달릴 수 있습니다.이로 인해 자기 디스크나 기타 회전 미디어와 같이 저속한 미디어에서의 I/O 성능이 저하될 수 있습니다.그러나 고정 크기 PE를 사용하는 볼륨 매니저는 일반적으로 PE를 비교적 크게 만듭니다(예를 들어 Linux LVM은 기본적으로 4MB를 사용). 이러한 요구 비용을 상각합니다.

코어 스토리지 및 Linux LVM과 같이 볼륨 관리에만 사용되는 구현에서는 볼륨 관리를 파일 시스템에서 분리 및 추상화하면 특정 파일 또는 디렉토리에 대한 스토리지를 쉽게 결정할 수 없습니다.예를 들어 파일 시스템 전체가 아닌 특정 디렉토리를 더 빠른 스토리지로 영구적으로 이동하려면 파일 시스템 레이아웃과 기본 볼륨 관리 계층을 모두 통과해야 합니다.예를 들어 Linux에서는 파일 시스템 내에서 파일 내용의 오프셋을 수동으로 확인한 다음 해당 파일과 관련이 없는 데이터와 함께 더 빠른 스토리지에 대한 익스텐트를 수동으로 결정해야 합니다.볼륨 및 파일 관리를 개별 서브시스템으로 구현하지 않고 동일한 서브시스템 내에 구현하면 이론적으로 전체 프로세스가 단순해집니다.

메모들

  1. ^ Volume Manager가 LV를 확장하여 VG의 PV로 확장할 수 있는지 여부를 나타냅니다.
  2. ^ JFS2 스냅샷
  3. ^ AIX 5.1
  4. ^ UFS 스냅샷
  5. ^ 서드파티제 제품, Windows 및 많은 Unix 유사 OS에서 사용 가능
  6. ^ Windows Server 2003 이후

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ a b Juan Romero Pardines (2007/2008); David Gwynne (2006). "arcmsr — Areca Technology Corporation SATA/SAS RAID controller". NetBSD Kernel Interfaces Manual. NetBSD.
  2. ^ a b c d e Juan Romero Pardines (2007/2008); David Gwynne (2006). "arcmsr.c § arc_bio_volops". BSD Cross Reference. NetBSD.
  3. ^ The NetBSD Foundation, Inc. (1998); Carnegie-Mellon University (1995). "raid — RAIDframe disk driver". NetBSD Kernel Interfaces Manual. NetBSD.
  4. ^ The NetBSD Foundation, Inc. (1998); Carnegie-Mellon University (1995). "raidctl — configuration utility for the RAIDframe disk driver". NetBSD System Manager's Manual. NetBSD.
  5. ^ Marco Peereboom; Todd T. Fries (2007). "softraid — software RAID". Device Drivers Manual. OpenBSD.
  6. ^ "MSDN Blogs - Building Windows 8: Virtualizing Storage for Scale, Resiliency, and Efficiency". Blogs.MSDN.com.
  7. ^ "Stratis Storage". Stratis-storage.github.io. Retrieved 2019-08-05.
  8. ^ "Stratis Software Design: Version 1.0.0∗" (PDF). September 27, 2018. Retrieved 2019-08-05.
  9. ^ "man page diskutil section 8". ManPagez.com. Retrieved 2011-10-06.

원천