Наик Дайлип - Серверные технологии хранения данных в среде Windows® 2000 Windows® Server 2003

• Название: Серверные технологии хранения данных в среде Windows® 2000 Windows® Server 2003
• Автор: Наик Дайлип
• Издательство: Издательский дом «Вильямс»
• Жанр: Программное обеспечение
• Год: 2005
• ISBN: 5–8459–0746–2

Книга предназначена для читателей, хорошо знакомых с компьютерными системами и индустрией информационных технологий и желающих расширить познания в области систем хранения данных и архитектуры Windows NT, непосредственно связанной с подобными системами. В книге описываются корпоративные системы хранения данных, в то время как системам потребительского уровня уделяется меньше внимания. В этом издании сделана попытка поддержать интересы специалистов по программному обеспечению, мало знакомых с технологиями хранения данных, и профессионалов в области систем хранения данных, которые стремятся получить дополнительные знания по архитектуре обработки и хранения данных в Windows NT. В то же время книга будет интересна всем читателям, намеревающимся получить исчерпывающие сведения по описанной теме.

---

В Windows 2000, Windows ХР и Windows Server 2003 поддерживается три различных диспетчера томов: FtDisk, Microsoft Logical Disk Manager и VERITAS Volume Manager. Все они подробно рассматриваются в главе 6. В данном случае в качестве примера будет использоваться базовый диспетчер томов Microsoft FtDisk Manager. Дерево устройств с другими диспетчерами томов также описано в главе 6. Дерево устройств на рис. 1.7 иллюстрирует системную конфигурацию с одним подключенным диском SCSI, содержащим два раздела, которые, в свою очередь, формируют один том.

Для понимания принципов работы диспетчеров томов рассмотрим рис. 1.7, начиная с нижнего правого угла. Подсистема РпР и драйверы шины PCI взаимодействуют для создания объектов физического и функционального устройств для шины PCI. После идентификации устройств, подключенных к шине PCI, драйвер шины PCI создает объект физического устройства для адаптера шины SCSI. Драйвер SCSIPort создает объект функционального устройства для адаптера шины SCSI. Затем драйвер SCSIPort и драйверы класса диска создают объект физического устройства и объект функционального устройства для одного диска, который подключен к шине SCSI. До этого момента на рис. 1.7 вкратце дублировалось содержимое рис. 1.6. -

Диспетчер разделов представляет собой драйвер фильтрации более высокого уровня (драйверы фильтрации рассматриваются в разделе 1.7.7), который регистрируется в подсистеме Windows NT РпР для Получения уведомлений о создании драйвером класса диска новых объектов устройств. Диспетчер разделов появился впервые в Windows 2000 и используется в Windows ХР и Windows Server 2003. Диспетчер разделов взаимодействует с диспетчерами томов (на рис. 1.7 это диспетчер FtDisk) с помощью частных интерфейсов и передает уведомление о создании устройства диспетчеру разделов. Обнаружив все дисковые разделы, которые формируют том, диспетчер тома создает объект устройства, представляющего данный том. Диспетчер разделов обеспечивает уведомление подсистемы РпР относительно удаления объекта устройства или раздела (например, при удалении раздела). Диспетчер разделов связывается с драйвером FtDisk для предоставления последнему информации о динамически добавляемых и удаляемых разделах.

На рис. 1.7, в отличие от предыдущих рисунков, впервые показан диспетчер разделов, который следит за пакетами IRP в процессе ввода-вывода и обеспечивает завершение их обработки. Обнаружив завершение обработки QDR(IRP_MN_QUERY_DEVICE_RELATI0NSHIPS), диспетчер разделов незаметно удаляет дополнительную информацию об обнаруженном устройстве – в данном случае это объект устройства для раздела 0, созданный драйвером класса диска disk. sys. Таким образом объект устройства раздела 0 никогда не обнаруживается подсистемой РпР. Именно поэтому объект устройства для раздела 0 закрашен не так, как все остальные объекты на рис. 1.7.

Диспетчер разделов передает информацию об обнаруженных объектах устройств зарегистрированным диспетчерам томов. На данный момент обсуждение будет ограничено одним диспетчером томов. В главе 6 рассматривается аналогичная ситуация, но уже при участии нескольких диспетчеров томов. Диспетчер томов проверяет устройства, представленные объектами устройств, которые «украдены» диспетчером разделов, и принимает или отвергает владение этими объектами устройств. В этом примере драйвер FtDisk подтверждает свое владение объектами устройств. Затем диспетчер FtDisk проверяет конфигурацию тома и устанавливает, что том сформирован посредством одного раздела, а также определяет владельца соответствующего раздела. На этом этапе драйвер FtDisk создаст объект устройства для тома (на рис. 1.7 он называется «том V01»), после чего можно будет монтировать файловую систему этого тома. Подробности монтирования файловой системы рассматриваются в главе 6.

Следует отметить, что здесь на самом деле рассматриваются два отдельных стека устройств. Один стек представляет логический компонент – том, а второй включает в себя физические устройства системы, например шину PCI, адаптер SCSI и жесткий диск. Диспетчер томов действует как мост между двумя стеками.

На рис. 1.7 драйвер FtDisk отправляет все обработанные пакеты IRP непосредственно драйверу класса диска. Конечно, драйвер FtDisk преобразует смещения относительно тома в смещения относительно диска перед отправкой пакетов IRP. Такие операции ввода-вывода показаны толстыми штриховыми линиями. Тонкие пунктирные линии отображают частный интерфейс между диспетчерами томов и разделов. Кроме того, драйвер FtDisk отправляет необработанные сообщения управления вводом-выводом непосредственно объекту устройства раздела. На рис. 1.7 это показано штрих-пунктирной линией.

1.7.6 Драйверы файловой системы

Драйверы файловой системы представляют собой драйверы устройств Windows NT, которые реализуют возможности файловой системы. Хотя файловая система содержится на физическом носителе, например на компакт- диске или жестком диске, драйверы файловой системы рассматриваются в качестве логических, поскольку не используются для непосредственного управления аппаратным обеспечением. Драйверы файловых систем полагаются на драйверы портов и классов для обеспечения ввода-вывода данных на диск и с него. Драйвер файловой системы обычно получает пакет IRP для выполнения запроса и осуществляет одну из двух операций.

Заполняет следующий фрагмент стека пакета IRP необходимой информацией для завершения ввода-вывода. После этого пакет IRP отправляется драйверу класса.

Создает последовательность пакетов IRP для выполнения запрошенного ввода-вывода.

Драйвер файловой системы содержит метаданные на самом носителе. В метаданные входит информация о разрешениях доступа к файловой системе и таблица размещения файлов (расположение файлов на диске). Драйвер файловой системы получает пакет IRP, который указывает на определенную операцию по отношению к файлу, считывает необходимые метаданные и отправляет запрос IRP, который уже относится к блоку диска, а не к файлу. Операционная система поставляется с драйверами файловых систем NTFS, UDFS и FAT.

Создание драйвера файловой системы или драйверов фильтрации для файловых систем в Windows NT З. х; поначалу считали «черной магией». Впоследствии Microsoft предоставила инсталляционный инструментарий файловых систем (Installable File System Kit), который содержит необходимые заголовочные файлы, документацию и примеры создания файловых систем и драйверов фильтрации файловых систем.

Драйверы как файловых систем, так и фильтрации файловых систем должны обеспечивать поддержку пакетов IRP РпР, включая управление питанием, удаление носителя и самого устройства хранения (например, внешнего дисковода на гибких дисках, подключаемого к шине USB).

1.7.7 Драйверы фильтраций

Драйверы фильтрации размещены выше других объектов устройств в иерархической структуре драйверов и выполняет предварительную и/или последующую обработку запросов ввода-вывода для модификации работы системы. Драйверы фильтрации обычно используются для выполнения перечисленных ниже задач.

Поддержка модульной структуры, например посредством драйвера фильтрации музыкальных компакт-дисков.

Добавление функциональных возможностей, например записи компакт- дисков на соответствующих устройствах.

Добавление функциональных возможностей файловой системе, например драйверов фильтрации для шифрования, точек повторной обработки и SIS – Single Instance Storage (рассматривается в главе 6).

Добавление функций шины. Например, в виде поддержки шины AGP или расширений ACPI BIOS.

Изменение процесса ввода-вывода для того, чтобы он соответствовал особенностям функционирования аппаратного обеспечения, например разбивка пакетов ввода-вывода на меньшие фрагменты.

Драйверы фильтрации всегда создают объект устройства, который подключен к объекту функционального устройства или к объекту физического устройства (эти объекты рассматриваются в разделе 1.4.2). Объект устройства необходим драйверу фильтрации для получения пакетов IRP и выполнения предварительной и/или последующей обработки запросов ввода-вывода.

Некоторые драйверы фильтрации создают вторичный объект устройства, который часто называется объектом управляющего устройства (control device object – CDO), так как он используется для отправки управляющей информации драйверу фильтрации с помощью соответствующего модуля управления. Драйверы фильтрации, которые подключаются к объекту функционального устройства, созданному драйвером класса, называются драйверами фильтрации верхнего уровня. В свою очередь, драйверы фильтрации, которые подключаются к объекту физического устройства, размещенному ниже в стеке и созданному драйвером порта, называются драйверами фильтрации нижнего уровня.