Upgrade to Pro
— share decks privately, control downloads, hide ads and more …
Speaker Deck
Features
Speaker Deck
PRO
Sign in
Sign up for free
Search
Search
Linuxのブロックデバイス
Search
Satoru Takeuchi
PRO
March 19, 2023
Technology
4.4k
9
Share
Linuxのブロックデバイス
Linuxのいろいろなブロックデバイスを紹介した資料です
Satoru Takeuchi
PRO
March 19, 2023
More Decks by Satoru Takeuchi
See All by Satoru Takeuchi
システム強制終了時に ファイルシステムの整合性を保つ ~ ジャーナリング編 ~
sat
PRO
1
29
ファイルシステムの整合性を回復するfsck
sat
PRO
1
37
小学校5,6年生向けキャリア教育 大人になるまでの道
sat
PRO
8
3.5k
ファイルシステムの不整合
sat
PRO
2
130
書籍執筆での生成AIの活用
sat
PRO
2
460
ChatGPTに従って体調管理2026
sat
PRO
0
180
eBPF
sat
PRO
1
140
waruiBPF
sat
PRO
0
130
eBPFとwaruiBPF
sat
PRO
5
4.6k
Other Decks in Technology
See All in Technology
Amazon S3 Filesについて
yama3133
2
210
国内外の生成AIセキュリティの最新動向 & AIガードレール製品「chakoshi」のご紹介 / Latest Trends in Generative AI Security (Domestic & International) & Introduction to AI Guardrail Product "chakoshi"
nttcom
4
1.3k
マルチエージェント × ハーネスエンジニアリング × GitLab Duo Agent Platformで実現する「AIエージェントに仕事をさせる時代へ。」 / 20260421 GitLab Duo Agent Platform
n11sh1
0
170
20260423_執筆の工夫と裏側 技術書の企画から刊行まで / From the planning to the publication of technical book
nash_efp
3
420
AWS Agent Registry の基礎・概要を理解する/aws-agent-registry-intro
ren8k
3
390
プラットフォームエンジニアリングの実践 - AWS コンテナサービスで構築する社内プラットフォーム / AWS Containers Platform Meetup #1
literalice
1
210
バイブコーディングで3倍早く⚪⚪を作ってみた
samakada
0
110
[最強DB講義]推薦システム | 基礎編
recsyslab
PRO
1
180
サイボウズ 開発本部採用ピッチ / Cybozu Engineer Recruit
cybozuinsideout
PRO
10
78k
自分のハンドルは自分で握れ! ― 自分のケイパビリティを増やし、メンバーのケイパビリティ獲得を支援する ― / Take the wheel yourself
takaking22
1
940
最近の技術系の話題で気になったもの色々(IoT系以外も) / IoTLT 花見予定会(たぶんBBQ) @都立潮風公園バーベキュー広場
you
PRO
1
240
音声言語モデル手法に関する発表の紹介
kzinmr
0
120
Featured
See All Featured
How to Get Subject Matter Experts Bought In and Actively Contributing to SEO & PR Initiatives.
livdayseo
0
100
Facilitating Awesome Meetings
lara
57
6.8k
Rebuilding a faster, lazier Slack
samanthasiow
85
9.5k
Building a Scalable Design System with Sketch
lauravandoore
463
34k
AI: The stuff that nobody shows you
jnunemaker
PRO
6
580
How to audit for AI Accessibility on your Front & Back End
davetheseo
0
260
The Language of Interfaces
destraynor
162
26k
Distributed Sagas: A Protocol for Coordinating Microservices
caitiem20
333
22k
エンジニアに許された特別な時間の終わり
watany
106
240k
Lightning Talk: Beautiful Slides for Beginners
inesmontani
PRO
1
530
The #1 spot is gone: here's how to win anyway
tamaranovitovic
2
1k
Hiding What from Whom? A Critical Review of the History of Programming languages for Music
tomoyanonymous
2
770
Transcript
Linuxのブロックデバイス kanazawa.rb #127 LT Satoru Takeuchi twitter: satoru_takeuchi
Linuxのブロックデバイス • 以下の特徴を持つデバイスのこと ◦ ブロック単位でデータを読み書きする (最小単位は通常512バイト) ◦ 「デバイス内のオフセット XX番からYYバイト読み出す」のようにランダムアクセス可能 •
一般的にはHDDやSSDのようなディスクデバイスだと思えばいい • 2つのコンポーネントが処理する ◦ ブロック層: 全ブロックデバイスに共通の処理 ◦ デバイスドライバ: 個々のデバイスに固有の処理
ユーザから見える部分との関係 ユーザ空間 カーネル空間 /dev/sda デバイスファイル ファイルシステム /dev/sdb プロセス 読み書き 読み書き
ファイル ファイルシステム ブロック層 デバイスドライバ 物理世界 デバイスA デバイスB 対応 対応
ブロック層がやること • ユーザ or ファイルシステムから依頼されたI/Oを効率的にデバイスに発行 ◦ ハードウェアの特性を考慮して I/O発行前にI/Oの並び替えやマージを行う • 先読み(readahead)
◦ ある領域へのreadが発生したら、それに続く領域も先読みする ◦ ある領域へのアクセス発生直後に近い領域へアクセスされる傾向にあるという経験則を利用
ブロックデバイスの種類(1/4) • 物理ディスク ◦ HDDやSSDのようなディスク ◦ /dev/sdX(SCSIデバイス)、/dev/hdX(IDEデバイス), /dev/nvmeX(NVMe SSD)という名前 ▪
iSCSIターゲットも/dev/sdXとして見える • 仮想ディスク ◦ VM上に存在する特殊なディスク ◦ /dev/vdXという名前 ◦ 実体はホストOS上のファイルイメージやディスク ◦ 高速化のためにVMとホストOSとの間で特殊な通信をしている
ブロックデバイスの種類(2/4) • ループデバイス ◦ /dev/loopXという名前 ◦ ファイルをデバイスとして扱うために使う ◦ “mount test.iso
/mnt”などによるisoイメージのマウントでは裏で loopデバイスを使う • brd ◦ マシンのメモリの一部をデバイスとして見せる ◦ /dev/ramXという名前 /dev/loop0 ファイルシステム ファイル 対応 ユーザ空間 カーネル空間 物理世界 RAM(の一部) /dev/ram0 対応
ブロックデバイスの種類(3/4) • 分散ストレージCephのブロックデバイス ◦ /dev/rbdXという名前 • ネットワークブロックデバイス ◦ /dev/ndbXという名前 ◦
ネットワーク上の任意のデータをブロックデバイスとして見せられる ユーザ空間 カーネル空間 物理世界 ネットワーク層 NIC /dev/rbd0 Cephクラスタ ディスクイメージ 対応
ブロックデバイスの種類(4/4) • multiple device ◦ 複数のブロックデバイスから 1つのブロックデバイスを構成 ◦ /dev/mdXという名前 ◦
RAID(mdraid)やmultipath deviceを実現 • device mapper ◦ 任意のものをブロックデバイスとして見せるしくみ ◦ /dev/dmXという名前 ◦ 詳細は後述 ユーザ空間 カーネル空間 /dev/sda /dev/sdb multiple device(md)層 /dev/md0 (1)束ねる /dev/sdaと/dev/sdbから 構成されるRAID1デバイス (2) 作る
device mapperの諸機能: dm-raid • 複数のデバイスを指定すると、それらを使ってRAID構成のブロックデバイスを生成 • mdraidと似通っているが別物 ユーザ空間 カーネル空間 /dev/sda
/dev/sdb device mapper(dm)層 /dev/dm0 (1)束ねる (2) 作る /dev/sdaと/dev/sdbから 構成されるRAID1デバイス
device mapperの諸機能: dm-linear • 複数のデバイスを指定すると、それらを順番につなぎ合わせたブロックデバイスを 生成 • JBODのようなものと考えらればよい ユーザ空間 カーネル空間
/dev/sda (100GiB) /dev/sdb (100GiB) device mapper(dm)層 /dev/dm0 (1)束ねる (2) 作る /dev/sdaと/dev/sdbから構成される 200GiBのブロックデバイス オフセット100GiBより前へのアクセス: sdaへアクセス オフセット100GiB以降へのアクセス: sdbへアクセス
device mapperの諸機能: dm-flakey • 指定したデバイスにリニアマップされたブロックデバイスを生成 • 所定の条件でEIOを返すようにできる(疑似的にエラーを起こせる) ユーザ空間 カーネル空間 /dev/sda
device mapper(dm)層 /dev/dm0 (2) 作る アクセスすると基本的には sdaにそのままアクセス 所定の条件を満たすと EIOを返す (1) 指定
device mapperの諸機能: LVM • LVM(Logical Volume Manager, 論理ボリュームマネージャ) • ボリューム管理ツール
• 3つの概念が存在する ◦ PV(Physical Volume): 後述のVGを構成する1つ以上のブロックデバイス ◦ VG(Volume Group): PVを束ねて作るボリュームグループ。ストレージプールを構成 ◦ LV(Logical Volume): VGから好きなサイズを切り出せる ▪ それぞれmdXと名前が付いたブロックデバイス • 特徴 ◦ 無停止のVG/LV拡張/縮小 ◦ RAID組める ◦ snapshot /dev/sda /dev/sdb /dev/sdc VG PV LV LV
device mapperの諸機能: dm-thin • 特徴 a. ボリュームはシンプロビジョニング (実際にアクセスするまでディスク容量を消費しない )なのでディス ク利用効率が高い
b. snapshotがLVMより優れている(LVMのsnapshotは採取後のI/O性能が極めて悪い傾向にある ) • LVMの上に構築する • しくみ 1. VGの上にthin poolと呼ばれる特別なLVを作る 2. thin pool内にthin volume(mdデバイス)を作る 3. thin volumeにアクセスされたらthin pool上のデータへのアクセスに変換 VG LV(thinpool) LV(thin volume) LV(thin volume) 1. 切り出し 2. 切り出し