[发明专利]一种逻辑卷存储空间的扩展方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种逻辑卷存储空间的扩展方法，尤其涉及一种可随着数据对逻辑卷的不断写入动态、连续地扩展逻辑卷存储空间的方法。

背景技术

逻辑卷管理(英文全名：Logical Volume Management，以下简称LVM)区别于传统的磁盘分割区空间划分管理方式，其提供了更高阶、更有效率的方式来管理系统磁盘存储空间。简单来说，通过LVM的管理方式建立的宗卷能够在不破坏现有数据的前提下轻易地调整存储媒介，新的硬盘加入后能够立即将新的硬盘空间并入原本的宗卷直接使用。LVM对于大型的数据库运作环境能够提供了一个完备的存储空间环境，一般系统管理上也能够更有效地管理系统分配的可用空间。

现今，随着数据存储技术的迅猛发展，LVM技术已经得到了越来越广泛地应用。LVM可以把物理磁盘或者廉价磁盘冗余阵列(英文全名：Redundant Arrays of Inexpensive Disks，以下简称RAID)设备等多个存储设备统一管理，组成一个卷组(Volume Group，简称VG)，用户在卷组中划分出指定大小的逻辑卷(Logic Volume，简称LV)使用。卷组中使用的物理磁盘或者RAID设备，被统称为物理卷(Physical Volume，简称PV)。一个逻辑卷可以只占用一个存储设备的一部分，或者跨越多个存储设备，并且可以适当地调整存储空间大小，因此在空间利用上非常灵活，实现了存储设备的虚拟化。

下面，简单介绍一下LVM的工作方式。每一个物理卷都被划分成几个基本单元，即所谓的物理区域(Physical Extent，简称PE)。在每一个物理卷中，每一个PE都具有一个唯一的识别编号(ID号)。PE是一个物理存储设备中可以被LVM定址的最小存储单元。每一个逻辑卷也被分成一些可被定址的基本单元，即所谓的逻辑区域(Logical Extent，简称LE)。在同一个卷组中，LE的大小与PE是相同的，很显然，LE的大小对于一个卷组中的所有逻辑卷来说都是相同的。在一个物理卷中，每一个PE都具有一个唯一的ID号，但是这对于逻辑卷而言，并不一定是必需的。这是因为当这些PE的ID号不能使用时，逻辑卷可以由一些物理卷组成。因此，LE的ID号是用于识别LE以及与之相关的特定PE的。正如前面所提到的，LE与PE之间是一一对应的。每一次存储区域被定址访问或者LE的ID号被使用，都会把数据写在物理存储设备之上。

那么有关逻辑卷和逻辑卷组的所有元数据都存储到哪里去了呢？类似的，在非LVM系统中，有关分区的数据是存储在分区表中，而分区表被存储在了每一个物理卷的起始位置。卷组描述符区域(Volume Group DescriptorArea，简称VGDA)的功能就好像是LVM的分区表，它存储在每一个物理卷的起始处。当系统启动逻辑卷时，卷组也被启动，并且卷组描述符区域被载入至存储器。卷组描述符区域帮助识别逻辑卷的实际存储位置。当系统想要访问存储设备时，由卷组描述符区域建立起来的映射机制就用以访问实际的物理位置来执行输入/输出(I/O)作业。

然而，公知技术的这种做法仍然存有诸多缺陷，特别是逻辑卷依然仿照了物理设备的特点，在开始创立远端卷时，就分配了足够的存储空间给此逻辑卷使用。这个已分配的存储空间，不论此逻辑卷是否已经使用，都不能再被其他的逻辑卷使用。例如：建立一个逻辑卷之前，预计此逻辑卷需要支援256GB的存储空间，但实际上只用到64GB的数据，剩余的空间就被浪费掉了。

虽然，目前很多逻辑卷管理器(Logical Volume Manager)都支援逻辑卷存储空间的收缩和扩展功能，但是逻辑卷存储空间的收缩功能，在实际应用中很少用到，这是因为很难预料到剩余的空间是否还会被使用；而目前逻辑卷存储空间的扩展功能，只能在存储空间不够用时，由管理员手动完成，增加了管理成本，此外，现有的逻辑卷空间扩展方法，还会引起空间不连续的问题，以致影响数据读写效能。因此，目前公知的LVM技术中依然没有一种有效的逻辑卷存储空间的扩展方法能够克服从建立远端卷开始就必须分配足够大的存储空间所带来的弊端。

发明内容

为了解决上述公知技术中的问题与缺陷，本发明的目的在于提供一种逻辑卷存储空间的扩展方法，可随着数据对逻辑卷的不断写入，自动、及时地扩展逻辑卷存储空间，并且能够有效地解决空间扩展不连续的问题，因而将扩展空间对数据读写效能的影响降到最低。

本发明所提供的一种逻辑卷存储空间的扩展方法，包含以下步骤：