第 36 章 去重和压缩存储

Virtual Data Optimizer(VDO)以去重、压缩和精简置备的形式为 Linux 提供内联数据降低。当您设置 VDO 卷时，您可以指定一个块设备来构建 VDO 卷以及您要存在的逻辑存储量。

在这两种情况下，您只需将文件系统放在 VDO 提供的逻辑设备之上，然后直接使用它，或将其作为分布式云存储架构的一部分。

由于 VDO 是迅速置备的，所以文件系统和应用程序只会看到使用中的逻辑空间，且不知道可用的实际物理空间。使用脚本来监控实际的可用空间，并在使用超过阈值时产生一个报警：例如，当 VDO 卷已满 80% 时。

您可以使用各种方法部署 VDO，来为以下情况提供去重存储：

因为 VDO 会将其去重存储公开为标准 Linux 块设备，所以您可以在标准文件系统、iSCSI 和 FC 目标驱动程序或者统一存储中使用它。

KVM

您可以在配置了直接附加存储的 KVM 服务器上部署 VDO。

文件系统

您可以在 VDO 上创建文件系统，并通过 NFS 服务器或 Samba 将其公开给 NFS 或 CIFS 用户。

在 iSCSI 上放置 VDO

您可以将整个 VDO 存储目标作为 iSCSI 目标导出到远程 iSCSI 启动器。

在 iSCSI 上创建 VDO 卷时，您可以将 VDO 卷放在 iSCSI 层之上或之下。尽管需要考虑许多注意事项，但此处提供了一些准则，来帮助您选择最适合您环境的方法。

当将 VDO 卷放在 iSCSI 层下方的 iSCSI 服务器（目标）上时：

当将 VDO 卷放在 iSCSI 层上面的 iSCSI 客户端（启动器）上时：

LVM

在功能丰富的系统上，您可以使用 LVM 来提供多个逻辑单元号(LUN)，这些 LUN 都由相同的去重存储池支持。

在下图中，VDO 目标被注册为一个物理卷，这样它可以由 LVM 来管理。从去重存储池中创建多个逻辑卷（LV1到 LV4）。这样 VDO 便可支持多协议统一块或者对底层去重存储池的文件进行访问。

去重的统一存储设计可使多个文件系统通过 LVM 工具共同使用相同的去重域。另外，文件系统可以利用 LVM 快照、写时复制、缩小或增长的功能，所有这些都位于 VDO 之上。

加密

DM Crypt 等设备映射器（DM）机制与 VDO 兼容。加密 VDO 卷有助于确保数据安全，且任何 VDO 以上的文件系统仍会是去重的。

VDO 使用块设备作为后备存储，它包括由一个或多个磁盘、分区甚至平面文件组成的物理存储聚合。当存储管理工具创建 VDO 卷时，VDO 为 UDS 索引和 VDO 卷保留卷空间。UDS 索引和 VDO 卷会一起交互，以提供去重的块存储。

图 36.1. VDO 磁盘机构

VDO 解决方案包括以下组件：

VDO 使用以下方法使用物理、可用物理和逻辑大小：

图 36.2. VDO 磁盘机构

在这个图表中，VDO 重复数据删除存储对象完全位于块设备之上，这意味着 VDO 卷的物理大小与基本块设备大小相同。

VDO 卷的物理存储被分成几个 slab。每个 slab 都是物理空间的连续区域。给定卷的所有 slab 的大小相同，可以是基于 128 MB 的 2 的指数的任何值，最大值为 32 GB。

默认的 slab 大小为 2 GB，用于在较小的测试系统中评估 VDO。单个 VDO 卷最多可有 8192 个 slabs。因此，在使用 2GB slab 的默认配置中，允许的最大物理存储为 16 TB。当使用 32GB 的 slab 时，允许的最大物理存储为 256 TB。VDO 总是保留至少一个整个 slab 来保存元数据，因此预留 slab 无法用于存储用户数据。

slab 大小不影响 VDO 卷的性能。

使用默认设置的 2 GB slab 和 0.25dense 索引的 VDO 卷的最小磁盘用量需要 approx 4.7 GB。这提供了在 0% 重复数据删除或压缩时写入的 2 GB 物理数据要少 2 GB。

这里的磁盘用量是默认 slab 大小和密度索引的总和。

您可以通过向 lvcreate 命令提供-- vdosettings 'vdo_slab_size_mb=size-in-megabytes' 选项来控制 slab 大小。

VDO 对其放置和系统资源有一定要求。

36.1.6.3. 将 VDO 放置到存储堆栈中

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将存储层放在 Virtual Data Optimizer (VDO)之上或之下，以符合放置要求。

VDO 卷是一个精简配置的块设备。您可以通过将卷放在之后可以进行扩展的存储层上来防止耗尽物理空间。这种可扩展存储的示例是逻辑卷管理器(LVM)卷，或多设备冗余廉价阵列或独立磁盘(MD RAID)阵列。

您可以将厚置备层放在 VDO 之上。您必须考虑厚置备的层的两个方面：

• 将新数据写入厚设备上未使用的逻辑空间。当使用 VDO 或其他精简置备存储时，设备可能会报告在这类写入过程中空间不足。
• 使用新数据覆盖厚设备上使用的逻辑空间。使用 VDO 时，覆盖数据也会导致设备不足的报告。

这些限制会影响 VDO 层以上的所有层。如果不监控 VDO 设备，您可能会意外耗尽 VDO 之上厚置备卷上的物理空间。

请参阅以下支持和不支持的 VDO 卷配置示例。

图 36.3. 支持的 VDO 卷配置

图 36.4. 不支持的 VDO 卷配置

您可以安装创建、挂载和管理 VDO 卷所需的 VDO 软件。

此流程在块设备中创建 VDO 卷。

这个过程会在 VDO 卷中手动挂载文件系统，也可以永久挂载文件系统。

您可以启用 systemd 计时器来定期丢弃所有支持的文件系统上未使用的块。

此流程描述了如何从 VDO 卷获取使用效率的信息。