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.

---

Благодаря SFP определенные системные файлы защищены с помощью фонового механизма. Список контролируемых файлов сохраняется в папке кэша. Там же хранятся копии и других файлов. Если файл недоступен, он загружается с носителя (установочного компакт-диска Windows). Фоновый процесс вычисляет сигнатуру файла и сравнивает ее с сигнатурой файла, сохраненного в кэше. Если сигнатуры не совпадают, файл обновляется с помощью котированной копии. Утилиты установки пакетов обновлений и оперативных исправлений содержат специальный код, который позволяет обновлять как кэшированную, так и обычную копию файла.

10.3 Windows Server 2003

В Windows Server 2003 сохранены сильные стороны предыдущих версий Windows NT и добавлены собственные возможности, относящиеся к подсисте-

Рис. 10.5. Возможности подсистемы хранения данных в Windows Server 2003 и будущих версиях

ме хранения данных. Чтобы проиллюстрировать объем работы, выполненный разработчиками Microsoft, обратите внимание на рис. 10.5.

Незакрашенные прямоугольники на рис. 10.5 демонстрируют возможности подсистемы хранения Windows Server 2003, рассматриваемые в этой главе. Закрашенные прямоугольники показывают компоненты, которые с высокой долей вероятности появятся в будущих версиях Windows Server. Конкретная версия будущей операционной системы еще не известна. Судя по сложившимся традициям Microsoft, возможно несколько вариантов.

Поставка вместе со следующей основной версией Windows NT (на данный момент она имеет кодовое наименование Microsoft Longhorn и будет выпущена в 2005 году).

Поставка в составе пакета Windows Resource Kit или пакета обновлений (Service Pack).

Поставка в виде обновления, доступного для загрузки с Web-узла Microsoft (например, через службу Windows Update).

Поставка через независимых производителей аппаратного и программного обеспечения; например, Microsoft предоставит соответствующий программный пакет партнерам, которые используют его в собственных системах.

10.3.1 Модель драйверов Storport

Как отмечается в главе 1, Windows NT предоставляет уровень драйверов устройств, который позволяет достичь эффективного и масштабируемого ввода-вывода.

Дополнительная информация о стеке ввода-вывода Windows и всех его уровнях подробно описана в главе 1. Достаточно сказать, что одним из этих уровней является уровень драйверов порта. Драйвер порта отвечает за получение запросов ввода-вывода от верхних уровней, подготовку блоков команд SCSI и передачу запросов непосредственно устройству. Драйверы порта отвечают за хранение информации, которая позволяет осуществлять взаимодействие с устройством. Создавая блоки команд SCSI и обрабатывая результаты их выполнения, драйверы порта используют службы драйвера мини-порта, который создается производителем устройства.

До выхода Windows Server 2003 компания Microsoft предоставляла драйвер SCSIPort и оставляла производителям возможность создавать драйвер мини-порта SCSIPort, отвечающий за поддержку устройств Fibre Channel и SCSI. Отдельный установочный образ Windows NT мог содержать несколько драйверов мини-порта от различных производителей. Драйвер SCSIPort перенаправлял запросы соответствующему драйверу мини-порта.

При использовании этого подхода возникал ряд проблем.

В описываемой модели предполагается, что устройства Fibre Channel обладают возможностями, аналогичными функциям устройств SCSI, однако это не соответствует действительности, как и то, что новые устройства SCSI-3 подобны более старым устройствам SCSI.

Чтобы упростить задачу создания драйвера мини-порта, драйвер SCSIPort поддерживает однопоточную, а не дуплексную модель ввода- вывода. Это не позволяет системе достичь необходимой и возможной скорости обмена данными.

Драйвер порта содержал определенную информацию, которая не передавалась драйверу мини-порта, чтр требовало от него получения этих данных с помощью нескольких вызовов. В частности, это относится к спискам сборки/разборки.

Не желая мириться с ограничениями стандартной модели, производители устройств Fibre Channel создавали единый драйвер, в котором объединялись функции драйверов порта и мини-порта, или заменяли драйвер порта собственным драйвером. Поскольку этот процесс требовал тщательного анализа функций драйвера порта, такие попытки в лучшем, случае работали не совсем стабильно. Кроме того, ситуация еще более усложнялась, если возникала необходимость запустить драйвер мини-порта от одного производителя вместе с драйвером порта от другого производителя.

В Windows Server 2003 предоставлена новая модель драйверов Storport. Теперь от производителей адаптеров шины (НВА) ожидается создание драйвера мини-порта, который подключается к драйверу Storport, а не к драйверу SCSIPort. Чтобы минимизировать усилия по созданию новых драйверов, компания Microsoft сохранила обратную совместимость между моделями Storport и SCSIPort. Это позволяет производителям использовать некоторые (но не все) преимущества новой модели. Чтобы использовать все преимущества, производители должны заново переписать драйвер мини-порта, а не просто выполнить перекомпиляцию и подключить новую библиотеку.

Новая архитектура обладает перечисленными ниже преимуществами.

Модель Storport обеспечивает более высокую производительность за счет полнодуплексного ввода-вывода. Недостаток этого подхода состоит в том, что драйверу мини-порта требуется обрабатывать процедуру выполнения. Таким образом, высокое быстродействие достигается за счет повышенной сложности всей модели.

Модель Storport оптимизирует интерфейс между драйвером порта и драйвером мини-порта. Например, новый интерфейс позволяет драйверу мини-порта собирать информацию о списках сборки/разборки за один вызов, а не с помощью нескольких вызовов в цикле. Списки сборки/разборки – это универсальный термин,. описывающий ситуацию, когда ввод-вывод выполняется в несколько отдельных (и несмежных) буферов одновременно.

Модель Storport позволяет интерфейсу соответствовать запросам производителей высокоуровневых подсистем хранения, в частности производителей устройств RAID и Fibre Channel. Например, старая модель драйверов SCSIPort предоставляла слишком мало возможностей по управлению очередью, в то время как новым устройствам требуются более развитые механизмы управления. Модель Storport поддерживает до 254 запросов к одной логической единице адаптера. Максимальное количество запросов к адаптеру ограничивается только количеством логических единиц, подключенных к этому адаптеру.

Модель Storport поддерживает многоуровневую иерархию сброса для восстановления после ошибок. В старой модели при появлении ошибки выполнялось обнуление данных шины (что нарушало работу других устройств и приложений). В новой модели проводится минимально возможное обнуление (сначала LUN, затем целевое устройство и лишь в качестве последнего средства – обнуление шины).

Новая модель поддерживает отдельный расширенный интерфейс управления.

ш Новая модель предоставляет интерфейс, который не требует создания «фантомного» устройства. Модель SCSIPort не позволяла приложениям опрашивать возможности устройства без его монтирования. Поэтому производители создали фантомное устройство для ответа на определенные запросы. Модель Storport не требует создания фантомного устройства, поддерживая опрос даже без монтирования и подключения объекта мини-порта.

Все эти возможности предоставляются максимально незаметно благодаря обратной совместимости с моделью драйверов SCSIPort. Производители могут просто перекомпилировать существующий драйвер и подключить новую библиотеку. Это позволит работать с новой моделью драйверов, но не даст использовать полный спектр возможностей модели Storport. Устаревшие устройства SCSI могут продолжать работать, используя старый драйвер SCSIPort.

Более подробная информация по этой теме представлена в главе 2.

10.3.2 Служба теневого копирования томов

В Windows Server 2003 впервые представлена служба теневого копирования томов и связанная с ней инфраструктура. Теневые копии томов также называют «моментальными снимками» томов. Различная терминология используется для обеспечения сохранности прав на интеллектуальную собственность. Архитектура теневого копирования показана на рис. 10.6. Она включает в себя компоненты четырех типов, три из которых существуют в нескольких экземплярах.

Служба теневого копирования томов.

Модули записи теневого копирования.

Модули запроса теневого копирования.

Поставщики моментальных снимков.

Служба теневого копирования позволяет создавать целостные копии данных, действительные на определенный момент времени, и имеет ряд особенностей.

Рис. 10.6. Служба теневого копирования томов