aix上vgpvfilesystem基础.docx
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aix上vgpvfilesystem基础
AIX上vg ,pv,filesystem原理基础
（2012-03-0720:
27:
56）
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我们在使用PV之前必须将其“加入”到VolumeGroup（VG，卷组）中，或直接在上面创建卷组。
当PV从属于一个VG后，其空间被分为许多大小相同的最小分配单元，每一块被称为一个PhysicalPartitions（PP物理分区）。
这如建筑时将各种不规整的石头切成同样大小“砖头”同一个样，目的是以后建筑的过程中可以按照需要取用“砖头”堆砌，而不会受到“石头”形状、大小的限制。
因此，VG中的PP大小都相等，无论原有磁盘大小多少。
我们可以继续在VG上创LogicalVolume（LV，逻辑卷），这是留给程序使用的设备，可以跨多个磁盘（即PV）,但是不能跨越VG。
创建逻辑卷时需要给逻辑卷指定名称和大小，大小的单位是PP的大小，即最少要占用1个PP大小的空间，最多
没有特别的限制。
但在默认情况下，每个LV可能有256或512（根据不同操作系统版本）个PP的限制，不过这个限制是软限制，可以任意修改。
组成逻辑卷的真正单位是PP，但被称为LP，即Logical Partitions（LP，逻辑分区），引入额外的LP的原因是镜像。
AIX正是通过PP和LP之间的倍数对应关系，来实现数据镜像的。
每个LP根据镜像要求，对应到1-3个PP的物理空间上，对应1代表没有镜像，2表示一份镜像，3表示两份镜像。
在AIX中，逻辑卷被当作一种特殊的块设备，在/dev/目录下能看到对应的设备名，例如:
/dev/rmylv->charact（字符）类型的设备名
/dev/mylv->block（块）类型的设备名
逻辑卷可以直接被应用程序使用，这种使用方式叫做裸设备方式；也可以在逻辑卷上创建文件系统，然后按照普通文件操作方式使用。
当AIX识别到一个新PV时，先检查它是否有PVID。
PVID是分配给每个PV的唯一识别号，记录在磁盘的操作系统保留区内，如果AIX已经（或者曾经）识别了这个磁盘，则会在ODM中也记录一份PVID。
如果旧磁盘被移走，AIX中对应的设备（hdisk会变成defined状态。
但hdisk设备号保留，当磁盘“还”回来，使用cfgmgr会重新看到这一hdisk变为available状态。
如果它是全新的磁盘，没有PVID，AIX只能看到磁盘设备available，而PVID一项是none。
此时对此PV除了在其上创建VG或将其加入到某个已经建立的VG中、设置一个新的PVID、从系统中删除此PV之外，不能进行其它操作。
而创建VG和加入VG动作将自动给这个PV分配新的PVID。
重新置PVID命令有两个:
#chdev-lhdiskx-apv=yes------>强制hdiskx分配一个新的PVID
#chdev-lhdiskx-apv=clear------>强制清除hdiskx已经使用的PV ID
注意:
系统中管理PV完全依靠PVID，尽管有诸如hdiskx这样的设备号可用，但是操作系统对于磁盘的识别仍然是依靠PVID的，也就是说hdisk数字可能会变，即使对于同一台小型机也是如此，而PVID永远不会改变，即使拿到另一台机器上PVID也不变（直到执行了以上可以改变PVID的操作）。
保持PVID不变，靠PVID识别共享磁盘也是双击热备份的基础。
从另一个方面来讲，如果你用上面的命令改变了PVID，操作系统就认为原来的磁盘消失了，而且再也不能找回来。
更不巧的是如果原有的PV还属于某个VG，那么这个VG再也发现不了它原来的成员盘（PVID已经改变），这个盘上的数据就无法找回，虽然磁盘和数据依然在那里。
修复这个问题只能直接用底层的ODM操作，已经超出了本书的范围，有兴趣的朋友可以自己研究下相关的材料。
VG被激活后才能被访问（读/写及察看VG信息等操作），同时此VG也被执行激活命令的操作系统映像“锁住”，不允许别的操作系统映像访问（包括执行激活命令）。
激活与释放VG的命令分别是:
#varyonvgvg_name 激活此VG，不允许别的操作系统映像访问
#varyoffvgvg_name 释放此VG，允许别的操作系统映像访问
但要注意，这个"锁"只是逻辑的锁（在磁盘上做一个标记）,而且当VG被激活后，如果发生机器突然宕机，操作系统可能没有能执行磁盘解锁的命令（清除标志位），则其它机器就无法再激活此卷组了！
需要执行带-f参数的强制命令激活此卷组:
#varyonvg-fvg_name
有时甚至需要使用更底层的命令手工清除锁标志，此命令为lquerypr或pcmquerypr。
由于此命令属于底层命令，对于初学者，容易操作不当，导致错误的结果，请谨慎使用。
VGDA（VolumeGroupDescriptorArea）
把PV加入VG之后才可以使用，一个PV只能属于一个VG（一个VG根据其类型不同可能拥有最多32-1024个PV）。
VG中包含哪些PV都写在VG中的一个区域中，这个区域就是VGDA，VGDA中记录了很多VG的重要信息，包括VG中包含的所有PV的PVID。
由于VGDA内的信息非常重要，因此VGDA被保存了多份。
如果VG中只有一块磁盘（PV），则在此磁盘上存有两份VGDA；如果VG中有两块磁盘，则第一块磁盘有两份VGDA，第二块磁盘上有一份；如果VG中包含三块或更多的磁盘，则每块磁盘上都有一个VGDA的copy.完好的VGDA数量与VG中总磁盘数之比被称为Quorum，如果Quorum小于50%，此VG将不能被继续访问（如果已经被激活，则会自动关闭），这样做是为了防止数据被进一步破坏，而等待专业人员修复（这是基于这样一种设计理念：
如果可能发生危害数据的操作，什么都不做的结果远远好于人有该操作为所欲为）。
由于在每块磁盘上都至少有一份VGDA，所以在一个新小型机上，只要给出位置VG中的一块磁盘，就可以正确识别出全部VG信息，并“注册”到新的小型机上，这个过程叫做import，命令是:
#importvg -yvg_namehdiskx
其中vg_name是你希望的VG名，hdiskx是此VG中任一磁盘。
由于在执行importvg命令的时候可以自定义VG名，因此系统中并没有更改VG名称的命令，如果你想改VG的名称，则需要先执行exportvg命令（把此VG在系统中的定义删除掉，再用新名字importvg进来）
反之，如果想把某个VG的信息从一台小型机上删除，则需要执行
#exportvgvg_name
此操作并没有对磁盘做任何操作，磁盘上的数据依然存在，包括VGDA里面的内容。
此命令只是将此VG在AIX操作系统中的定义删除了，任何时候你还可以再重新imprt回来。
在执行importvg的时候，操作系统可以指定磁盘上读到VG中所有磁盘（PV）的定义（还记得VG中每块磁盘上都至少有一份VGDA，也就是全部VG信息的定义么），如果操作系统发现此VG的一些磁盘并没有被系统标识到（通过PVID找寻到，即VGDA中包含某个PVID在操作系统中所有磁盘设备上都找不到，可能的原因即包括该磁盘不存在，也可能是PVID没有正确读出来），那么系统将计算Quorum。
如果Quorum>50%，则依然可以执行importvg，但会有警告信息；而当Quorum<50%时，则不允许import此VG。
关于PVID的思考
AIX操作系统没有提供任何直接的命令可以设定PVID，在创建VG或者将磁盘（PV）添加到VG中时，操作系统会自动根据本机的系列号、当前时间等参数，随即指定一个PVID。
因此系统中生成的PVID是不能重复的，当你使用chpv命令清除一块磁盘的PVID之后，除非使用底层磁盘编辑命令，直接写入需要的PVID，否则没有办法恢复磁盘原有的PVID，PVID改变，也就意味着此盘完全是一块新磁盘，系统不会承认此磁盘仍然属于原有的VG。
因此在执行更改PVID的操作的时候，一定要知道可能的后果是什么，因为操作往往会导致不可恢复的数据丢失。
普通VG的VGDA空间大小只能存放32个PV的信息，因此普通VG只支持32个磁盘；如果是big（“大”）VG,VGDA可以存放128个PV的信息；最新的scalable（“扩展”）
VG则可以支持1024个PV。
VGSA（VolumeGroupStatusArea）
VGSA也是VG中的一块重要区域，它由127个字节组成。
每个PV有一个VGSA，每一位代表这个PV的一个PP的状态，最多可以对应1016个PP（128*8=1024位，其中有8位留作他用，剩余1016位）,它限制了一个PV最多有1016个PP。
VGSA用每一位代表PP的状态，操作系统向镜像的PP写数据的时候，难免会有时间差，如果恰好在跟新了一个PP之后，系统出现问题，另一个PP没有更新，此PP与其互为镜像的PP（还记得前面提到的一个LP可能对应1-3个PP吗对应于同一个LP的几个PP的关系，就是镜像关系）相比没有被跟新，数据较旧，则操作系统通过VGSA将这几个VGSA标记为stale状态。
stale状态说明互为镜像的PP数据不一致，要从“好”的镜像PP重新同步数据。
当操作系统激活（varyonvg）VG的时候，会自动检查此VG中所有磁盘上是否有"Stale"的PP，如果有，则自动进行同步；如果VG在正常使用状态，则操作系统不会主动去同步，需要手工执行命令进行同步，可以以PV，LV或者整个VG为单位进行stale的PP同步。
在smitvg的菜单可以找到同步VG的选项。
BigVG，ScalableVG
由于VG在创建的时候，就固定了VGDA和VGSA的大小，所以VG所能容纳的磁盘数量和每个磁盘最多的PP数就已经确定：
每个VG最多32个PV，总计256个LV（逻辑卷，包括一个保留给LVM内部使用，实际可用是255个）。
在BIGVG中，这些限制都被打破，PV扩大到128个，LV扩大到512个。
可以直接创建“大”VG，也可以把“小”VG扩大为“大”VG。
如果是ScalableVG则最多支持1024个PV,256（可以在创建的时候设定为最大支持4096）个LV。
下面的命令可以创建Scalable的VG（注意在执行的时候还要附带在那个PV上创建的参数）。
#mkvg-Svg_name
本质上，这几种VG类型并没有什么特别的区别，其差别是系统保留了多大的VGDA空间。
显然，要想VG中支持更多的磁盘，VGDA空间越大。
把“小”VG转换成“大”VG的过程中，AIX不过是扩大了VGDA的空间。
由于VGDA在每个PV的开始，并且必须连续，如果磁盘已经创建了LV，空间被分配，可能会发生VGDA空间无法扩大的情况，更改VG类型操作就会失败。
如果VG总体还有剩余空间，此时可以使用迁移PP的命令，将占用未来VGDA空间的PP数据迁移到其它位置。
下面是个示范的命令（注意，这是LVM底层命令，最好在测试系统验证后再使用），供读者参考
#lmigratepp-gVGID-pold_PVID-nold_PPNum-Pnew_PVID-Nnew_PPNum
VGID可以通过lsvgvg_name获得，old_PVID和new_PVID分别是源盘和目标盘的PVID，old_PPNum是1也就是第一个PP（我们想把第一个PP的数据移走，以便空余位置给VGDA）,new_PPNum是new_PVID对应的某个空闲PP，可以通过lspv-Mhdiskx获得。
PhysicalVolume（PV）控制
PV有一个参数控制是否允许分配此物理卷上的PP给逻辑卷使用。
在扩充、创建LV和创建文件系统的时候，系统会自动分配此VG中可分配的PP，如果希望告诉系统不要使用
某个PV上的空余空间，那就可以通过此参数不允许使用此PV。
命令是:
#chpv-anhdiskx不使用此PV（hdiskx）
#chpv-ayhdiskx可以使用此PV（hdiskx）
或者用smit命令的快捷索引:
#smitchpv
VG的一些参数说明
#lsvgvg_name->察看vg参数
是否在启动后激活VG:
双机共享的VG（磁盘）不能设置自动激活，否则可能引起冲突（一台机器启动后激活VG，并将磁盘锁住；而另一台机器启动的时候，也试图激活此VG，如果不是并行卷，两台机器同时激活同一个VG会产生错误）。
反之如果单机使用，则通常要选择自动激活，这样避免了手工操作的麻烦。
是否需要Quorum:
如果打开Quorum，当VG中不可访问的磁盘数超过一半，系统会强制禁止使用此VG（如果此VG已经被varyon，则自动执行varyoffvg命令）或者不可以激活此卷足（如果此VG还没有被varyon），以防止数据进一步损坏，等待专业人员处理。
enhanced-capable模式：
如果安装了文件集（非缺省安装，需要自己选择），则增加了另一个VG模式参数:
enhanced-capable。
此模式可以与任何VG类型并存，需要通过smittychvg或者chvg命令修改，此模式是为了配合HACMP（PowerHA）而设置。
AIX本身不支持并行文件系统，所以文件系统不能同时被两个AIX内核mount（就是双机同时mount共享文件系统），以避免双方同时写入数据，损坏文件系统。
HA在进行切换接管的时候，就需要在一个节点umount文件系统，varyoffvg,再从另一个节点varyonvg、mount文件系统。
尽管这些操作都是由HA自动完成，但操作本身还是延长了接管时间。
enhanced-capable模式正好配合HA，它允许主节点正常使用VG，mount文件系统；备用节点虽然也varyonvg，但处于只读状态，并不mount文件系统，这样VG接管步骤省略，接管时间减少。
concurrent
VG模式:
VG还有一种concurrent模式，它与刚才提到的enhanced-capable不同，这是完完全全的并行模式，也是配合HACMP使用，但这种情况下的VG不能（可以创建，但不应当创建）存在文件系统，只能有裸设备（即LV），由应用程序控制数据读写锁，保证数据一致性，操作系统只管埋头读写。
以上两种模式（他们不会并存），都需要HACMP控制VG的varyon/off，操作系统不能开机自动varyonvg。
如果为了管理需要可以手工varyonvg.
FileSystem；文件系统参数
AIX通常使用JFS（JonuralFileSystem,日志文件系统，也可能是第二代：
JFS2文件系统）。
常见的文件系统是NFS和CD-ROM文件系统。
JFS通常与UNIX/Linu下的文件系统类似，但略有不同，它使用类似数据库循环log的重做日志方案对所有文件系统操作（不包括数据操作，只对修改文件系统结构的操作有效，例如修改文件名、文件大小等）进行跟踪。
在真正执行此操作之前，先在log中记录，然后才做更新，如果在更新过程中（可能需要修改磁盘上的多处信息），小型机发生故障停机，会造成更新不完全，数据丧失一致性。
但由于在AIX中有log机制，当小型机重新启动时，可以查询log,重做最后的更新，这样保证了数据的一致性。
此机制在数据库应用中广为采用，在文件系统中使用的比较少。
因此大部分UNIX系统在宜昌停机后重启动的时候，往往都需要执行文件系统检查和恢复（全文件系统fsck检查）操作而AIX可以避免不必要的修复工作，大大加快了重启动的时间。
AIX文件系统有许多参数可以调整:
允许大文件:
允许在此文件系统上创建大文件（超过2GB，当然还要考虑/etc/security/limits中fsize的限制）。
NBPI：
NumberofbytesperI-node，每个inode能代表的磁盘空间大小。
Fragment碎片大小：
以前版本遗留技术，已经很少使用，JFS2此参数为固定值，已经不再考虑。
AG大小：
AllocationGroup文件分配组大小，每次增加文件系统大小的最小单位。
Userquota:
用户使用空间配额，限制用户过度使用文件系统。
我们知道，每个文件在UNIX中占用一个或者多个inode所代表的存储空间，如果文件有很多，每个文件很少，则希望inode代表的空间少一点，从而提高存储利用率；
反之，如果文件较少，每个文件很大，则需要inode代表的空间大一点，减少inode数量（inode本身也占据空间），也能提高存储利用率。
所以在创建文件系统的时候，需要做好平衡。
由于每个inode代表的空间（也就是NBPI）在创建文件系统的时候设定，并且不能更改。
所以为了提高效率，要仔细考虑。
一般来说，可以用表4-20所示的参数设定文件系统。
查看文件系统是否使是LargeFileEnabled（支持LargeFile的文件系统）的命令是:
$lsfs-q/home
Name Nodename Mount pt vfs Size Options AutoAccounting
/dev/hd1 -- /home jfs131072--yes no
（lvsize:
131072,fssize131072,fragsize：
512，nbpi:
4096,compress:
no,bffalse,ag:
8）
bf:
false 表示普通文件系统standardfilesystem
bf:
true 表示LargeFileEnhancedfilesystem
Auto:
yes表示系统启动后自动mount此文件系统。
Accounting：
no表示不对此文件系统进行配额限制。
当许多用户公用同一个文件系同时，可以通过对用户使用空间的配额限制，来防止他过度使用此文件系统。
由于使用配额限制需要耗用一定的系统资源，因此对于通常AIX系统，如果不是提供给终端用户登录使用，通常不需要进行配额限制。
JFS2文件系统
JFS2扩展了许多新功能，例如目录排序、动态空间分配等。
由于JFS2使用了BTree作为新的元数据（metadata）排序算法，许多JFS中的限制都被解除了:
（1）inode数量动态分配，仅受限于文件系统大小
（2）文件系统大小仅受限于磁盘空间（IBM测试过1PB=1000TB=1000000GB）
（3）文件系统中文件数量也仅受限于磁盘空间（IBM测试过1PB）
（4）JFSlog可以保存在文件系统所在的逻辑卷中（inline方式），而不用再使用另一个专门的逻辑卷（JFS要求每个VG中至少要有一个用于存放JFSlog的逻辑卷，
但在同一VG中的文件系统可以公用同一个JFSlog逻辑卷）
问题：
JFS或者JFS2文件系统的log是做什么用的？
答案:
任何文件系统都要考虑自身的强壮性问题，也就是要求文件系统在发生一些异常情况的时候，依然能保证自身数据结构的正确性，而不会出现严重的问题。
例如，在磁盘正在写入数据的时候，如果机器掉电，则当前写入数据失败。
但有的时候，数据写入并非完全失败，可能一般已经写入到磁盘，而系统中没有任何地方可以记录这种情况，此时磁盘上的数据是混乱的。
特别是当系统支持并行写入的时候，问题尤其严重，如果发生异常停机，一定会出现错误的数据。
为了避免发生这种情况，AIX采用了逻辑卷日志技术，每次磁盘写入时限在一个被称为逻辑卷log的小空间记录要改写哪些数据（并不记录数据本身，只记录数据所在的位置）。
这样当实际写数据时，逻辑卷日志一定已经记录了什么地方的数据会被改写。
系统重新启动时，只需要系统扫描一下逻辑卷日志，核对最后几笔数据的正确性，就能保证整个文件系统的结构不会混乱，当然，数据还是可能丢失的，但至少结构是正确的。
逻辑卷日志技术不需要进行全盘结构校验，比激活其他非日志方式的文件系统快很多，对于拥有几百GB数据的文件系统尤其重要，因为扫描几百GB的文件系统，检查结构是否正确可能需要几个小时的时间。
log对文件系统性能也会有影响，特别是如果同一个VG有许多文件系统，并且访问频繁（文件结构变化，例如创建、删除、增大、缩小，存放位置变化），则由于这些文件系统需要共用同一个log设备，导致log写操作非常频繁，因此会影响性能。
处理方法是为每个比较繁忙的文件系统创建自己单独的log设备，存放在不同的磁盘上，这样提高了并行性，从而提高了文件系统性能。
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