Приведенная в этом разделе информация поможет вам разработать стратегию использования логического тома, которая обеспечивала бы оптимальную надежность, производительность при приемлемом уровне затрат.
Надежность характеризует возможность восстановления данных, утраченных из-за неисправности диска, адаптера или другого аппаратного обеспечения. Восстановление выполняется с помощью копий данных, хранящихся на отдельных дисках; создание и обслуживание этих копий выполняется в процессе нормальной работы системы.
Производительность - это средняя скорость доступа к данным. Применение в стратегии таких компонентов, как проверка записи и зеркальное копирование повышает надежность за счет дополнительной нагрузки на системные ресурсы, что приводит к снижению производительности. Применение зеркального копирования удваивает или даже утраивает фактический размер логического тома. Как правило, повышение надежности приводит к снижению производительности. Чередование данных на диске позволяет повысить производительность. Начиная с версии AIX 4.3.3, допускается чередование данных одновременно с применением зеркальной защиты.
Управляя размещением данных на диске и их распределением между различными дисками, можно добиться максимальной производительности подсистемы памяти. Дополнительная информация о повышении производительности подсистемы управления памятью приведена в разделах Отслеживание и повышение производительности памяти, и Отслеживание и настройка дисковой подсистемы ввода-вывода книги Руководство по настройке производительности AIX 5L версии 5.1.
Приведенная ниже информация поможет вам сбалансировать производительность, надежность и затраты. Следует иметь в виду, что повышение надежности приводит к снижению производительности. Однако при зеркальном копировании возможно и повышение производительности, если при чтении данных LVM всегда будет выбирать наименее загруженный диск.
Примечание: Применение зеркального копирования не защищает от утраты отдельных файлов из-за случайного удаления или из-за сбоев программного обеспечения. Эти файлы можно восстановить только с помощью обычных резервных копий на ленте или на дискетах.
В этом разделе рассматриваются следующие вопросы:
Обязательно прочтите раздел Общие сведения о логической памяти.
Определите, являются ли данные, которые будут храниться на логическом томе, настолько ценными, чтобы тратить ресурсы процессора и дисковое пространство на поддержку зеркальных копий.
Высокая производительность и применение зеркального копирования не всегда исключают друг друга. Когда различные экземпляры (копии) логических разделов расположены на разных физических томах, которые, по возможности, должны быть подключены к различным адаптерам, LVM способен повысить скорость чтения, обращаясь за данными к наименее загруженному диску. Если диски подключены к одному адаптеру, то скорость выполнения операций записи всегда одинакова, поскольку нужно обновлять все копии данных. Однако чтение производится только один раз.
При наличии файловой системы с последовательным доступом, для которой важно обеспечить высокую производительность, рекомендуется применять чередование данных на диске.
Как правило, при изменении данных на логическом разделе автоматически обновляются все физические разделы, на которых хранятся данные этого логического раздела. Однако физические разделы могут содержать устаревшую информацию (не отвечающую текущему состоянию) из-за сбоев системы или из-за того, что физический том был недоступен во время изменения данных. LVM может обновить устаревшие данные, скопировав данные из физического раздела с текущими данными. Этот процесс называется синхронизацией зеркальных копий. Обновление может выполняться в момент запуска системы, во время активации физического тома или при обработке команды syncvg.
Хотя применение зеркального копирования повышает надежность системы управления памятью, при этом не рекомендуется отказываться от обычных средств резервного копирования.
Начиная с версии AIX 4.3.3, допускается зеркальная защита загрузочного логического тома.
При изменении схемы отображения загрузочного логического тома на физические разделы необходимо запустить команду bosboot. Это означает, что команду bosboot необходимо запускать при изменении параметров зеркального копирования для загрузочного логического тома.
Не следует применять логический том, для которого выполняется зеркальное копирование, в качестве целевого устройства дампа, так как дамп может быть записан неправильно. По умолчанию целевым устройством дампа является основной логический том подкачки. В связи с этим, если для логических томов подкачки применяется зеркальное копирование, то для дампа необходимо создать отдельный логический том. Кроме того, отдельный логический том для дампа следует создать и в случае зеркального копирования корневой группы томов.
Если данные существуют в единственном экземпляре, то драйвер логических томов (LVDD) преобразует логический адрес, переданный в запросе на чтение или запись, в физический адрес и вызывает для обработки запроса соответствующий драйвер физического устройства. Стратегия одной копии, т.е. без применения зеркального копирования, предполагает перемещение неисправных блоков при обработке запросов на запись и возврат кодов ошибок при обработке запросов на чтение.
Для зеркального логического тома с несколькими копиями существует четыре стратегии записи данных на диск. Это следующие стратегии: последовательная, параллельная, параллельная запись с последовательным чтением и параллельная запись с карусельным методом чтения.
Во включенном состоянии стратегия целостности зеркальных копий (MWC) определяет, для каких логических разделов возможно нарушение целостности в случае неправильного завершения работы с системой или с группой томов. Данная информация используется для восстановления целостности логических разделов при повторном подключении группы томов. Это называется активной MWC.
Если для логического тома применяется активная стратегия MWC, то запросы к этому логическому тому блокируются на уровне планировщика до тех пор пока не будут обновлены блоки кэш-памяти MWC на целевых физических томах. После обновления кэш-памяти MWC запись данных продолжается. Перед выполнением операции записи блоки кэш-памяти MWC должны быть записаны только на диски, на которых непосредственно расположены данные.
Применение активной стратегии MWC может негативно отразиться на производительности системы. Снижение производительности обусловлено ведением протокола запросов на запись, в которых активна группа логического слежения (LTG). Поддерживаются следующие размеры LTG для группы томов: 128 Кб, 2456 Кб, 512 Кб и 1024 Кб, по умолчанию применяется размер 128 Кб.
Примечание: Для применения размера LTG свыше 128 Кб, диски в группе томов должны поддерживать запросы ввода-вывода данного размера от процедур стратегии диска. LTG является смежным блоком в логическом томе и выравнивается по размеру LTG. Размер блоков ввода-вывода не должен превышать LTG, причем каждый блок должен полностью находиться в одной LTG. Такое снижение производительности наблюдается только в случае применения зеркального копирования.
Гарантировать совпадение зеркальных копий необходимо только в случае сбоя, произошедшего до завершения записи всех зеркальных копий. Для всех логических томов в группе ведется один протокол MWC. Протокол MWC расположен на внешней области диска. Логические тома на дисках, применяющих активную стратегию MWC на внешней области диска, следует располагать как можно ближе к протоколу MWC.
Когда для стратегии MWC задается значение Пассивна, группа логических томов заносит в протокол сообщение о том, что логический том был открыт. Если группа томов включается после сбоя, для логического тома автоматически запускается синхронизация. Во время синхронизации бесперебойную работу обеспечивает копия стратегии восстановления чтения, которая копирует блоки для чтения в другие зеркальные разделы логического тома. Данная стратегия поддерживается только в группах томов типа BIG.
Если стратегия MWC отключена, то в случае сбоя системы или группы томов зеркальные копии могут не совпадать. Соответствие зеркальных копий не обеспечивается автоматически. Сбой в момент записи данных может привести к тому, что при следующем подключении группы томов данные зеркальных копий будут различаться. Если для логического тома применяется зеркальное копирование, но стратегия MWC отключена, то для дальнейшей работы с этим томом потребуется синхронизация. Например:
syncvg -f -l LTVимя
Исключение составляют лишь логические тома, содержимое которых действительно, только пока они открыты. Примером такого тома может служить пространство подкачки.
С точки зрения записи логический том, для которого применяется зеркальное копирование, практически не отличается от логического тома, для которого копирование не применяется. Когда LVM завершает обработку запроса на запись, данные полностью сохраняются на всех дисках, находящихся под управлением LVM. Результат обработки запроса остается неизвестным до тех пор, пока LVM не выполнит для этого запроса операцию iodone. После этого выполнять восстановление после сбоя не нужно. После сбоя все блоки, запись которых не была завершена (iodone), необходимо проверить и перезаписать, независимо от того, применяется зеркальное копирование или нет.
Логический том, для которого применяется зеркальное копирование, не отличается от логического тома, для которого копирование не применяется, по этому понятие "последние данные" для него неприменимо. Если в приложении важна правильность данных, необходимо проверить данные, запись которых не была завершена по причине сбоя группы томов или системы, независимо от того, применяется ли для логического тома зеркальное копирование.
Активная и пассивная стратегия MWC лишь восстанавливает идентичность зеркальных копий при подключении группы томов после сбоя, записывая данные из одной копи во все остальные. Эти стратегии MWC не отслеживают последние данные. Активная стратегия MWC только отслеживает последнюю запись в LTG; поэтому MWC не обеспечивает восстановление последнего экземпляра данных. В пассивной стратегии MWC соответствие обеспечивается переходом после сбоя в режим копирования при чтении. Правильность данных после сбоя должны определять приложения более высокого уровня, чем LVM. С точки зрения LVM, если приложение повторит все запросы на запись, которые обрабатывались в момент сбоя, то после выполнения этих запросов целостность данных будет восстановлена (при условии, что выполняется запись тех же блоков, запись которых была не завершена к моменту сбоя).
Примечание: Для логических томов с зеркальным копированием, содержащих протоколы JFS или файловые системы, после сбоев необходимо выполнять синхронизацию, запустив синхронизацию, включив стратегию MWC или включив пассивную стратегию MWC.
Стратегия размещения данных на диске определяет число дисков, на которых будут расположены физические разделы, соответствующие данному логическому тому. Физические разделы для логического тома могут располагаться на одном диске или быть распределены между всеми дисками группы томов. Для определения стратегии распределения данных между дисками служат следующие две опции команд mklv и chlv:
При использовании минимального диапазона (Range = minimum) физические разделы, соответствующие логическому тому, располагаются на одном диске. Это повышает устойчивость к сбоям. При выборе максимального диапазона (Range = minimum) физические разделы располагаются на нескольких дисках, что приводит к повышению производительности. Распределение зеркальных копий раздела рассматривается ниже.
Для максимальной надежности логических томов без зеркальной защиты установите значение minimum. Значение minimum показывает, что все исходные физические разделы логического тома будут, если это возможно, располагаться на одном физическом томе. Если же это невозможно, то программа распределения разделов использует минимально возможное число томов с сохранением всех остальных параметров.
Использование минимального числа физических томов снижает вероятность утраты данных в случае сбоя диска. Каждый дополнительный физический том, использованный для хранения копии данных, увеличивает эту вероятность. Если зеркальное копирование не применяется, то для логического тома, расположенного на четырех физических томах, вероятность потери данных из-за сбоя одного тома в четыре раза больше, чем для логического тома, расположенного на одном физическом томе.
Приведенная ниже схема демонстрирует стратегию распределения с минимальным числом дисков.
Рис. 6-3. Стратегия распределения с минимальным числом дисков. На рисунке показано три диска. На одном диске - три физических раздела; на других физических разделов нет.
Значение maximum позволяет, с учетом других ограничений, равномерно распределить физические разделы логического тома по максимальному числу дисков. Эта опция позволяет повысить производительность, так как размещение физических разделов на нескольких дисках сокращает среднее время доступа к логическому тому. Для повышения надежности значение maximum следует использовать, только если для логического тома применяется зеркальное копирование.
Приведенная ниже схема демонстрирует стратегию распределения с максимальным числом дисков.
Рис. 6-4. Стратегия распределения с максимальным числом дисков. На схеме показано три диска, по три физических раздела на каждом.
Приведенная информация применима и в случае расширения или копирования существующего логического тома. Распределение новых физических разделов зависит от текущей стратегии распределения и от расположения занятых физических разделов.
Размещение на диске единственной копии логического тома - довольно простая операция. Однако при создании зеркальных копий задача усложняется. Приводимые рисунки демонстрируют установку значений minimum и maximum для параметра Range первого экземпляра логического тома и установку значений параметра Strict для зеркальных копий логического тома.
Например, если для логического тома с зеркальной защитой будет выбрано значение minimum, то первый экземпляр логического тома будет, при возможности, целиком расположен на физическом томе. Затем дополнительные копии размещаются на том же диске или на других дисках, в зависимости от значения опции Strict. Другими словами, для размещения физических разделов используется минимальное число физических томов, с учетом ограничений, налагаемых значениями других параметров, например опции Strict.
Параметр Strict = y означает, что каждая копия логического раздела размещается на отдельном физическом томе. Установка Strict = n означает, что размещение копий на различных физических томах необязательно.
Примечание: Если число физических томов в группе меньше числа копий логического раздела, то параметру Strict необходимо присвоить значение n. Если в этом случае присвоить параметру Strict значение y, то при создании логического тома будет показано сообщение об ошибке.
Приведенная ниже схема демонстрирует стратегию распределения с минимальным числом дисков с учетом параметра Strict.
Рис. 6-5. Стратегия распределения с минимальным числом дисков/Strict. Как показано на схеме, если для параметра Strict задано значение Yes, все копии логического раздела расположены на различных физических томах. Если для параметра Strict задано значение No, все копии логических разделов расположены на одном физическом томе.
Приведенная ниже схема демонстрирует стратегию распределения с максимальным числом дисков с учетом параметра Strict.
Рис. 6-6. Стратегия распределения с максимальным числом дисков/Strict. Как показано на схеме, если для параметра Strict задано значение Yes, все копии раздела расположены на различных физических томах. Если для параметра Strict задано значение No, все копии расположены на одном физическом томе.
Чем ближе физический раздел расположен к центру физического тома, тем меньше среднее время поиска, так как среднее расстояние при поиске между центром и любой другой областью диска минимально.
Поскольку чаще всего используется протокол файловой системы, то его можно разместить в центральной части физического тома. Реже всего используется загрузочный логический том, поэтому его следует разместить на краю или в средней области физического тома.
Таким образом, общее правило состоит в том, что чем чаще выполняются операции ввода-вывода (при работе всей системы или какого-либо важного приложения), тем ближе к центру физического тома следует располагать физические разделы, соответствующие данному логическому тому. Однако из этого правила есть два важных исключения:
При выборе стратегии размещения данных на диске рассматриваются пять областей диска, в которых могут располагаться физические разделы: Это следующие пять областей:
Краевым разделам соответствует наибольшее среднее время поиска, что, как правило, означает большее время ответа для приложений, которые размещают свои данные на этом участке. Разделам в средней области соответствует минимальное среднее время поиска, что, как правило, означает наименьшее время ответа. Однако в средней области диска расположено меньшее число разделов, чем на других участках.
Если стратегия распределения данных между дисками и стратегия размещения данных на диске несовместимы, то результат будет непредсказуем. Система распределит физические разделы в соответствии с одной из выбранных стратегий. Например, если вы выберите размещение данных в средней части диска и использование минимального числа дисков, то приоритетной будет считаться стратегия распределения данных между дисками. Если это окажется возможным, то система поместит все разделы, соответствующие логическому тому, на один диск, даже если не все разделы удастся разместить в средней области диска. Прежде чем выбирать различные стратегии, необходимо изучить возможные результаты их совместного применения.
Если предлагаемые стратегии распределения данных между дисками и размещения данных на диске неприемлемы, то вы можете воспользоваться файлами отображения, которые позволяют точно задать порядок и расположение физических разделов для логического тома.
Для создания файла отображения вызовите Web-администратор системы, SMIT или команду mklv с опцией -m.
Примечание: Если применяется чередование данных, то использовать опцию -m нельзя.
Например, чтобы создать в группе томов rootvg логический том lv06 с десятью разделами, которому соответствовали бы разделы с 1 по 3, с 41 по 45 и с 50 по 60 на диске hdisk1, необходимо выполнить следующую процедуру:
lspv -p hdisk1
проверьте, что данные разделы не заняты.
hdisk1:1-3 hdisk1:41-45 hdisk1:50-60
Команда mklv распределит физические разделы в том порядке, в котором они указаны в файле отображения. Указанных в файле физических разделов должно быть достаточно для размещения логического тома, создаваемого с помощью команды mklv. (Можно перечислить большее число разделов).
mklv -t jfs -y lv06 -m /tmp/mymap1 rootvg 10
Логические тома с чередованием данных применяются для файловых систем, в которых хранятся часто используемые последовательные файлы большого размера, оказывающие существенное влияние на производительность. Чередование данных позволяет повысить производительность.
Примечание:
- Группу логических томов, созданную в системе AIX 3.2 можно импортировать в систему AIX 4.1, и наоборот, если не применялось чередование данных. Если на диске используется чередование данных, то импортировать его в AIX версии 3.2 нельзя. Текущая реализация команды mksysb не предназначена для восстановления логического тома с чередованием данных после восстановления образа mksysb.
- Группу томов, в которую входи логический том с чередованием данных и зеркальной защитой, нельзя импортировать в AIX более старой версии, чем 4.3.3.
- В области дампа и загрузочных логических томах чередование данных не применяется.
Для создания логического тома lv07, содержащего 12 разделов, в группе VGName с размером блока чередования 16 Кб, который будет размещен на дисках hdisk1, hdisk2 и hdisk3, введите следующую команду:
mklv -y lv07 -S 16K VGName 12 hdisk1 hdisk2 hdisk3
Для создания логического тома lv08, содержащего 12 разделов, в группе VGName с размером блока чередования 8 Кб, который будет расположен на любых трех дисках группы VGName, введите команду:
mklv -y lv08 -S 8K -u 3 VGName 12
Дополнительная информация о повышении производительности с помощью технологии чередования данных приведена в книге AIX 5L Version 5.1 Performance Management Guide.
Опция проверки записи позволяет проверять правильность каждой выполненной операции записи путем немедленного чтения записанных данных. При обнаружении ошибки записи будет показано соответствующее сообщение. Данная стратегия повышает надежность, но снижает производительность, так как на чтение затрачивается дополнительное время. Включить проверку записи для логического тома можно либо при его создании с помощью команды mklv, либо при его изменении с помощью команды chlv.