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

Предоставление высокой пропускной способности и производительности с сохранением устойчивости к ошибкам файловой системы и аппаратного обеспечения.

Поддержка различных устройств, например жестких дисков и сменных дисков, у каждого из которых разные объемы и производительность.

Предоставление уровня абстракции, позволяющего изолировать приложения от физических характеристик устройства хранения и конкретного местоположения необходимых данных на физическом носителе. Приложения обрабатывают файлы в качестве линейной последовательности байтов и существуют в рамках этой последовательности, произвольно проводя чтение и запись данных.

Предоставление уровня абстракции, который позволяет приложениям организовывать файлы в иерархии, например в каталоги, содержащие файлы и другие каталоги. На практике иерархия – сугубо логическая структура, поддерживаемая файловой системой, так как все данные размещены в случайных кластерах диска.

Предоставление уровня безопасности для данных; например, файловая система NTFS принудительно требует проверки прав доступа к определенным ресурсам, например файлам, каталогам и томам.

Поддержка параллельного доступа, т.е. работы нескольких пользователей и обработки одновременных запросов на ввод-вывод от каждого пользователя. Кроме того, предоставляется служба индексирования и блокировок, которая позволяет операции ввода-вывода от какого-либо пользователя получить в исключительное владение определенный файл или область файла. Кроме того, файловая система должна восстанавливаться после отказов в работе приложений, которые приняли во владение такие ресурсы файловой системы, как блокированный фрагмент файла.

Файловые системы существуют не сами по себе, а размещены на каких- либо носителях. Хотя оптические носители (компакт-диски и DVD) также имеют файловые системы, в этой книге рассматриваются корпоративные подсистемы хранения данных на базе Windows, которые обычно основаны на жестких дисках. Таким образом, основное внимание в этой главе уделяется организации работы жестких дисков в Windows NT. В первой части главы объясняются такие понятия, как базовые и динамические диски Windows NT, их взаимодействие с разделами и томами.

После этого обсуждаются особенности работы NTFS, рассматриваются важные внутренние структуры данных, например главная таблица файлов (MFT), а также такие функции, как сжатие данных, журнал изменений, отслеживание связей, точки повторной обработки и шифрованная файловая система (EFS).

В последней части главы описываются файловые системы, применяемые в сетях хранения данных, их преимущества и. технические проблемы, возникающие при создании файловой системы для сети хранения данных. Кроме того, представлены технологии некоторых конкретных производителей.

Термин диск используется при описании такого физического носителя, как накопитель IDE или SCSI, а также сменных носителей, например накопителей USB, компакт-дисков и DVD. Логически диск состоит из кластеров, которые характеризуются размером, например 512, 1024, 4096 байт. Термин диск всегда используется при ссылке на физический объект, который можно увидеть и взять в руки. С другой стороны, термины раздел и том, которые описываются в следующих абзацах, представляют собой логические концепции.

В контексте администрирования некоторые диски (но не все) [10] Примером неразделямых дисков служат компакт-диски и DVD, которые имеют только одни раздел. могут быть разделены на несколько логических областей, которые называются разделами (partitions). Каждый раздел может содержать указанный объем данных, и это значение представляет собой интегральное количество кластерных единиц. Например, диск объемом 80 Гбайт может быть разбит на два раздела, один из которых предназначен для установки файловой системы и системных утилит, а второй – для хранения пользовательских данных. Еще одна причина выделения небольшого раздела на корпоративных сервера^ связана с установкой диагностических утилит.

Рис. 6.1.Диски, разделы и тома

Том (volume) – это набор, состоящий из одного или нескольких разделов. Комбинация разделов может быть подобрана для обеспечения быстродействия, объема, целостности данных или сочетания этих параметров. Например, два раздела могут быть объединены для создания тома большего объема или два раздела одинакового размера могут составлять единый зеркальный том, в котором данные дублируются на каждый из разделов. Такие методы комбинации разделов рассматриваются в главе 9, посвященной массивам RAID. Обратите внимание: комбинирование разделов имеет ряд особенностей, которые зависят от типа диска и версии Windows; более подробно они рассматриваются далее.

Если быть точным, то файловые системы размещены на томах. Тома, как уже отмечалось, включают в себя один или несколько дисковых разделов. Дисковые разделы – это логические элементы физического диска. На рис. 6.1 приведена многоуровневая структура. Сверху представлен уровень файловой системы, ниже уровень томов, еще ниже – уровень дисковых разделов.

На рис. 6.1 показана схема NTFS тома V1, который, в свою очередь, состоит из разделов D1-P1 и D2-P2. Кроме того, NTFS установлена на томе V2, который создан из зеркальных разделов D1-P2 и D2-P1 (при этом разделы должны быть одинакового размера). Для обозначения другого метода формирования тома V2 связь между томом и разделами показана штрих- пунктирной линией. Файловая система FAT установлена на томе V3, который состоит из одного раздела D3-P1. Диск D1 разбит на два раздела: D1-P1 и D1-P2. Диск D2 также разбит на два раздела: D2-P1 и D2-P2. Диск D3 имеет только один раздел – D3-P1. Обратите внимание, что рис. 6.1 приведен в качестве примера и не описывает всех возможных способов создания томов.

Учитывая базовые идеи, лежащие в основе файловых систем, можно обратиться к деталям. В частности, описанию раздела как набора дисковых кластеров не хватает ряда важных подробностей, например: каким образом операционная система собирает данные на нескольких разделах, существующих на определенном диске, и в каком месте начинается и заканчивается определенный раздел. Ответы на эти вопросы требуют более подробного описания, которое приводиться в разделах 6.1.1 и 6.1.2. Кроме того, разделы на базовых дисках иногда в шутку называют «жесткими» разделами, а разделы на динамических дисках – «мягкими» (об этом речь идет далее в главе). Эти названия отражают неизменность размера жестких разделов (их невозможно увеличить или уменьшить) и возможность изменения размера мягких разделов, даже если они активно используются в текущий момент времени.