Mapeador de dispositivos

El mapeador de dispositivos ( dm ) es un subsistema ( módulo ) del kernel de Linux que le permite crear dispositivos de bloques virtuales (VBU). Al acceder a dichos dispositivos, se realizan una serie de acciones, que generalmente incluyen leer/escribir datos de otros dispositivos de bloque (BU). El subsistema se utiliza para implementar el administrador de volumen lógico LVM , software RAID , sistema de cifrado de disco dm-crypt . Una de las capacidades del subsistema es la creación de instantáneas del sistema de archivos [1] .

Las capacidades de dm también son proporcionadas por el subsistema del núcleo DragonFly BSD [2] del mismo nombre . Esta página describe la implementación de dm para el kernel de Linux.

Descripción

Las aplicaciones (como lvm, EVMS , mdadm) que se ejecutan en el espacio del usuario interactúan con dm mediante el libdevmapper.so uso de . La biblioteca utiliza una llamada al sistema ioctl()para acceder al archivo del dispositivo /dev/mapper/control[3] . Al acceder a este dispositivo, el núcleo llama al subsistema dm. El subsistema dm opera en el espacio del núcleo, creando, modificando y eliminando dispositivos de bloques virtuales (VBU) según las solicitudes de la aplicación. La utilidad dmsetuple permite controlar dm manualmente desde la terminal o scripts de shell [4] [5] . La biblioteca libdevmapper.soy el equipo dmsetupson mantenidos por el proyecto LVM [6] .

Las aplicaciones cliente utilizan llamadas al sistema read()/ write()(a ​​través de bibliotecas o directamente) para leer/escribir datos de la VBU. Luego, el kernel llama al subsistema dm. El subsistema dm determina el tipo de humedal y selecciona las actuaciones adecuadas.

Tipos de dispositivos de bloques virtuales [1] [4] :

• lineal ; las solicitudes de lectura y escritura en la VBU se redirigen a otra VBU; una o más BU pueden ocultarse detrás de un humedal;
• rayado _ al escribir datos se divide en fragmentos; cada fragmento se graba en una BU separada; al leer, se leen fragmentos de varias CU y se combinan;
• espejo ; "espejo" (copia) de BU; al grabar, los datos se almacenan simultáneamente en dos o más CU; al leer, los datos se leen desde la unidad de control principal;
• instantánea-origen ; la primera "instantánea" de la BU; las solicitudes de lectura y escritura se atienden de la misma manera que para las VBU lineales;
• instantánea ; la segunda y posteriores "instantáneas" de la BU; al escribir, los datos se almacenan en una CU creada específicamente para almacenar cambios; al leer, comprueba si hay cambios; si no hay cambios, se leen los datos de la "instantánea" anterior; si hay cambios, los datos se leen desde la BU que almacena los cambios;
• error ; al leer y escribir, siempre se informa un error; Las VBU de este tipo se utilizan para probar la estabilidad del software ante fallas del subsistema de disco;
• demora ; análogo de VBU lineal, pero la lectura y la escritura se realizan con retraso; Los humedales de este tipo se utilizan para las pruebas;
• escamoso ; similar a una VBU lineal, pero las operaciones de lectura y escritura fallan periódicamente; Los humedales de este tipo se utilizan para las pruebas;
• cero ; equivalente a /dev/zero ; se devuelven bytes nulos cuando se leen; no pasa nada al escribir;
• trayectos múltiples ; al leer y escribir, la interacción con la misma CU se realiza a través de varios controladores a la vez; si uno de los controladores falla, se utilizan los controladores restantes;
• cripta ; cifrado sobre la marcha; al escribir, los datos se cifran y, al leer, se descifran utilizando la API criptográfica del kernel de Linux;
• caché ; almacenamiento temporal de datos de una VU a otra (por ejemplo, un SSD puede actuar como un caché HDD [7] ; una VU local puede almacenar datos recibidos de una VU montada en la red [8] [9] );
• época [10] ; un análogo de una VBU de tipo lineal, pero con seguimiento de bloques leídos y escritos en un tiempo específico;
• incursión ; las solicitudes a esta VBU se redirigen al módulo md del kernel de Linux , que implementa el software RAID .

Aplicaciones

Las capacidades del mapeador de dispositivos se utilizan en los siguientes proyectos:

• LVM - Administrador de volumen lógico;
• es:dm-crypt - Componente del kernel de Linux para cifrar particiones;
• es:dm-cache - componente del kernel de Linux para el almacenamiento en caché de datos;
• dm-verity : componente de Chrome OS para verificar la integridad del sistema de archivos;
• dmraid - simulador RAID ;
• dm multipath es un componente del kernel de Linux para garantizar la tolerancia a fallas y la distribución de carga en la CU;
• TrueCrypt (versión para el sistema operativo Linux) es un sistema de cifrado de partición;
• DRBD - dispositivo de bloqueo de red;
• kpartx es una utilidad llamada por hotplug para crear y eliminar tablas de particiones de VU;
• EVMS (obsoleto);
• es:cryptoloop (obsoleto);
• Docker es un programa de virtualización de procesos a nivel de SO ; dm se usa cuando se ejecutan contenedores para crear BU de copia en escritura.

Notas

1. ↑ 1 2 Administración de LVM . Apéndice A. Mapeador de dispositivos . sombrero rojo Fecha de acceso: 29 de septiembre de 2013. Archivado desde el original el 2 de octubre de 2013. (indefinido)
2. ↑ dm(4) . Páginas del manual en línea de DragonFly . dragonflybsd.org (28 de julio de 2010). Fecha de acceso: 6 de junio de 2014. Archivado desde el original el 23 de abril de 2015. (indefinido)
3. ↑ libdevmapper.h . sourceware.org. Recuperado: 29 de septiembre de 2013. (indefinido)  (enlace no disponible)
4. ↑ 1 2 dmsetup(8) - Página del manual de Linux . hombre.cx Consultado el 22 de octubre de 2013. Archivado desde el original el 4 de marzo de 2016. (indefinido)
5. ↑ Administración de LVM . Anexo A.2. Comando dmsetup . sombrero rojo Fecha de acceso: 29 de septiembre de 2013. Archivado desde el original el 2 de octubre de 2013. (indefinido)
6. ↑ Página de recursos del mapeador de dispositivos . sourceware.org. Consultado el 29 de septiembre de 2013. Archivado desde el original el 7 de octubre de 2013. (indefinido)
7. ↑ Petros Koutoupis. Técnicas avanzadas de almacenamiento en caché del disco duro . Revista Linux ( 25 de noviembre de 2013). Consultado el 2 de diciembre de 2013. Archivado desde el original el 2 de diciembre de 2013. (indefinido)
8. ↑ dm-cache: almacenamiento en caché de nivel de bloque dinámico (enlace descendente) . universidad internacional de florida. Consultado el 24 de julio de 2014. Archivado desde el original el 18 de julio de 2014. (indefinido) 
9. ↑ Dulcardo Arteaga; Douglas Otstott; Ming Zhao. Gestión dinámica de caché a nivel de bloque para sistemas de computación en la nube (pdf)  (enlace no disponible) . universidad internacional de florida. Consultado el 2 de diciembre de 2013. Archivado desde el original el 3 de diciembre de 2013. (indefinido)
10. ↑ 6. Capa de bloque . Núcleo de Linux 3.15 . kernelnewbies.org (8 de junio de 2014). Consultado el 15 de junio de 2014. Archivado desde el original el 11 de junio de 2018. (indefinido)

Enlaces

• Mapeador de dispositivos en el sitio web de Red Hat  
• Derecho a sus propios dispositivos . Gaceta de Linux ( mayo de 2005).  (indefinido)El artículo describe el uso de diferentes tipos de dispositivos de bloques virtuales  (ing.)
• DmRaid : herramienta de simulación RAID de software 
• Compatibilidad con rutas múltiples en el mapeador de dispositivos , 2005: artículo de LWN sobre   compatibilidad con rutas múltiples en el subsistema del mapeador de dispositivos