RAID , LVM and EVMS

(一)数据丢失的原因：

1. 有意或者无意的数据删除，除了定期备份，谁都救不了你
2. 常规的系统破坏，操作系统数据库的bug都能导致这些问题，数据会慢慢退化，数据备份都不能解决这个问题。
3. 磁盘驱动器完全失效，RAID的冗余可以保护这种问题
4. 掉电导致数据一致性问题，从而丢失数据。RAID帮不了你，需要使用日志(Journaling)文件系统或者日志数据服务器来防止丢失数据。
5. 磁盘驱动器坏块。

磁盘驱动器上缓慢但持久的存储块丢失是造成磁盘驱动器失效的常见形式。导致存储块丢失主要有以下几种因素：
◆ 显微镜下可见的尘埃粘在盘片上；
◆ 磁头敲击盘片时留下的沟痕；
◆ 磁介质在制造时做得太薄；
◆ 与磁头长期接触导致盘片老化等。

随着坏块的积累，数据块就会出错。硬盘驱动器检测到错误块后，会自动从磁盘其它地方找一块新的数据块分配，直到有一天硬盘上的坏块查找表被填满，Linux接近停滞状态，同时log里面有“status=0x51 { DriveReady SeekComplete UnrecoverableError }”信息。尽管这可能是最常见的磁盘出错情况，但几乎没有一个解决方案能处理好这一问题，RAID当然也不能。

此外，硬件故障、电缆连接，甚至环境噪声等问题也会引起数据破坏。

(二)LVM

LVM 是 Logical Volume Manager（逻辑卷管理）的简写，它由 Heinz Mauelshagen 在 Linux 2.4 内
核上实现。
与传统的磁盘与分区相比，LVM 为计算机提供了更高层次的磁盘存储。它使系统管理员可以更方便的为应用与用户分配存储空间。在 LVM 管理下的存储卷可以按需要随时改变大小与移除（可能需对文件系统工具进行升级）。LVM 也允许按用户组对存储卷进行管理，允许管理员用更直观的名称（如“sales”、“development”）代替物理磁盘名（如 “sda”、“sdb”）来标识存储卷。
1. 为什么使用LVM?
LVM 通常用于装备有大量磁盘的系统，但它同样适于仅有一、两块硬盘的小系统。
4.1.2.1 小系统使用LVM 的益处
传统的文件系统是基于分区的，一个文件系统对应一个分区。这种方式比较直观，但不易改变：
1、 不同的分区相对独立，无相互联系，各分区空间很容易利用不平衡，空间不能充分利用。
2、 当一个文件系统或分区已满时，无法对其扩充，只能重新分区、建立文件系统；或把分区中的数据移到另一个更大的分区中；或采用符号连接的方式使用其它分区的空间，非常麻烦。
3、 如果要把硬盘上的多个分区合并在一起使用，只能采用再分区的方式，这个过程需要数据的备份与恢复。
当采用 LVM 时，情况有所不同：
1、 硬盘的多个分区由 LVM 统一为卷组管理，可以方便的加入或移走分区以扩大或减小卷组的可用容量，硬盘空间被充分利用。
2、 文件系统建立在逻辑卷上，而逻辑卷可在卷组容量范围内根据需要改变大小。
3、 文件系统建立在 LVM 上，可以跨分区，方便使用。

下面是结构图：

卷组（VG）   ：volume group
LVM 中最高抽象层，由一个或多个物理卷所组成的存储器池。
物理卷（PV） ：physical volume
典型的物理卷是硬盘分区，也可以是整个硬盘或已创建的软件 RAID 设备。
逻辑卷（LV）  ：logical volume
相当于非 LVM 系统中的分区，它在卷组上建立，是一个标准的块设备，可以在其上建立文件系
统。
物理块（PE） ：physical extent
物理卷以大小相等的 “块” 为单位存储，块的大小与卷组中逻辑卷块的大小相同。
逻辑块（LE） ：logical extent
逻辑卷以 “块” 为单位存储，在同一卷组中的所有逻辑卷的块大小是相同的。

在建立逻辑卷时，可以选择逻辑块与物理块映射的策略：线性映射, 或者交错模式(条带化,相当于RAID0)

(三)EVMS

下表列出了EVMS 中的常用术语。
扇区 块设备寻址的最低级别，它与在其它管理系统中所看到的标准含义一致。
存储对象 EVMS 中的所有存储结构，它能形成块设备，是一系列规则的扇区。
逻辑磁盘 一系列表现为物理设备的规则的相邻扇区。
磁盘段 一系列存在于逻辑磁盘或其它磁盘段的自然相邻的规则扇区。一个段的普通类推应是一个传统的磁盘分区，如 DOS 或 OS/2。
存储区域 一系列逻辑上相邻的规则扇区（没必要自然连续）。基本映射可以成为逻辑磁盘、段或其它区域。Linux LVM 和 AIX LVM LVs，以及 MD 设备，表现为 EVMS 中的区域。
存储容器 存储对象的集合。存储容器提供从这个集合到容器输出的一系列新存储对象的重映射。一个存储容器的适当类推应是卷组，如： AIX LVM和 Linux LVM 中的卷组。但是，EVMS 容器不限制任何重新映射模式，这与在 LVM 或 AIX 中的卷组的情况一样。重映射是完全随意的。
特征对象 通过对 EVMS 本地特征的使用，将一个或多个磁盘、段、区或者其它性能对象创建为一个逻辑上连续的地址空间。
EVMS 逻辑卷 一个可安装的存储对象。EVMS 卷包括基本对象的末尾处的元数据，并且至少有一个静态名称和静态从号。EVMS 中的任何对象都可以转换为一个 EVMS 卷。
兼容性逻辑卷 一个不包括 EVMS 本地元数据的、可安装的存储对象。许多 EVMS 的插件提供对其它卷管理模式兼容性的支持。由于特指为 “兼容性” 的卷不包括任何 EVMS 本地元数据，则它一定是向后兼容至特殊模式。所有磁盘、段或区可以成为一个兼容性卷。但是，性能对象不能成为兼容性卷，只能成为 EVMS 卷。

目前，EVMS 中有三个特征。

第一个特征是驱动器连接。该插件允许任何数量的对象线性的连接到单个对象中。
第二个特征是不良（存储）块重定位（BBR）。BBR 监控其 I/O 路径并探测写入故障（这可能由受损磁盘导致的）。发生这样的故障时，该请求中的数据保存在一个新的位置。BBR 保留重映射的轨迹，并且在此位置保留改变其路径到新位置的所有附加的 I/O。
第三个特征是快照。快照提供了一种机制，不必使卷处于脱机状态就可立即创建一个卷的 “冻结” 副本。这十分有助于完成运行系统中的备份。所有卷都有快照过程（EVMS 或兼容性），并可以利用其它所有可用的对象作为一个辅助存储器。创建快照之后， “原始” 卷的写入导致该位置的原始内容被复制到快照的储存对象中。所以，保存在快照卷中的 I/O 如同来自于快照创建时的原始卷中。