Linux系統(tǒng)中的Device Mapper機制介紹

本篇內(nèi)容介紹了“Linux系統(tǒng)中的Device Mapper機制介紹”的有關(guān)知識，在實際案例的操作過程中，不少人都會遇到這樣的困境，接下來就讓小編帶領(lǐng)大家學習一下如何處理這些情況吧！希望大家仔細閱讀，能夠?qū)W有所成！

因為它們的功能和流程相對簡單，在本文中對它們的細節(jié)就不介紹了，用戶空間主要負責如下工作：

1. 發(fā)現(xiàn)每個mapped device相關(guān)的target device；

2. 根據(jù)配置信息創(chuàng)建映射表；

3. 將用戶空間構(gòu)建好的映射表傳入內(nèi)核，讓內(nèi)核構(gòu)建該mapped device對應(yīng)的dm_table結(jié)構(gòu)；

4. 保存當前的映射信息，以便未來重新構(gòu)建。

以下我們主要通過實例來說明dmsetup的使用，同時進一步說明device mapper這種映射機制。用戶空間中最主要的工作就是構(gòu)建并保存映射表，下面給出一些映射表的例子：

例1：

0 1024 linear /dev/sda 204
1024 512 linear /dev/sdb 766
1536	128	linear /dev/sdc 0
2)	0	2048	striped	2	64	/dev/sda	1024	/dev/sdb	0
3)	0	4711	mirror	core	2	64	nosync	2	/dev/sda	2048	/dev/sdb 1024

例子1中將邏輯設(shè)備0~1023扇區(qū)、1024~1535扇區(qū)以及1536~1663三個地址范圍分別以線形映射的方式映射到/dev/sda設(shè)備第204號扇區(qū)、/dev/sdb設(shè)備第766號扇區(qū)和/dev/sdc設(shè)備的第0號扇區(qū)開始的區(qū)域。

例子2中將邏輯設(shè)備從0號扇區(qū)開始的，長度為2048個扇區(qū)的段以條帶的方式映射的到/dev/sda設(shè)備的第1024號扇區(qū)以及/dev/sdb設(shè)備的第0號扇區(qū)開始的區(qū)域。同時告訴內(nèi)核這個條帶類型的target driver存在2個條帶設(shè)備與邏輯設(shè)備做映射，并且條帶的大小是64個扇區(qū)，使得驅(qū)動可以該值來拆分跨設(shè)備的IO請求。

例子3中將邏輯設(shè)備從0號扇區(qū)開始的，長度為4711個扇區(qū)的段以鏡像的方式映射到/dev/sda設(shè)備的第2048個扇區(qū)以及/dev/sdb設(shè)備的第1024號扇區(qū)開始的區(qū)域。

映射表確定后，創(chuàng)建、刪除邏輯設(shè)備的操作就相對簡單，通過dmsetup如下 命令就可以完成相應(yīng)的操作。

dmsetup create 設(shè)備名 映射表文件 /* 根據(jù)指定的映射表創(chuàng)建一個邏輯設(shè)備 */

dmsetup reload 設(shè)備名 映射表文件 /* 為指定設(shè)備從磁盤中讀取映射文件，重新構(gòu)建映射關(guān)系 */

dmsetup remove 設(shè)備名 /* 刪除指定的邏輯設(shè)備 */

當用戶空間根據(jù)映射表下達創(chuàng)建邏輯設(shè)備命令后，device mapper在內(nèi)核中就根據(jù)傳入的參數(shù)和映射關(guān)系建立邏輯地址到物理地址的映射關(guān)系。根據(jù)映射表例子1中的映射關(guān)系建立的設(shè)備如圖4所示，圖中的下半部分就抽象地描繪出了按照該映射表在內(nèi)核中建立的邏輯地址到物理地址的映射關(guān)系。

Device mapper的用戶空間部分對開發(fā)者要實現(xiàn)自己的存儲管理工具來說是可選的，事實上，很多我們常見的邏輯卷管理器，比如LVM2、dmraid等工具都利用device mapper的提供的device mapper用戶空間庫，根據(jù)自己的管理需求建立獨立的一套管理工具，而并沒有使用它提供的dmsetup工具，甚至IBM的開源項目企業(yè)級的邏輯卷管理系統(tǒng)-EVMS，在實現(xiàn)中都沒有采用device mapper的用戶空間庫，完全根據(jù)內(nèi)核中的ioctl定義實現(xiàn)了一套自己的函數(shù)庫。

Target Driver

Device mapper提供了一個統(tǒng)一的架構(gòu)，通過target driver 插件的方式允許用戶根據(jù)實際的需要指定自己的IO處理規(guī)則，因此target driver充分體現(xiàn)了device mapper的靈活性。在上文中我們已經(jīng)不止一次的提到過target driver，也描述過target driver的功能，在這里我們結(jié)合最簡單的linear target driver具體介紹target driver的實現(xiàn)。

Target driver主要定義對IO請求的處理規(guī)則，在device mapper中對target driver的操作已定義好了統(tǒng)一的接口，在實現(xiàn)中該接口由我們上文提到的target_type結(jié)構(gòu)中定義，它定義了以下target driver的方法：

1. 構(gòu)建target device 的方法；

2. 刪除target device 的方法；

3. Target的映射IO請求的方法；

4. Target結(jié)束IO請求的方法；

5. 暫停target device讀寫的方法；

6. 恢復(fù)target device讀寫的訪問；

7. 獲取當前target device狀態(tài)的訪問；

8. Target 處理用戶消息的方法；

用戶可以根據(jù)具體需求選擇性地實現(xiàn)上述方法，但一般最少要實現(xiàn)前3種方法，否則在device mapper下不能夠正常的工作。linear target driver就只實現(xiàn)了前3種方法和方法7，它完成邏輯地址空間到物理地址空間的線性映射，可以將多個物理設(shè)備以線性連接的方式組成一個邏輯設(shè)備，就如圖4中描述的那樣，通過linear target driver將/dev/sda、/dev/sdb、/dev/sdc的三段連續(xù)空間組成了一個大的邏輯塊設(shè)備。Linear target的實現(xiàn)很簡單，它的創(chuàng)建和刪除方法主要完成申請和釋放描述linear target device所用結(jié)構(gòu)的內(nèi)存資源；IO映射處理方法的實現(xiàn)更是簡單，如下代碼所示：

static int linear_map(struct dm_target *ti, struct bio *bio,
              union map_info *map_context)
{
    struct linear_c *lc = (struct linear_c *) ti->private;
 
    bio->bi_bdev = lc->dev->bdev;
    bio->bi_sector = lc->start + (bio->bi_sector - ti->begin);
 
    return 1;
}

該映射方法就是將發(fā)送給邏輯設(shè)備mapped device的bio請求，根據(jù)映射關(guān)系以線性的方式重新定向到linear target device所表示物理設(shè)備的相應(yīng)位置，如代碼所示具體實現(xiàn)方法就是修改bio的bi_bdev設(shè)備指針為target device對應(yīng)的設(shè)備指針，并根據(jù)target device的起始地址和該bio請求在mapped device設(shè)備上的偏移值改變IO請求開始的扇區(qū)號bi_sector，從而完成IO請求的重定向。其他target driver的實現(xiàn)也都大同小異，按照device mapper所定義的接口規(guī)范，結(jié)合自己需要的功能進行實現(xiàn)即可，這里就不一一介紹了，有興趣的讀者可以看內(nèi)核中具體的target driver代碼。

“Linux系統(tǒng)中的Device Mapper機制介紹”的內(nèi)容就介紹到這里了，感謝大家的閱讀。如果想了解更多行業(yè)相關(guān)的知識可以關(guān)注億速云網(wǎng)站，小編將為大家輸出更多高質(zhì)量的實用文章！