Looginen levy (virtuaalinen tallennusyksikkö) — määritelmä ja esimerkit
Looginen levy on käsite tietojenkäsittelystä, jolla viitataan virtuaaliseen tai järjestelmän esittämään tallennusyksikköön. Loogiset levyt tarjoavat tiettyä tallennustilaa tiedoille ja tiedostojärjestelmille, mutta toisin kuin konkreettiset (fyysiset) kiintolevyt, joihin voi koskea, looginen levy voi koostua useista eri fyysisistä tai virtuaalisista lähteistä.
Yleisiä paikkoja, joista tämä tallennustila voidaan ottaa:
- Kiintolevyn levyosio
- Looginen tilavuus loogisesta tilavuushallinnasta
- Kiintolevyjen yhdistelmä (kuten RAID-järjestelmässä, joka sisältää fyysiset levyt).
- Tallennusverkko
- Tietokoneen keskusmuisti (tätä voidaan käyttää tilapäistiedostoille, jotka voidaan poistaa, kun järjestelmä sammutetaan).
Levyä kutsutaan loogiseksi, koska se ei välttämättä ole olemassa yhtenä fyysisenä kokonaisuutena, vaan se voi olla abstraktio, joka yhdistää tai esittää tallennustilaa käyttöjärjestelmälle tai sovelluksille.
Miten looginen levy toimii käytännössä
Käyttöjärjestelmä näkee loogisen levyn tavallisesti blokkilaitteena (block device) tai tiedostojärjestelmänä. Loogiselle levylle voidaan luoda tiedostojärjestelmä (esimerkiksi ext4, NTFS, XFS), jota käytetään kuten mitä tahansa fyysistä levyä. Taustalla looginen levy voi olla: yksi levyosio, usean levyn yhdistelmä (RAID), loogisen volyyminhallinnan (esim. LVM) tuottama volyymi, tallennusverkon LUN tai virtuaalikoneen tarjoama tiedostoon tallennettu levykuva.
Yleisiä esimerkkejä ja käyttötapauksia
Esimerkkejä loogisista levyistä ja niiden käyttötavoista:
- Levyosiot: Yksinkertaisin muoto: fyysisen levyn osa, joka esitetään erillisenä loogisena alueena.
- Looginen tilavuushallinta (LVM): mahdollistaa fyysisten levyjen yhdistämisen ja dynaamisen osioiden koon muuttamisen ilman suoraa fyysistä uudelleenjärjestelyä.
- RAID-levyjoukot: useista fyysisistä levyistä muodostettu looginen kokonaisuus, joka voi tarjota suorituskyvyn tai vikasietoisuuden etuja.
- Tallennusverkon LUN (SAN): verkon yli esitetty looginen levy, jota palvelimet käyttävät ikään kuin se olisi paikallinen levy.
- Virtuaalikoneen levykuvat (VMDK, VHD): tiedostoina tai loogisina volyymeina esitetyt levyt, joita virtuaalikoneet käyttävät.
- Loopback-laitteet ja tiedostopohjaiset levyt: tavallinen tiedosto voidaan liittää loogiseksi levylle esimerkiksi testauksen tai varmuuskopioinnin ajaksi.
- RAM-disk / tmpfs: kokonaan keskusmuistiin varattu looginen levytilaa nopeaa, väliaikaista tallennusta varten.
Etuja
- Joustavuus: tilaa voidaan yhdistää tai jakaa ilman fyysisiä muutoksia.
- Helppo laajentaa ja siirtää: loogisia levyjä voidaan usein kasvattaa, kutistaa tai siirtää taustalla ilman suurta käyttökatkosta.
- Edistynyt hallinta: snapshotit, versiointi ja varmistusstrategiat toimivat usein paremmin loogisten kerrosten kanssa (esim. LVM-snapshots).
- Vikasietoisuus ja suorituskyky: RAID- tai monilevyiset järjestelmät voivat parantaa nopeutta tai saatavuutta.
Rajoituksia ja huomioitavaa
- Monimutkaisuus: looginen kerros lisää järjestelmän monimutkaisuutta ja hallintatarvetta.
- Suorituskyky-ylikuorma: virtualisointi ja useat abstrahsiokerrokset voivat tuoda pienen viiveen verrattuna suoraan fyysiseen käyttöön.
- Väärä turvallisuuden tunne: vaikka looginen levy näyttää yhtenäiseltä, fyysiset viat tai huono konfiguraatio voivat silti johtaa tiedon menetykseen, ellei varmistus- ja suojamekanismeja ole käytössä.
Hallinta ja työkalut
Erilaiset työkalut ja tekniikat hallitsevat loogisia levyjä riippuen käyttöjärjestelmästä ja ympäristöstä. Esimerkiksi Linuxissa käytetään usein LVM-työkaluja (pvcreate, vgcreate, lvcreate), mdadm-työkalua ohjelmistopohjaiseen RAIDiin sekä losetup-komentoa loop-laitteiden kanssa. Virtualisointiympäristöissä taas hallinta tapahtuu hypervisorin tai tallennusjärjestelmän ohjauspaneelien kautta.
Yhteenvetona: looginen levy on abstraktio, joka tekee tallennustilan hallinnasta joustavampaa ja monipuolisempaa, mutta vaatii huolellista suunnittelua ja ylläpitoa, jotta suorituskyky, turvallisuus ja saatavuus säilyvät.
Miksi tarvitsemme niitä?
Kun IBM julkaisi ensimmäisen kerran magneettilevyaseman vuonna 1956 (IBM 305), yksi asema liitettiin suoraan käyttävään järjestelmään, ja jokaista levyä hallittiin yhtenä kokonaisuutena. Asemien kehityksen edetessä kävi ilmi, että luotettavuus oli ongelma, ja RAID-tekniikkaa käyttäviä järjestelmiä kehitettiin. Tämä tarkoittaa sitä, että useampi kuin yksi fyysinen levy yhdistetään RAID-järjestelmällä yhdeksi loogiseksi levyksi.
Nykyaikaisissa kotitietokoneissa levyasemat tarjoavat nykyään satoja gigatavuja tallennuskapasiteettia, jota voi olla epäkäytännöllistä käyttää yhtenä kokonaisuutena. Siksi useimmissa järjestelmissä asemat on jaettu useisiin loogisiin asemiin[] .
Useimmissa nykyaikaisissa yritysten IT-ympäristöissä on jonkinlainen tallennusverkko. Siinä monet tallennuslaitteet on liitetty verkkoon moniin isäntäpalvelinlaitteisiin. Yksittäinen RAID-muoto voi tarjota jonkin verran kapasiteettia yhdelle palvelimelle ja jonkin verran toiselle palvelimelle. Tämän vuoksi loogisia levyjä käytetään käytettävissä olevan kapasiteetin jakamiseen ja tarjoamaan kunkin isäntäkoneen tarvitsema määrä tallennustilaa yhteisistä loogisista levyistä.
Kysymyksiä ja vastauksia
Kysymys: Mikä on looginen levy tietojenkäsittelyssä?
A: Looginen levy on tietojenkäsittelyn käsite, joka tarjoaa tietyn määrän tilaa tietojen tallentamiseen.
K: Miten looginen levy eroaa fyysisestä kiintolevystä?
V: Fyysiseen kiintolevyyn voi koskea, ja se on yksi konkreettinen kokonaisuus, kun taas looginen levy voi ottaa tallennustilaa eri paikoista.
K: Mitkä ovat yleisiä paikkoja, joista looginen levy voi ottaa tallennustilaa?
V: Looginen levy voi ottaa tallennustilaa kiintolevyn levyosiosta, loogisen levynhallinnan loogisesta niteestä, kiintolevyjen yhdistelmästä RAID-järjestelmässä, tallennusverkosta tai tietokoneen keskusmuistista väliaikaisia tiedostoja varten.
K: Miksi loogista levyä kutsutaan "loogiseksi"?
V: Loogista levyä kutsutaan "loogiseksi", koska se ei ole olemassa yksittäisenä fyysisenä kokonaisuutena.
K: Voiko loogiseen levyyn koskea?
V: Ei, loogiseen levyyn ei voi koskea, koska se ei ole fyysinen kokonaisuus.
K: Mihin tietokoneen keskusmuistia voidaan käyttää suhteessa loogiseen levyyn?
V: Tietokoneen keskusmuistia voidaan käyttää tilapäistiedostoja varten, jotka voidaan tallentaa loogiselle levylle ja poistaa, kun järjestelmä sammutetaan.
K: Mikä on RAID-järjestelmä?
V: RAID-järjestelmä on yhdistelmä kiintolevyjä, jotka toimivat yhdessä parantaakseen suorituskykyä, luotettavuutta tai molempia. Looginen levy voi ottaa tallennustilaa RAID-järjestelmän fyysisiltä levyiltä.
