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

Стандарт IDE/АТА, как и. SCSI, пережил несколько модификаций. В оригинальном стандарте описывалось использование режима программируемого ввода-вывода (programmed input/output – РЮ), в котором центральный процессор играет важную роль при каждой операции ввода-вывода данных. В более поздних стандартах перешли к использованию прямого доступа к памяти (direct memory access – DMA), при котором ввод-вывод данных выполняется без участия центрального процессора.

Кабель IDE/АТА поддерживает подключение двух накопителей. Один из них является ведущим (master), а второй – ведомым (slave). В любой момент времени только один из дисков может быть активен. Более новый стандарт EIDE (Extended IDE) поддерживает четыре накопителя, так как один контроллер EIDE выступает в роли двух контроллеров IDE. Многозадачная операционная система, например Windows NT, может использовать возможности контроллера EIDE для одновременной передачи двух команд ввода- вывода на два «канала» IDE.

Ниже описаны особенности каждого из стандартов АТА.

АТА-1 требует использования программируемого, режима ввода-вывода.

АТА-2 был представлен институтом ANSI в 1996 году. В нем описано использование быстрых режимов РЮ и допускается применение прямого доступа к памяти (DMA). Кроме того, стандарт АТА-2 позволяет использовать технологию Plug and Play с помощью команды идентификации накопителя, возвращающей информацию о структурных особенностях диска.

АТА-3 был представлен в 1997 году и может рассматриваться в качестве минимальной модернизации стандарта АТА-2 для повышения надежности в быстрых режимах передачи данных. Главной особенностью стандарта АТА-3 стала поддержка технологии самоконтроля, анализа и отчетности SMART, отвечающей за контроль состояния жестких дисков. Технология SMART поддерживается накопителями SCSI и IDE.

В ATA-4/ATAPI была введена поддержка таких новых устройств, как дисководы для компакт-дисков и накопители Jazz. Аббревитура ATAPI расшифровывается как AT Attachment Packet Interface. В этом стандарте также описана поддержка Ultra DMA, позволяющая передавать данные с удвоенной скоростью по сравнению с обычным режимом DMA.

Устройства АТА по-прежнему развиваются и постепенно сокращают отрыв в производительности и надежности от устройств SCSI, пытаясь удерживать свое преимущество в цене. При нынешнем увеличении надежности аппаратного обеспечения и появлении специализированного программного обеспечения (например, программных массивов RAID, которые рассматриваются в главе 9) интерфейс АТА со временем может сыграть более важную роль в промышленных системах хранения данных. Однако обсуждение подобных перспектив выходит за рамки данной книги.

В архитектуре Windows Server 2003 поддерживается новая модель мини- драйвера IDE, которая должна заменить существующую модель драйвера IDE. Новый драйвер порта, предоставляемый Microsoft, работает быстрее, обслуживает несколько каналов и позволяет отказаться от разделения канальных интерфейсов и интерфейсов управления. Новая модель драйвера предоставляет более широкие возможности поставщикам жестких дисков; например, драйвер мини-порта от поставщика может изменить значение тайм- аута запросов и выбрать режим (DMA или РЮ) для каждого конкретного запроса. Компания Microsoft считает, что в перспективе устройства АТА будут играть более важную роль, поэтому продолжает развивать модель драйвера АТА. Будем надеяться, что в новых изданиях этой книги появятся дополнительные подробности, которые станут известными в процессе развития новых моделей драйверов.

Изначально такие устройства хранения данных, как жесткие диски и накопители на магнитной ленте, подключались непосредственно к серверу. Единицы хранения размещались непосредственно в сервере или внешних отсеках, подключаемых к серверу с помощью контроллера ввода-вывода. Последний представлял собой плату расширения или модуль системной платы. Со временем для описания контроллеров начал использоваться термин адаптер шины (host bus adapter – НВА, т.е. адаптер, который подключен к шине ввода-вы- вода).

На рис. 2.1 демонстрируется сервер с платой контроллера ввода-вывода и несколькими устройствами, подключенными к контроллеру по шине SCSI. Хранилище данных, подключенное к серверу, – это неплохой вариант для небольших изолированных локальных сетей (например, для локальных сетей определенного отдела компании), однако подобные решения крайне плохо масштабируются. К одной из очевидных проблем относится количество единиц хранения, которые могут быть использованы при таком подключении.

Рис.2.1. Хранилище SCSI, подключенное к серверу

Рис. 2.2.Интеллектуальная подсистема хранения данных

Еще одна проблема – наличие лишь одной шины SCSI для выполнения всех операций ввода-вывода.

Следующим этапом в развитии индустрии хранения данных была разработка подсистем хранения с собственными контроллерами ввода-вывода (рис. 2.2).

Представленная на рис. 2.2 подсистема хранения данных обладает дополнительными функциональными возможностями, что привело к переосмыслению некоторых терминов. Система на рис. 2.1 имеет только один контроллер ввода-вывода, который подключен к серверу. Система на рис. 2.2 содержит два контроллера, что потенциально может привести к путанице при указании

контроллера. Если существуют также дополнительные подсистемы хранения данных с собственными контроллерами, все может стать еще более запутанным. В связи с этим и была принята терминология, в которой контроллер, подключенный к серверу, называется адаптером шины. Адаптер шины может обеспечивать подключение к шине SCSI, IDE или интерфейсу Fibre Channel.

Единицы хранения, которые расположены в схеме, приведенной рис. 2.2, за контроллером подсистемы хранения, должны поддерживать определенный метод адресации. Эти единицы называются LUN (logical unit number). В контексте приложений хранения данных или Windows NT три отдельных идентификатора взаимодействуют друг с другом для уникального определения каждой LUN. Обратите внимание, что в литературе, посвященной стандарту SCSI, используется выражение «определение LUN для целевого устройства SCSI», однако я предпочитаю выражение «для идентификатора SCSI», поскольку устройство SCSI может быть как целевым, так и инициатором. Это различие станет еще более очевидным при распространении интерфейса iSCSI, где устройство SCSI может быть инициатором в одном случае и целевым устройством – в другом.