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.

---

Поддержка расширяемости, так как производитель может расширить класс WMI или определить новый класс и поместить в нем управляющую информацию. В данном случае также прослеживается соответствие модели CIM.

Основным преимуществом является возможность использования модели CIM или API адаптера шины от ассоциации SNIA. Если приложение использует API адаптера шины от SNIA, оно может работать без изменений, так как код WMI драйвера и DLL от Microsoft преобразуют информацию WMI в данные API адаптера шины от SNIA.

Описанная архитектура позволяет компоненту режима ядра опрашивать драйвер производителя и выполнять управляющие действия.

Обратите внимание, что интерфейсы WMI, необходимые для создания драйвера адаптера шины, предоставляются в Windows 2000.

10.3.20 Диски с таблицами разделов GUID

Существует разновидность Windows Server 2003 для 64-разрядных процессоров, которая поддерживает промышленный стандарт EFI (Extensible

Firmware Interface). Этот стандарт стал заменой устаревших программ BIOS, которые до сих пор используются в индустрии персональных компьютеров.

Стандартом EFI определяется таблица разделов GUID (GUID Partition Table – GPT). Точная структура таблицы GUID (Globally Unique Identifier – глобально-уникальный идентификатор) рассматривается в главе 16 спецификации EFI, которая доступна по адресу: http://developer. intel. com/technology/efi/download.htm.

Диск с GPT может иметь до 264 логических блоков. В спецификации EFI используется термин логический блок (logical block) для описания того, что обычно называется дисковым кластером (disk cluster) – наименьшей единицей выделения дискового пространства. Поскольку в EFI указывается размер логического блока, равный 512 байт, максимальный размер диска составляет 18 Эбайт. Диск с GPT может иметь любое количество разделов, как и динамический диск. Кроме того, наравне с динамическими дисками, диск GPT обладает самоописанием, т.е. сведения о логической структуре диска размещены на самом диске. Диски GPT хранят информацию о разделах избыточным образом, что позволяет добиться устойчивости к ошибкам. В то время как диски GPT являются промышленным стандартом, динамические диски Windows 2000 – стандарт закрытый. Правда, по сравнению с компьютерами, использующими BIOS, выпущено сравнительно мало компьютеров, поддерживающих стандарт EFI.

Чтобы сохранить от повреждения данные на диске GPT при подключении к устаревшим системам, на диске содержится главная загрузочная запись (MBR), описывающая весь диск. Таким образом, компьютер на основе BIOS получит сведения о разбивке диска на разделы.

Загрузочные диски GPT имеют новый тип раздела, который называется системный раздел EFI (EFI System Partition – ESP). Этот раздел содержит файлы, необходимые для загрузки операционной системы, например ntldr, hal. dll, boot. txt и драйверы. Раздел ESP может располагаться на диске GPT или MBR, как указано в спецификации EFI. Операционная система Windows Server 2003 для 64-разрядных процессоров требует, чтобы раздел ESP находился на диске GPT.

Кроме того, существует еще один тип раздела –зарезервированный раздел Microsoft (Microsoft Reserved Partition – MSR). Диски GPT запрещают использование скрытых секторов, поэтому для компонентов, которые раньше использовали скрытые секторы, предназначен раздел MSR. Он создается при первой разбивке диска у производителя компьютера или при установке Windows Server 2003. На дисках объемом менее 16 Гбайт раздел MSR не превышает 32 Мбайт. Для дисков объемом более 16 Гбайт используется раздел MSR, объем которого составляет 128 Мбайт.

Следует подчеркнуть, что реализация спецификации EFI cMntel предлагается только для компьютеров с 64-разрядной архитектурой центрального процессора. Хотя стандартом и не запрещено создание 32-разрядной версии EFI, таковой не существует. Таким образом, реализация кода нижнего уровня и кода загрузки Windows для 32- и 64-разрядной платформ будет иметь существенные отличия.

Версия Windows Server 2003 для 64-разрядной архитектуры должна загружаться с диска GPT, причем доступ к старым дискам сохраняется (однако загрузка с них не поддерживается). В Windows Server 2003 для 32-разрядной архитектуры используются диски формата MBR.

10.4 После Windows Server 2003

Не желая почивать на лаврах после внесения в семейство Windows NT описанных возможностей по работе с подсистемами хранения, компания Microsoft разрабатывает новые технологии для следующей после Windows Server 2003 системы. В частности, речь идет о модификации стека iSCSI и дальнейшем усовершенствовании инфраструктуры управления хранилищем.

10.4.1 Служба виртуализации связной архитектуры

Эта служба уже рассматривалась ранее; в ней реализована попытка предоставить единый интерфейс для управления коммутаторами связной архитектуры. Такой интерфейс не должен зависеть от производителя коммутатора, модели коммутатора и его возможностей.

Рассмотрим последовательность действий системного администратора для проведения резервного копирования.

Создание тома (может потребоваться управление дисками или массивами RAID).

Обеспечение доступности тома для механизма создания моментальных снимков (может потребоваться перенастройка зонирования).

Создание моментального снимка.

Том с моментальным снимком делается доступным для сервера резервного копирования.

Проведение резервное копирования.

Возвращение снимка в пул свободных ресурсов хранилища, для чего может также потребоваться дополнительная настройка коммутатора и LUN.

Обычно все происходит таким образом: администратор хранилища выполняет часть действий вручную, запускает программное обеспечение, выполняет еще несколько ручных операций, запускает другое программное обеспечение и т.д.

Служба виртуализации связной архитектуры при использовании с VDS (см. раздел 10.3.3) позволяет полностью автоматизировать эти задачи. Служба виртуализации не имеет обозначенной даты выпуска, и Microsoft по-преж- нему не дает сведений на эту тему.

10.4.2 Управление LUN

Операционная система Windows NT исключительно «агрессивно» реализует поддержку подсистемы хранения, монтируя диск сразу после его обнаружения. С каждого обнаруженного диска считывается таблица разделов, после чего монтируются найденные файловые системы. При такой схеме вероятность повреждения данных достаточно велика.

Во время работы над этой книгой функциямаскировки LUN поддерживалась сторонними производителями аппаратного и программного обеспечения, но отсутствовала в Windows. Одной из проблем, связанных с использованием этих функций, является возможное отключение загрузки соответствующего драйвера или утилиты стороннего производителя, когда операционная система загружается в безопасном режиме. Таким образом, вероятность повреждения данных все равно остается. Маскировка LUN поддерживается и аппаратным обеспечением, например массивами RAID или коммутаторами Fibre Channel, однако возможность программного управления отсутствует. Обычно аппаратное обеспечение предоставляется с графической утилитой управления, которую можно запускать удаленно.

В будущих версиях Windows NT ожидается реализация маскировки LUN в рамках стека драйверов Microsoft, в частности в драйвере Storport.

Что касается заявлений с последней торговой конференции (WinHEC), от Microsoft ожидается предоставление следующих возможностей:

вызовы управления вводом-выводом, которые позволят приложениям управлять маскировкой LUN;

список включения, настраиваемый вызовами управления вводом-выводом (IOCTL); должен содержать устройства, которые будут предоставляться приложениям;

■ возможность обхода маскировки LUN[23].

Во время подготовки этой книги к печати появилась информация, что Microsoft работает над реализацией маскировки LUN в драйвере порта. Преимущество переноса такой функции в драйвер порта состоит в обязательной загрузке драйвера, что значительно сокращает возможность обхода маскировки LUN. Вероятность загрузки некорректного драйвера порта намного ниже вероятности загрузки некорректного драйвера мини-порта.

Не следует предполагать, что все производители аппаратного обеспечения предоставляют одинаковые возможности по динамической конфигурации любого типа порта. Одни устройства обладают встроенными функциями по переконфигурированию портов «на лету», без перезагрузки и отключения питания, в то время как другим для этого требуется модернизация прошивки или замена платы расширения для определенного порта, что может потребовать отключения питания.

10.4.3 Поддержка iSCSI

Протокол iSCSI стал попыткой реализации блочного хранилища поверх существующей централизованной сетевой инфраструктуры. Хотя от iSCSI не ожидается такой производительности, как от других технологий взаимодействия с хранилищами данных, например Fibre Channel, основное внимание уделяется системам, которым не требуется высокая производительность и понадобится существующая сетевая инфраструктура. Ожидается создание аппаратных ускорителей для стека протоколов TCP/IP, в которых накладные расходы на обработку определенных протоколов переносятся с центрального процессора сервера на специальное аппаратное обеспечение сетевой карты, что будет только способствовать распространению протокола iSCSI.