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

Недостаток заключается в превращении устройства виртуализации в единственную точку отказа и в проблемный компонент производительности системы. Эти ограничения можно обойти, развернув несколько устройств виртуализации, добавив устройству дополнительную память, используя высокопроизводительные компоненты или добавив кэширование. Тем не менее подобные методы увеличивают стоимость системы и приводят к реализации более сложной архитектуры, требующей кластеризации устройств управления.

При внеполосной виртуализации (out-of-band visualization) пути передачи данных и управляющей информации разделены. Внеполосную виртуализацию можно сравнить с асимметричной кластерной файловой системой, в которой сервер метаданных управляет доступом к метаданным файловой системы. Сервер виртуализации обычно взаимодействует с клиентами виртуализации, которые представляют собой программное обеспечение, работающее на узле или на устройствах в сети хранения, например коммутаторах связной архитектуры или адаптерах шины.

Преимущество состоит в ускорении доступа к данным, так как данные не проходят через дополнительное устройство. Кроме того, в этой схеме присутствует единственная точка управления.

К недостаткам можно отнести, проблемы, связанные с управлением несколькими устройствами внешней виртуализации. Более одного устройства внешней виртуализации требуется по следующим причинам:

обеспечение избыточности;

предоставление необходимой производительности;

обеспечение соответствия требованиям топологии связной архитектуры. (например, несколько «островов» SAN, разделенные физически на большое расстояние, требуют отдельных устройств виртуализации).

Виртуализация диска – программное обеспечение и прошивка, которые поставляются вместе с дисками уже несколько лет. Эта технология используется для преобразования поврежденных секторов в неповрежденные незаметно для операционной системы. Кроме того, от операционной системы скрываются такие подробности, как количество головок и цилиндров.

Виртуализация блока также доступна уже длительное время. Примером такой технологии на платформе Windows NT служит драйвер LDM (Logical Disk Manager) или FtDisk, которые предоставляют функции массивов RAID и возможность создания единых томов с объемом, превышающим объем каждого жесткого диска в отдельности.

Виртуализация файлов заключается в добавлении уровня абстракции для параметров и расположения файлов и каталогов. В качестве примера можно указать службу HSM (Hierarchical Storage Management).

Технология виртуализации файловой системы добавляет уровень абстракции, размещенный над несколькими файловыми системами. Пример – распределенная файловая система (DFS) в Windows NT, которая рассматривается в главе 3.

Виртуализация магнитной ленты добавляет уровень абстракции над накопителем магнитной ленты. При отсутствии виртуализации узел обычно получает выделенный накопитель, собственную библиотеку лент и носители. Виртуализация ленты обычно подразумевает эмуляцию накопителя на магнитной ленте, когда ввод-вывод кэшируется на эмулируемый накопитель, а не на жесткий диск. Кэшированные потоки ввода-вывода, как только появляется возможность, записываются на реальную магнитную ленту. Преимущество такого подхода состоит в быстром завершении операций ввода-вывода и сокращении количества необходимых физических накопителей.

Возможности Windows Server 2003 и сведения о будущих версиях Windows свидетельствуют о тенденции к увеличению количества функций, связанных с хранилищами данных на платформе Windows NT. Виртуализация на уровне тома (FtDisk и LDM) и на уровне файловой системы (HSM и DFS) доступна в Windows NT уже довольно давно. Компания Microsoft продолжает создавать более развитую инфраструктуру управления хранилищами в рамках среды Windows NT. Кроме всего прочего, эта инфраструктура позволит администратору без проблем автоматизировать выполнение рутинных операций.

В качестве примера можно рассмотреть последовательность действий, выполняемых администратором для резервного копирования данных.

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

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

Создание моментального снимка.

Обеспечение видимости тома с моментальным снимком для сервера резервного копирования.

Резервное копирование.

Освобождение тома и его перемещение обратно в пул свободных ресурсов хранилища.

Основная цель заключается в предоставлении эффективных средств управления на каждом из этапов, перечисленных выше. Для управления может использоваться как интерфейс командной строки (автоматическое выполнение операций), так и графический интерфейс приложения управления. На каждом этапе упор делается на функциональные, а не физические аспекты. Поэтому этап создания тома должен описываться следующим образом: «создать том, размером 50 Гбайт, RAID 5 и т.д.», а не «создать Е: 50 Гбайт». Для достижения этого уровня компания Microsoft предоставляет службу виртуализации диска в составе Windows Server 2003. Служба виртуализации для связной архитектуры будет представлена в следующих версиях Windows.

Эта служба обеспечивает управление хранилищем блоков, которое, в свою очередь, также виртуализировано. При этом конкретный тип виртуализации

Рис. 7.2.Служба виртуального диска

(узловой, аппаратное обеспечение, массив RAID и т.д.) значения не имеет. В частности, служба виртуализации дисков предоставляет следующие возможности:

ш создание номеров LUN по характеристикам;

создание файловых систем;

управление маршрутами.

Как показано на рис. 7.2, служба виртуального диска имеет трехуровневую модель, состоящую из приложений, службы виртуализации дисков и нескольких поставщиков, одни из которых разработаны компанией Microsoft, в то время как другие – независимыми компаниями.

Программные поставщики отвечают за управление томами и реализованы в виде серверов СОМ. Эти поставщики обеспечивают работу функций, указанных в наборе SDK для службы виртуальных дисков, который доступен в Microsoft при условии подписания договора о неразглашении. Функции отвечают за создание объектов СОМ, предоставляющих том, диск и самого поставщика, а также за создание других объектов. Программный поставщик экспортирует информацию о состоянии и работоспособности объектов, которыми он управляет, а также отправляет уведомления. Служба виртуального диска получает все уведомления; затем проводится фильтрация и отправка уведомлений приложениям, которые зарегистрировались для получения соответствующих предупреждений. Служба виртуального диска по мере необходимости (например, при расширении или сокращении размера тома) координирует свои действия с файловой системой.