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Symantec Storage Solution STORAGE SOLUTION 存储及高可用解决方案存储及高可用解决方案 (VERSION: GA 2.0) 概述：VERITAS 虚拟化产品优化存储架构4 1. Qoss5 1.1 当今的在线存储.5 1.1.1 技术选择5 1.1.2 新一类磁盘阵列5 1.1.3 问题综述5 1.2 传统的文件管理策略.6 1.2.1 文件系统和存储设备6 1.2.2 多个文件系统的局限性6 1.2.3 更微妙的影响：在文件系统中不同的数据类型7 1.3 VERITAS Storage Foundation 多卷文件系统7 1.3.1 VERITAS 卷管理器.7 1.3.2 VxVM 卷组.8 1.4 在多卷文件系统中的文件位置 .9 1.4.1 定义数据分配策略并使之与卷相结合9 1.4.2 采取策略将元数据从用户数据中分离10 1.4.3 多用户数据卷11 1.4.4 为文件系统日志分配卷11 1.4.5 在多卷文件系统中管理存储空间12 1.5 在多卷文件系统中控制存储分配12 1.5.1 控制文件位置13 1.5.2 控制文件组的定位13 1.6 文件重定位.14 1.6.1 文件重定位标准15 1.6.2 定义文件重定位策略15 1.6.3 对重定位文件造成影响的分析18 1.6.4 自动文件重定位19 1.7 分配策略和存储检查点 .20 1.8 封装卷.21 1.9 QoSS 带来的好处21 1.10 应用特殊的文件重定位22 1.11 结论.23 2 Storage Checkpoint：为用户和管理员准备的“回滚”键 24 2.1 概述.24 2.2 存储检查点.24 2.2.1 业务优势.24 2.2.2 技术优势24 2.3 存储检查点最佳运用实例一览 .25 2.3.1 可用性25 2.3.2 安装25 2.3.3 命名25 2.3.4 空间管理25 2.3.5 加载25 2.3.6 集群 .25 2.4 结论.25 2.5 附录.25 2.5.1 使用检查点25 2.5.2 用于检查点管理的 Perl Script 程序（与 cron 同时使用） 26 3 Portable Data Container：在异构平台之间共享数据33 3.1 VERITAS 可迁移数据容器.33 3.2 Oracle 可迁移表空间34 3.3 利用 VERITAS PDC 操纵 Oracle 可迁移表空间34 3.3.1 自包含数据集合34 3.4 生成 Oracle 可传送数据集合.34 3.4.1 转换字节顺序34 3.4.2 传送数据34 3.4.3 提取目标数据库系统35 3.5 总结.35 4 Storage Foundation For Database：数据库存储性能解决方案.36 4.1 灵活的存储基础架构 .36 4.1.1 VERITAS 企业管理员控制台 .36 4.1.2 自动优化数据库读写 Direct I/O.36 4.1.3 动态多路径36 4.2 数据库加速.36 4.3 数据库文件迁移.36 4.3.1 存储服务的质量37 4.3.2 在线存储迁移37 4.4（Extent-Based）的存储空间分配.37 4.5 脱机处理.37 4.6 存储映射.37 4.7 解决真实世界的性能问题 .39 4.8 总结.44 5 FlashSnap：基于“卷”的跨平台快照技术45 6 Intelligent Storage Provisioning（ISP）：自动化的存储管理46 7 成功案例.47 概述：概述：VERITAS 虚拟化产品优化存储架构虚拟化产品优化存储架构 IT 技术的不断创新和提高可以推动业务的发展。因此，企业的决策者不断地增加 IT 投入，但同时也在不 断增加系统环境的复杂性。如果只遵循一个标准，企业就不会为选用哪种系统头疼。但实际情况可能是：企 业可能有一个基于 Solaris 的应用用来记录输入数据，然后又需要用 HP-UX 对那些数据进行批处理，之后又要 将那些数据加载到基于 AIX 的数据仓库中。于是，不同厂商的硬件、软件产品所组成的异构 IT 平台就形成 企业 IT 系统的现状。并且，其复杂状况可能会一直持续下去。但是用户可不管企业碰到什么麻烦，他们只在 乎所享受的服务是否快捷、方便，而企业的决策者只需要看到结果，由此，IT 系统管理人员的压力就可想而知 了。 跨平台操作，实现虚拟化跨平台操作，实现虚拟化 异构难题无处不在，存储架构也无法逃避。一个企业可能存在着多种硬件平台、不同的操作系统、应用 系统和数据库；存储方式也可能多种多样，DAS、NAS 和 SAN 等几种架构同时并存，存储硬件设备来自不同的 厂家。将异构存储平台和数据统一管理起来，是存储管理面临的首要问题。 存储虚拟化是解决异构难题、优化存储构架的基础。VERITAS 作为存储虚拟化技术和市场份额的领先者， 为此提供了全面的解决方案 VERITAS Storage Foundation，其核心技术卷管理（Volume Manager）和文件系统 （File System）具有技术上的独特性。 卷管理是 VERITAS 存储虚拟化的核心产品，它将存储环境中的磁盘划分为不同的组并进行分区，合并不同 的 RAID，分配空间，处理操作错误，跟踪进程，分析性能，为管理员优化存储资源提供图形界面。在卷管理 的作用下，分散在各处的不同厂家的存储设施被整合成一个单一的存储池，业务部门和员工可按照容量、响 应时间、成本和备份频率描述各自的存储需求，系统管理员按照他们的不同需求分配存储空间，从而优化现 有存储资源的使用。在利用卷管理构建的虚拟化存储环境中，系统管理员不必关心后端存储设备，只需专注 于管理存储空间。几乎所有的存储管理操作，如系统升级、建立和分配虚拟磁盘、改变 RAID 级别、扩充存储 空间等都可自动实现，存储管理变得轻松简单。 卷管理解决了存储异构平台问题，实现了数据集中统一管理。而 VERITAS 的文件系统则增强了系统对数据 和文件的管理能力。VERITAS 的文件系统结构简洁，提高了 I/O 操作的效率，使得在数秒内就可完成这个文件 系统的检测。当系统故障时，系统恢复不需要扫描整个磁盘，通常数秒内就可完成。 减少投入成本，提高服务等级减少投入成本，提高服务等级 卷管理和文件系统让跨平台的存储操作和管理变得容易，它为构建先进的存储架构奠定了坚实的基础。 而同时 Storage Foundation 还可以确保关键数据在本地、存储局域网或广域网中始终可用，能够最大化的利用 存储资源、减少宕机时间、提高管理水平，实现减少成本，提高服务等级的目的。 随着时间的推移，数据对业务的重要程度在不断变化。Storage Foundation 可按照数据的重要程度分类存 储，将大量不经常访问的数据存放在带库、盘库等低成本的存储介质中，在高成本的盘阵中则保存少量访问 频率高的数据。当存放在磁带等介质上的数据被访问时，系统自动将这些数据回迁到盘阵中，同样，盘阵中 很久未访问的数据被自动迁移到磁带介质上，这样就使存储资源的利用率达到最大化，大大降低投入和管理 成本。 宕机之所以令人头疼，不仅在于因外部因素所引起的计划外宕机，实际上多数情况下，调整卷大小、配 置改变、磁盘交换和碎片整理等常规维护造成的计划内宕机是很普遍的。Storage Foundation 可使磁盘保持在 线情况下完成这些计划任务来消除宕机时间。同时，通过卷复制选件（VERITAS Volume Replicator）跨越平台 和网络对卷进行镜像复制，一旦镜像宕机，Storage Foundation 就自动选择新的磁盘来取代失败的磁盘，这样 就将计划外宕机所造成的损失降低到最小范围。 另外，Storage Foundation 还可以成为存储异构平台管理的统一控制台。它支持所有主要操作系统，支持 所有主要磁盘阵列。消除对单一硬件厂商的依赖，减少培训和支持成本。同时，使不同的平台可以共享数据， 简化存储分配工作，成倍的提高异构环境的管理能力。 通过 VERITAS 的这些产品功能，企业实现了存储管理的飞跃，在对现有存储空间实现更有效的利用的同时， 还能减少不必要的资源支出，从而节省 IT 投资，提高了服务等级。 1. QOSS 1.1 当今的在线存储当今的在线存储 1.1.1 技术选择技术选择 在当今存储领域中，针对于在线数字数据的存储，应运而生了大量可供选择的硬件技术。它们中的每一 项技术都拥有独特的性能、可用性、以及成本特性。用户可以通过选择直接连接到服务器 I/O 总线上的磁盘驱 动器，或者选择那些更为精细的，能够为许多个甚至是上百个磁盘驱动器提供机柜、电力、冷却、以及集中 化管理能力的磁盘阵列，来维持较低的资金成本。 存储虚拟技术通过分区、连接、条带存储（striping）、镜像（Mirroring）、或者通过 RAID 技术使用多个 物理磁盘驱动器，表现的好像它本身是一个磁盘驱动器一样，使上述优势发挥的更加淋漓尽致。虚拟技术可 以通过如下途径实现： 在磁盘阵列中，使用专门为此目的经过编程的微处理器； 在应用服务器中，使用诸如 VERITAS Volume Manager 的卷管理软件； 在存储网络中，使用诸如 VERITAS Storage Foundation for Networks 的交换虚拟软件。 需要重申的一点是，所有这些选项都有其自身独特的优势和局限性。 1.1.2 新一类磁盘阵列新一类磁盘阵列 最近几年，由于相关领域中引进了一种新型的磁盘阵列，它使用一些廉价的磁盘，整体存储成本接近磁 带，这使得情况变得更为复杂。比起采用高性能驱动器的企业级磁盘阵列来说，这些低成本磁盘阵列的 I/O 性 能要逊色得多，但是它们所具有的低廉成本以及方便的取用性，使其对于维持较低在线访问量的数据来说更 具吸引力。 图 1：在线存储解决方案的多维空间图 1.1.3 问题综述问题综述 所有上述这些可供选择的存储技术都表现为虚拟磁盘，可以在其上格式化文件系统，这让用户进行在线 文件存储时在成本可用性性能方面拥有较为广阔的选择范围。对于所有文件来说，无论它对于企业有多 重要，无论采取何种访问模式，都有一个最理想的硬件方案可供选择，那就是虚拟技术和虚拟化实现。虽然 这看起来像是一种解决方案，但实际上在线存储的可用的选择是当今在线存储管理领域中的核心问题，原因 有如下两点： 在文件存在的周期内，其价值和被访问的方式是不断变化的。具有高性能、高可靠性的企业级磁盘阵列在文 件刚被新创建的并且被频繁访问的情况下，其使用效果最为理想，而在文件非常陈旧或者不经常被访问的情 况下，就显得有些大材小用了。 在一个典型的企业数据中心中，在线保存的文件数量变得越来越大，越来越难于管理。这要求管理员随着访 问模式的变化对利用率进行跟踪，并在存储设备之间移动数以百万计的单个文件，而它的费用是高不可攀并 且容易出错的。 对于管理员来说，那些价值和访问模式经常发生变化的文件数量太多了，以至于他们很难加以管理。基 本上来说，企业不得不退而求其次，采用并非最理想的策略。 1.2 传统的文件管理策略传统的文件管理策略 1.2.1 文件系统和存储设备文件系统和存储设备 在当今，大多数商业文件系统的设计初衷都是为了占据单个（物理或者虚拟的）磁盘的存储容量。反过 来，存储系统的设计初衷是为了使每个虚拟磁盘都拥有唯一的配置，它可以是经过或者未经过镜像的，经过 或者未经过条带化（strpied），等等。其结果就是所有的位于给定文件系统中的文件占据了一个虚拟磁盘，并 带有一个虚拟化的配置。 上述“一个文件系统对应一个存储配置”的特性使得管理员使用在线存储想要达到最佳效果变得非常困难， 即便他们已经配置了多种类型的设备，也不会使情况得到改观。这样，由于每个文件系统为确定文件位置所 出的命名空间（name space）或者分级结构路径不尽相同，问题就产生了。根据典型 UNIX 的惯例，在三个被 称为/experiment 的不同目录之中可以保存三个被称为 testresults.dat 的文件，其中这三个目录位于分别被称为 /Project1，/Project2 和/Project3 的不同文件系统中。这些文件的完整限定路径名分别是： /Project1/experiment/testresults.dat /Project2/experiment/testresults.dat /Project3/experiment/testresults.dat 这里不会存在任何混淆不清或模棱两可，因为每个文件系统都是一个独一无二的命名空间。当受到包含 文件的文件系统的名称所限定时，所有文件都是被唯一标识的。现如今的大多数 UNIX 数据中心都采用多个文 件系统来管理它们的在线存储。管理员可以为所有者、项目、或者其他数据拥有者确定最为合适的存储类型， 并根据存储类型创建其文件系统。每个文件系统都拥有一个单独的命名空间，而这些命名空间通常是相互重 叠的。 图 2：在三个文件系统中相互重叠的命名空间 1.2.2 多个文件系统的局限性多个文件系统的局限性 对于分级文件来说，基于文件系统的分级命名惯例是非常简便易行的。例如，在前面所给例子中的按照 项目命名，或者是其它一些标准，诸如按所有者、工作组等等命名。每个文件系统/Project1、/Project2、和 /Project3 都可以按照恰当的可用性和性能水平（以及相应的成本水平）来占据不同的虚拟设备。 在文件的分级情况和利用率都保持稳定的时候，分级结构文件的命名是一种非常简便易行的管理工具。 然而，假设如果 Project 1 是数据中心中最重要的一项内容，那么相对应的，需要对其文件系统/Project1 分配 很高的存储性能（这也是价格不菲的）。但是伴随着测试结果文件变得越来越陈旧，它们被访问的频率也随 之降低，并且会被轻易地重新定位到相对低廉的磁盘存储区中。但是这需要将它们移动到一个不同的文件系 统的命名空间里，从而导致它们的路径名发生变化，例如，/Archive/experiment/testresults.dat。也就是说，这 将需要程序、脚本、操作程序、甚至是人们的记忆都要随着其新的位置而发生转移。而广而言之，对于数以 百万，甚至是千万计的文件来说，这些显然是不切实际的臆想。 在其它一些方面，基于文件系统的分级命名方式的效果也不能做到让人满意。例如，Project 1 可能会包括 带有试验用流媒体视频记录的大型文件、一些科学家们的记录、以及许多需要不断修改的简短文件。由于文 件系统只能被分配一种存储类型，所以在文件系统中存放任何数据之前，管理员必须抱着达到最优化效果的 目的选择数据类型，一旦为文件系统选择了存储类型，再试图更改它就会非常费时费力。这需要在不同类型 的存储设备上分配一个新的文件系统，并把所有文件复制过去。 1.2.3 更微妙的影响：在文件系统中不同的数据类型更微妙的影响：在文件系统中不同的数据类型 “一个文件系统对应一个存储配置”的特性还带来了其它一些局限性。文件系统包含三个不同的数据类型： 用户数据名字和地址，图像、二进制数据、AV 插件等等； 元数据描述文件用户数据的特性和所在位置； 日志包含那些最近文件系统事件的记录，以便能够在遇到故障时用来验证或者修复文件系统结构的完整 性。 上述数据类型通常拥有不尽相同的访问特性，所以最适合它们的存储类型也是不同的。举例来说，在较 大的数据块中，日志类型会被持续不断地写入，但很少得到访问；但是元数据是会经常得到更新的，并且会 相对频繁地在块地址的随机位置被读取或者写入。 图 3： 由文件系统存储的不同数据类型 支持高速数据传输率的存储设备看起来对日志类型非常适合，而具有快速搜索能力的设备更适合于元数 据存储类型。因为这两者对于文件系统的结构完整性都是至关重要的，所以有必要为系统的可恢复性对它们 进行镜像存储。 如在早先提到的那样，对于任何给定的用户文件来说，最佳的存储类型是依赖于实际应用的，还可以有 第三种存储类型选择。但是，由于当今技术只能将每个文件系统与一个存储设备相连接，所以在创建文件系 统的时候必须为文件中所有数据仔细选择一种存储类型，并且，该存储类型会于文件系统的整个生命周期共 存亡。 1.3 VERITAS STORAGE FOUNDATION 多卷文件系统多卷文件系统 开发 VERITAS Storage Foundation 多卷支持（MVS）功能的初衷是针对解决这类存储管理问题的。MVS 与 VERITAS Storage Foundation 的其它主要组件，VERITAS Volume Manager（VxVM）紧密集成在一起。VxVM 可以 为文件系统管理许多虚拟存储卷组，以确保从文件系统的角度来看，在一组存储卷中发生变化的重要状态可 以以不可分割的方式出现（occur atomically）。一组存储卷有效地形成了一个存储池，文件系统可以从中分配 用户数据和它自身的元数据。利用这一功能的文件系统被称为多卷文件系统（multivolume file system） 多卷文件系统可以占据多达 255 个虚拟卷。多卷文件系统的存储池中的虚拟卷数目是动态的。为了增加可用 的存储量，可以增加存储卷，或者在别处减少存储卷（只要它不包含数据或者元数据即可）。存储卷不必拥 有相同的存储容量，也不需拥有相同的连接情况、条带存储情况、镜像情况、或者 RAID5 配置情况。 1.3.1 VERITAS 卷管理器卷管理器 VERITAS 卷管理器（VxVM）将连接到磁盘驱动器上的存储器逻辑单元（LUN）和磁盘阵列结合到虚拟存储 卷中，而虚拟存储卷又接着作为类似于磁盘的存储设备连接着文件系统和数据库。与物理磁盘驱动器或者 LUN 相比，VxVM 存储卷表现出以下一些或者所有的四个特性： 容量的增加。VxVM 可以将多个磁盘的容量连在一起，或者通过将它们条带化来存储数据，而表现出的效 果如同一个容量等于所有磁盘总和的单个虚拟存储卷一样。与物理磁盘驱动器不同的是，VxVM 可以在它们 正在使用的过程中扩展卷存储量。 高级的 I/O 性能。通过在几个 LUN 上将虚拟块地址条带化，或者通过在几个镜像的 LUN 上发布 I/O 请求执 行命令，VxVM 可以让负载繁重时候的 I/O 性能较之其它单个 LUN 得到很大改善。 故障容错能力的改善。通过对两个或者更多 LUN（可以由不同的磁盘阵列连接）进行镜像、或者写入同一 更新文件，VxVM 可以防止数据因为磁盘或者磁盘阵列出现故障而丢失或者无法被访问。为了让故障容错的 成本更加低廉，VxVM 还可以将几个 LUN 结合到奇偶 RAID（RAID5）卷中。 可访问性的改善。对于可通过两个或者更多路径（例如，在独立的存储网络上）访问的 LUN 来说， VxVM 可以通过路径（主动主动式用途）发布 I/O 请求，或者为了预防出现错误而保留一条路径（主动 被动式用途）。 由 VxVM 连接的 LUN 自身可以被虚拟。例如，两个磁盘阵列可以将 RAID5 连接到 VxVM 上，而 VxVM 可以使用它们来创建镜像的虚拟存储卷。磁盘阵列的 RAID5 技术可以起到免受由物理磁盘损害产生的影响 的作用，而同时，VxVM 的镜像作用可以杜绝对整个磁盘阵列产生影响的故障。 图 4：VERITAS Volume Manager VxVM 进行的存储虚拟化 1.3.2 VxVM 卷组卷组 传统的虚拟卷与其它卷几乎是完全独立的。从一个文件系统的角度来看，基本上每个卷都是作为带有两 个额外功能（例如，在线容量扩展）的磁盘驱动器来发挥作用的。然而，由多卷文件系统占据的存储卷之间 必须是逻辑相关的，以便于在出现那些可能影响文件系统的操作或者状态变更（例如，集群故障切换，或者 文件系统的存储卷出现错误）时能够在不可分割的方式下（atomically）得到处理。 VxVM 使用卷组（colume set）的逻辑结构将多卷文件系统中的卷逐个连接在一起。包含在同一卷组中的 卷的 LUN 属于同一个 VxVM 磁盘组，以便于它们可以同时受到磁盘组操作的影响。卷组结构包含部分的卷标 识（例如，多卷文件系统是在卷组上，而不是在其单个成员卷上被格式化的），而又留下部分卷标识没有包 含（例如，将在下面章节进行讨论的文件分配和重新定位策略将文件放入单个的卷中）。 管理员使用带有 make 选项的 VxVM 的 vxvset 命令可以创建一个卷组，并同时向其中添加第一个卷，以下 是一个相应的例子： vxvset g homedg make HomedirSet DataVol 这个命令创建了一个名为 HomedirSet 的卷组，并向其添加了一个名为 DateVol 的卷，该卷属于名为 homedg 的 VxVM 磁盘组。如果这个命令带有 addvol 选项，那么它可以在接下来用于向卷组添加新卷，以下是 一个相应的例子： vxvset g homedg addvol HomedirSet MetadataVol 当向卷组中添加 VxVM 卷的时候，它们会失去它们管理标识的某些方面。例如，它们不再出现在涉及到 /dev 树的 ls 控制台命令中，（但是，它们所属的卷组仍会出现）。使用 vxvset 命令的 list 选项可以显示出卷组 的成员关系。下面是一个相应的例子： 图 5：VxVM 卷组的创建 1.4 在多卷文件系统中的文件位置在多卷文件系统中的文件位置 对于管理员来说，卷组就像一个单独的卷一样，在其上可以使用平常的 VxFS 文件系统命令来创建文件系 统。下面的例子说明了 VxFS 多卷文件系统的创建和安装： mkfs F vxfs /dev/vx/rdsk/homedg/HomedirSet version 6 layout 23068672 sectors, 11538326 blocks of size 1024, log size 32768 blocks largefiles supported mount F vxfs /dev/vx/dsk/homedg/HomedirSet /home 这两个命令在卷组上创建了一个文件系统，并把它安装在安装点/home 上。由于它被建立在一个含有两 个卷的卷组上，故此，/home 文件系统是一个多卷的文件系统。 在此时，VxFS 并没有得到关于如何在两个卷上分配单个文件说明。当缺少约束性说明的时候，如果需要 存储或者扩展它们，VxFS 会通过位于卷组中的卷随机分配文件。很明显，这种缺省的分配策略并没有显示出 存储卷特性中的不同之处，举例来说，通过将元数据放入一个卷中，而将用户数据放入其它卷中。 1.4.1 定义数据分配策略并使之与卷相结合定义数据分配策略并使之与卷相结合 VxFS 使用管理员定义的策略或规则来确定由哪组卷来接受新存储文件的元数据和数据。管理员使用 VxFS 的 fsapadm 命令（文件系统策略管理）命令对策略进行定义，并将其与存储卷相结合，具体说明见下面这个 例子： fsapadm define /home DataPolicy DataVol fsapadm define /home MetadataPolicy MetadataVol 这个实例定义了两个分别被称为 DataPolicy 和 MetadataPolicy 的策略（这个名字是由管理员随意指定的）。 该命令表明策略将会在安装点/home 处被应用在文件系统上，并表明它们将被分别应用在卷 DataVol 和 MetadataVol 上。由于每个策略都是应用在一个单一卷上的，所以不必指定通过卷分配新文件的顺序。 1.4.2 采取策略将元数据从用户数据中分离采取策略将元数据从用户数据中分离 利用在前面所述实例中定义的两个策略可以获得一种简单、但通常非常实用的好处从用户数据中将文 件系统的元数据分离出来。 在许多情况下，用户数据的访问模式与文件系统元数据访问所表现的随机寻址小型 I/O 请求存在很大的 差异。举例来说，诸如图像或者 AV 处理等应用程序需要对较大的文件上进行操作，这往往需要连续地访问用 户数据。在文件系统元数据与这种类型的用户数据共享同一个卷的时候，每个元数据操作（例如，文件打开、 清空（flush）、扩展等等），都趋向于造成磁盘磁头的“偏轨”（“off track”），使连续的用户数据流中断。带 有较大高速缓冲存储器的磁盘阵列可以把这种影响减轻到某种程度，但不能完全消除它。 在诸如电子邮件、事务处理、以及文件服务等的应用过程中，用户数据和元数据的访问在文件大小和随 机性方面拥有相似的访问方式，甚至在这些过程中，对于元数据的 I/O 请求也是与用户数据的 I/O 请求一起排 队等待的，这增加了两者平均的访问延迟时间。将二者分开是非常有价值的，这样可以并行处理文件系统的 元数据请求与对用户数据的应用请求。 管理员可以通过为文件系统指定缺省的分配策略使多卷文件系统元数据做到与数据分别存储，具体见下 面例子说明： fsapadm assignfs /home DataPolicy MetadataPolicy 在本例中，指定 DataPolicy 作为用户数据的缺省文件系统，MetadataPolicy 作为元数据的缺省文件系统。 DataPolicy 和 MetadataPolicy 是位置参数；它们分别确定了应用到用户数据和元数据分配上的策略名称。 图 6：一个带有分配策略的文件系统。 在这个例子中，MetadataPolicy 与 MetadataVol 卷相连接。其中 MetadataVol 的大小比 DataVol 要小得多。 在通常情况下（不是绝对的），文件系统元数据比用户数据的卷要小。DataVol 与 MetadataVol 可以被以不同 方式进行配置，但这一点从本例中并不容易看出来。举例来说，MetadataVol 通常会被镜像，以便获得较高的 元数据恢复性。如果在两个或者多个 LUN 上对卷进行条带化，条带深度将通常被设置为平均元数据 I/O 请求 大小的大约 2025 倍，以便在 LUN 上平衡同步 I/O 请求，同时使单独的 I/O 请求发生“分离”的可能性降到最 低。 DataVol 的理想配置将依赖于使用数据的应用程序的类型。例如： 对于事务处理、电子邮件、或者普通的文件访问而言，理想的配置将很可能与 MetadataVol 的理想配置相同。 对于数据流应用程序而言，可以把条带深度设置为典型 I/O 请求大小的因数，以便于尽可能多的 LUN 能够 参与到数据传输中来。 对于价值不高或者能够轻易复写的数据来说，可以将 DataVol 串联起来或者条带化（striped），这样不会受 到镜像或者是 RAID5 的保护。 无论应用程序的 I/O 负载特性如何，在多卷文件系统的单独卷中存储元数据和用户数据的基本优势在于： 为了优化元数据和用户数据的访问，可以单独调整这些卷。 即使以相同的方式分别配置元数据卷和用户数据卷，将二者分开就可以利用单独的 I/O 资源对它们进行访 问，这增加了在 I/O 负载较重情况下的同步性。 1.4.3 多用户数据卷多用户数据卷 将文件系统的元数据与用户数据分离开来是非常有用的，但是就目前而言，开发多卷文件系统技术性能 的工作才刚刚起步。当具有不同特性的多重数据卷被添加到卷组中的时候，提供供不同的存储服务质量 （QoSS）就不再是纸上谈兵了。下面的实例说明了一组管理命令，这些命令可以用来向卷组添加第二个数据 卷，并将其分配给多卷文件系统。 vxvset -g homedg addvol HomedirSet DataVol2 fsvoladm add /home DataVol2 vxvset 命令将卷 DataVol2 添加到卷组 HomedirSet 中。fsvoladm 命令将新卷（500 兆容量）添加到/home 文件系统的存储池中。如果没有指定文件系统分配策略的话，为了新建文件的分配，DataVol2 与卷组中其它卷 一起被随机选择。然而，如果像在前述例子中那样，已经为文件系统设置了一个缺省的分配策略，那么在将 DataVol2 添加到一些策略中以前，将不会再使用它。VxFS 认可三种可以在两个或者多个数据卷上分配新创建 文件的策略。 Asgiven。这个策略可以促使 VxFS 在卷上按照它们在策略定义中被指定的顺序分配空间。举例来说： fsapadm define o as-given /home DataPolicy DataVol DataVol2 它可以使新创建的文件在该卷被装满之前被分配在卷 DataVol 上，然后被分配到 DataVol2 上。 leastfull。这个策略可以让 VxFS 在列表中指定的 leastfull 卷上对所有新创建的文件进行分配。举例来说： fsapadm define o least-full /home DataPolicy DataVol DataVol2 它使每个新建的文件在 DataVol 和 DataVol2 中拥有较大可用空间的一方进行分配。 roundrobin。这个策略使新建文件分配能够按照指定卷的列表循环进行。举例来说： fsapadm define o least-full /home DataPolicy DataVol DataVol2 它使在策略生效后创建的第一个文件被分配到 DataVol 上，而第二个创建的文件被分配到 DataVol2 上，并依此 类推。 1.4.4 为文件系统日志分配卷为文件系统日志分配卷 迄今为止，我们已经就对存储在文件系统中的两个或三个数据类型进行存储分配用户数据和元数据进 行了讨论。在 VxFS 文件系统中，目的日志（intent log）属于第三种类型的数据，当遇到系统崩溃时，用它进 行快速的高度完整性的恢复工作。每当应用程序或者用户采取一些可能导致元数据发生改变的操作时（例如， vx_create(), mkdir, chmod,等等），VxFS 都会通过向目的日志中写入足够的信息，记录其更新元数据的意图， 以便在遇到系统在完成更新日志文件工作之前崩溃的时候，重建更新文件。在日志中显示的任何元数据的更 新文件被执行之前，日志条目会被完全写好。 VxFS 目的日志是一个“循环式的”缓冲器，其最大长度是 64 兆字节。VxFS 向其头文件（末文件）添加新的 条目，并在完成它们所表现的元数据更新时，从文件最后面删除条目。如果意向日志的头文件“追上”末文件， 用户 I/O 会出现延迟。直到一些元数据更新文件完成，且由日志条目占据的空间得到释放之后，延迟才会消失。 目的日志总是被连续写入的，并且只要被写入就会在最开始写入“wrapping around”。这样一来，目的日志 的访问是一个连续的过程，而它的理想存储设备应该是相对较小、具有较高恢复能力的卷，该卷与其它文件 系统的结构或者数据之间不存在共享。在一个单个卷文件系统中，目的日志与用户数据或者元数据之间共享 存储区，而每个用户数据访问都将磁盘磁头从目的向日志轨道上“拖到一旁”，以便在许多日志访问过程开始之 前进行搜索。因为必须在任何元数据更新文件出现变化之前更新日志，所以对其性能具有反作用力的 I/O 会对 整个文件系统的性能造成负面影响。将日志放置在与文件系统数据和元数据相对独立的卷上会让管理员收到 意想不到良好效果。 MVS 技术使得将位于文件系统中的 VxFS 目的日志从其它数据中分离出来成为可能。下面的例子说明了向 先前实例中的 HomedirSet 卷组添加卷，向/home 文件系统的存储池中添加卷，以及指定在新添加卷上分配意 向日志的管理员命令序列。 vxvset -g homedg addvol HomedirSet LogVol fsvoladm add /home LogVol 50m fsadm o logdev=LogVol,logsize=48m /home 在本例中，vxvset 命令向 HomedirSet 卷组添加了一个（在前面定义的）名为 LogVol 的卷。Fsvoladm 命令 向/home 文件系统的存储池添加了 LogVol。Fsadm 命令在 LogVol 上分配了一个 48 兆字节的日志，并将其与 /home 文件系统相联系。结合在先前实例中定义的数据和元数据策略，这些命令的效果就是将文件系统的目的 日志从被其元数据和数据占据的卷上放置到单独的卷上。在类似这种情况下，管理员必须确定数据、元数据、 和日志卷都是从物理上相对独立的 LUN 上被创建的。 图 7：带有多数据卷和日志卷的文件系统 1.4.5 在多卷文件系统中管理存储空间在多卷文件系统中管理存储空间 在一个由传统文件系统占据的卷中，所有存储空间都被看成一个存储池。只有在文件系统卷确实被“装满” 的时候，分配尝试才会失败。只要文件系统卷中还有剩余未被使用的空间，无论这些请求是针对元数据，还 是针对用户数据可以被存储的范围，分配请求都会得到承认。 这与已经对其定义了分配策略的多卷文件系统形成了对比。VxFS 将所有在分配策略中指定的卷组看作一 个独立的存储池。即使在 DataVol 和 DataVol2 中仍然含有未经分配的空间，前面例子中的文件系统仍然会耗尽 分配 inode 的空间。如果文件系统中含有较大的文件，事情的相反一面也会发生在 MetadataVol 中仍然保 留有未用空间的时候，为用户数据分配空间的请求将会失败。 这样一来，管理员在使用多卷文件系统的时候，就必须时刻留意在每个卷组中的剩余空间，而不是仅仅 留意文件系统这个整体。下面的实例说明了如何使用 fsvoladm 命令来在文件系统的四个卷组中检查自由空间： fsvoladm list /home devid size used avail name 0 10485760 3527 10482233 DataVol 1 1048576 2605 1045971 MetadataVol 2 10485760 16 10485744 DataVol2 3 51200 49168 2032 LogVol 在本例中，devid 是 FxFS 在把给每个卷添加到多卷文件系统的卷组中时会为它们指定的索引，它使得这些 卷的空间分配变为可能。 带有 define 选项的 fsapadm 命令可以被用来对位于多卷文件系统组中的卷添加存储容量。通常情况下， 对那些指定了 asgiven 或者 leastfull 策略的组可以添加卷。在前面例子中，会不断分配原始空间，直到被 分配完毕，而在此时，将开始使用来自新卷的空间。leastfull 策略会在新添加的卷上分配空间，直到它所占 据的空间比卷组中原始卷所占空间大时为止。 1.5 在多卷文件系统中控制存储分配在多卷文件系统中控制存储分配 迄今为止，我们已经举例说明了在单独的虚拟卷上存储用户数据、文件系统元数据、以及它们的目的日 志。简而言之： 卷可以为所有数据类型的访问模式和恢复请求进行最优化配置。 用户数据和文件系统 I/O 请求对不同的卷进行访问，并且能够并行执行（只要存储卷是与 LUN 相互独立的） 文件系统的元数据和日志访问并不会减少对用户数据的访问局部性，所以平均访问时间就变短了。同样 地，用户数据访问并不会让磁盘磁头偏离轨道，所以写入日志性能可以达到了最佳效果。 为数据请求精确配置的卷可以被动态添加到文件系统的存储池中。 可以设置策略，在卷上对新建文件进行先后分配（asgiven）或者平衡分配（leastfull） 但是多卷文件系统技术的基本概念： 一个虚拟卷的存储池，可以以不同方式进行配置。 能够控制在存储池中的哪些卷上被分配哪些文件。 以不同存储服务质量（QoSS）的形式，为传输更多好处打下坚实基础。管理员通过使用存储服务质量 （QoSS），根本无需创建独立的文件系统，就可以直接对导致文件以最符合其商业价值的存储形式进行存储 的各种策略进行定义。单一名称空间的可管理性益处仍然被保留的。 1.5.1 控制文件位置控制文件位置 要想把存储服务质量（QoSS）与数据价值有机结合起来，首先需要在最合适的文件卷上对文件进行分配。 通过使用与将数据、元数据以及意向日志放置到最优配置文件卷中相同的原理，VxFS 可以将独立文件放置在 指定的多卷文件系统的文件卷上。管理员可以利用不同的 I/O 性能和恢复特性，对不同的文件卷进行配置，并 定义各种 VxFS 策略，把各种文件分配到与它们 I/O 访问模式和商业重要性最匹配的文件卷上。下面的命令序 列将会显示出为数据流（例如，在几个磁盘上被分割保存）最优化配置的文件卷，添加到/home 文件存储池中， 以及对应用的 streamingPolicy 进行定义。 vxvset -g homedg addvol HomedirSet StreamingVol fsvoladm add /home StreamingVol 500m fsapadm define /home StreamingPolicy StreamingVol 在该实例中，关键字 StreamingPolicy 并没有内在意义；它仅仅是 VxFS 用来将 StreamingVol 与文件数据和 元数据结合在一起的一个名称而已。管理员可以按照下图所示，使用 fsapadm 命令和 assignfile 选项，将 StreamingPolicy 应用于文件中。 fsapadm assignfile /home/movie.mpeg StreamingPolicy MetadataPolicy 该命令将 StreamingPolicy 应用于在文件/home/movie.mpeg 的用户数据中，将 MetadataPolicy（从前述实例中） 应用于它的元数据中（StreamingPolicy 与 MetadataPolicy 是位置参数）。由于 StreamingPolicy 仅与 StreamingVol 结合在一起，因此，在命令发出之后，任何为文件/home/movie.mpeg 分配的存储区都是由 StreamingVol 中分配出去。同样，元数据的任何额外空间（例如，当文件被扩展的时候，描述数据范围的节点） ，都会根据 MetadataPolicy 进行分配，这也就意味着，它将会在 MetadataVol 上进行分配。 为一个文件指定存储分配策略，会影响在指定完成后被分配的数据与元数据。而那些在指定进行过程中， 已经被分配的数据与元数据则不受该策略的制约。管理员若想强制已存在的数据和元数据同样遵守该策略的 话，可以使用 fsapadm 命令的 enforcefile 选项，具体如下实例所示： fsapadm enforcefile /home/movie.mpeg 如果分配给文件的存储空间已经符合文件的策略，该命令就失去作用了。但如果它不起作用的话，VxFS 将会移动文件的数据与元数据，从而存储分配就不受策略的制约了。 1.5.2 控制文件组的定位控制文件组的定位 assignfile 和 enforcefile 选项在应付特殊情况下尤为有用有些文件与文件系统中其它的文件相比，拥有 完全不同的性能或者是恢复要求。assignfs 命令可以用于为整个文件系统设定一个缺省分配策略，assignfile 和 enforcefile 结合在一起可以指定异常策略，这些策略把特例文件送到满足这些文件要求的文件卷上。每一个异 常文件都将得到仔细的处理。 更为频繁出现的情形是，一个拥有多个不同类型文件访问权限的文件系统，每一种文件访问权限都可以 应用于多种文件。举例来说，用于文档管理的文件系统可能会包含文本文档、大型映像，还可能会包含一个 对两者进行追踪的数据库。作为动态文档，想要从备份文件中对文本文档进行修复，所费甚巨（在备份时间 和数据丢失时间之间发生的任何修改，都必须通过手动重新创建），而如果它的映像是相对静态的，从备份 磁带中进行修复的可行性就高很多。通常情况下，数据库是随机访问的，而且，文档和映像之中的“什么是什 么”的确定记录，将会受益于最大程度的保护。 在一个类似于这样的应用中，如果所有文本文档都可以被自动定位在所有位于条带或者是串联型的卷的 映像上（比如说，RAID5 卷），以及位于镜像卷上的数据库上的话，那将是非常有用的。VxFS 可以通过允许 文件继承其父目录的分配策略来指定类似的分配计划。 举例来说，设想这种假设文件系统的存储池含有一个包括四个卷的卷组： 一个 RAID5 卷，针对包含文档文本（TextVol）的文件； 一个分布存储卷，针对图像文件（ImageVol）； 一个分布式镜像卷，针对数据库（DatabaseVol）； 一个镜像卷，针对存储元数据（MetadataVol）。 这种文件系统的存储分配策略可以按照如下步骤定义： fsapadm define /DocFS txtPolicy TextVol fsapadm define /DocFS imgPolicy ImageVol fsapadm define /DocFS dbPolicy DatabaseVol fsapadm define /D