En el almacenamiento informático , la gestión de volúmenes lógicos o LVM proporciona un método de asignación de espacio en dispositivos de almacenamiento masivo que es más flexible que los esquemas de particionamiento convencionales para almacenar volúmenes. En particular, un administrador de volúmenes puede concatenar, unir o combinar de otro modo particiones (o dispositivos de bloques en general) en particiones virtuales más grandes que los administradores pueden redimensionar o mover, potencialmente sin interrumpir el uso del sistema.
La gestión de volúmenes representa sólo una de las muchas formas de virtualización de almacenamiento ; su implementación se lleva a cabo en una capa en la pila de controladores de dispositivos de un sistema operativo (SO) (a diferencia de dentro de los dispositivos de almacenamiento o en una red).
La mayoría de las implementaciones de administradores de volúmenes comparten el mismo diseño básico. Comienzan con volúmenes físicos (PV), que pueden ser discos duros , particiones de disco duro o números de unidad lógica (LUN) de un dispositivo de almacenamiento externo. La administración de volúmenes trata cada PV como si estuviera compuesto por una secuencia de fragmentos llamados extensiones físicas (PE). Algunos administradores de volúmenes (como el de HP-UX y Linux) tienen PE de un tamaño uniforme; otros (como el de Veritas ) tienen PE de tamaño variable que se pueden dividir y fusionar a voluntad.
Normalmente, los PE simplemente se asignan uno a uno a las extensiones lógicas (LE). Con la duplicación, varios PE se asignan a cada LE. Estos PE se extraen de un grupo de volúmenes físicos (PVG), un conjunto de PV del mismo tamaño que actúan de manera similar a los discos duros en una matriz RAID1. Los PVG generalmente se distribuyen de manera que residan en diferentes discos o buses de datos para lograr la máxima redundancia.
El sistema agrupa los LE en un grupo de volúmenes (VG). Los LE agrupados se pueden concatenar entre sí para formar particiones de discos virtuales denominadas volúmenes lógicos o LV . Los sistemas pueden utilizar los LV como dispositivos de bloques sin formato, al igual que las particiones de discos: creando sistemas de archivos montables en ellos o utilizándolos como almacenamiento de intercambio .
Los LV rayados asignan cada LE sucesivo desde un PV diferente; dependiendo del tamaño del LE, esto puede mejorar el rendimiento en lecturas secuenciales grandes al aprovechar el rendimiento de lectura combinado de múltiples PV.
Los administradores pueden hacer crecer los LV (mediante la concatenación de más LE) o reducirlos (mediante la devolución de LE al pool). Los LE concatenados no tienen que ser contiguos. Esto permite que los LV crezcan sin tener que mover los LE ya asignados. Algunos administradores de volúmenes permiten redimensionar los LV en cualquier dirección mientras están en línea. Cambiar el tamaño del LV no necesariamente cambia el tamaño de un sistema de archivos en él; simplemente cambia el tamaño del espacio que lo contiene. Se recomienda un sistema de archivos que se pueda redimensionar en línea, ya que permite que el sistema ajuste su almacenamiento sobre la marcha sin interrumpir las aplicaciones.
Los PV y LV no se pueden compartir entre distintos VG ni abarcar distintos VG (aunque algunos administradores de volúmenes pueden permitir moverlos a voluntad entre VG en el mismo host). Esto permite a los administradores poner en línea los VG, desconectarlos o moverlos entre sistemas host como una sola unidad administrativa.
Los administradores de volúmenes pueden aumentar su pool de almacenamiento absorbiendo nuevos PV o reducirlo retirándose de los PV. Esto puede implicar mover los LE ya asignados fuera del PV. La mayoría de los administradores de volúmenes pueden realizar este movimiento en línea; si el hardware subyacente se puede conectar en caliente, esto permite a los ingenieros actualizar o reemplazar el almacenamiento sin tiempo de inactividad del sistema.
Un volumen híbrido es cualquier volumen que utiliza intencionalmente y de forma opaca dos volúmenes físicos separados. Por ejemplo, una carga de trabajo puede consistir en búsquedas aleatorias, por lo que se puede utilizar un SSD para almacenar de forma permanente datos utilizados con frecuencia o escritos recientemente, mientras que se utilizan medios magnéticos rotativos de mayor capacidad para el almacenamiento a largo plazo de datos que rara vez se necesitan. En Linux, se pueden utilizar bcache o dm-cache para este propósito, mientras que Fusion Drive se puede utilizar en OS X. ZFS también implementa esta funcionalidad a nivel del sistema de archivos , al permitir que los administradores configuren el almacenamiento en caché de lectura/escritura de varios niveles.
Los volúmenes híbridos presentan un concepto similar al de las unidades híbridas , que también combinan almacenamiento de estado sólido y medios magnéticos rotacionales.
Algunos administradores de volúmenes también implementan instantáneas aplicando copia en escritura a cada LE. En este esquema, el administrador de volúmenes copiará el LE a una tabla de copia en escritura justo antes de que se escriba en él. Esto conserva una versión anterior del LV, la instantánea, que puede reconstruirse más tarde superponiendo la tabla de copia en escritura sobre el LV actual. A menos que la administración de volúmenes admita tanto el aprovisionamiento fino como el descarte, una vez que se escribe en un LE en el volumen de origen, se almacena de forma permanente en el volumen de instantánea. Si el volumen de instantánea se hizo más pequeño que su origen, lo que es una práctica común, esto puede hacer que la instantánea no funcione.
Las instantáneas pueden ser útiles para realizar copias de seguridad de versiones coherentes de datos volátiles, como archivos de tablas de una base de datos con mucho trabajo, o para revertir cambios importantes (como una actualización del sistema operativo) en una sola operación. Las instantáneas tienen un efecto similar al de poner el almacenamiento en modo inactivo y son similares al servicio de instantáneas (VSS) de Microsoft Windows.
Algunos Live CD basados en Linux también utilizan instantáneas para simular el acceso de lectura y escritura a un disco óptico de solo lectura .
Los volúmenes lógicos pueden sufrir fragmentación externa cuando los dispositivos de almacenamiento subyacentes no asignan sus PE de forma contigua. Esto puede reducir el rendimiento de E/S en medios de búsqueda lenta, como discos magnéticos y otros medios rotatorios. Sin embargo, los administradores de volúmenes que utilizan PE de tamaño fijo suelen hacer que los PE sean relativamente grandes (por ejemplo, Linux LVM utiliza 4 MB de forma predeterminada) para amortizar el costo de estas búsquedas.
En el caso de implementaciones que se limitan a la gestión de volúmenes, como Core Storage y Linux LVM, separar y abstraer la gestión de volúmenes del sistema de archivos hace que se pierda la capacidad de tomar decisiones de almacenamiento fácilmente para archivos o directorios específicos. Por ejemplo, si se va a trasladar permanentemente un directorio determinado (pero no todo el sistema de archivos) a un almacenamiento más rápido, es necesario recorrer tanto el diseño del sistema de archivos como la capa de gestión de volúmenes subyacente. Por ejemplo, en Linux sería necesario determinar manualmente el desplazamiento del contenido de un archivo dentro de un sistema de archivos y, luego, manualmente pvmovelas extensiones (junto con los datos no relacionados con ese archivo) al almacenamiento más rápido. Si se implementan la gestión de volúmenes y archivos dentro del mismo subsistema, en lugar de implementarlos como subsistemas separados, el proceso general es teóricamente más sencillo.
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