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

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.

2.5 Логические единицы хранения (LUN)

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.

Команда SCSI отправляется устройству, которое уникально идентифицируется тремя параметрами.

Шина SCSI (адаптер шины может поддерживать несколько шин или на сервере Windows NT может быть установлено несколько адаптеров шин). Операционная система Windows NT поддерживает до восьми шин для одного адаптера шины.

Идентификатор устройства SCSI на шине. Операционная система Windows NT поддерживает до 128 идентификаторов SCSI для одной шины.

Идентификатор SCSI LUN. Операционная система Windows NT SP4 и более поздние версии Windows NT поддерживают до 254 идентификаторов LUN на один идентификатор SCSI. Иногда возможность поддержки такого большого количества идентификаторов LUN обозначается термином Large LUN support (расширенная поддержка LUN). Предыдущие версии Windows NT поддерживали до восьми идентификаторов LUN на один идентификатор SCSI. Стандарт SCSI-2 поддерживает до восьми LUN на идентификатор SCSI. В свою очередь, в стандарте SCSI-3 описана поддержка 64-разрядного значения, указывающего количество LUN на идентификатор SCSI, но конкретное количество зависит от типа устройства.

Поддержка такого большого количества единиц LUN (более восьми) зависит от драйвера адаптера шины, а также от устройств SCSI, которые должны обработать команду Report LUNs (SCSI). Более новые драйверы поддерживают по умолчанию более восьми LUN. Более старые драйверы могут вообще не поддерживать такой идентификатор, как LUN, или же потребуют изменений в системном реестре Windows NT. Операционная система Windows NT обнаруживает наличие таких устройств, отправляя команду Report LUNs на каждое устройство с идентификатором LUN, равным 0. Для активизации в Windows NT поддержки большого количества единиц LUN устройство должно правильно обрабатывать команду Report LUNs.

2.6 Драйвер Storport

В главе 1 рассматривается стек ввода-вывода Windows NT, в том числе один из важных его компонентов – драйвер SCSIPort (разработанный в Microsoft). Этот драйвер взаимодействует с драйвером мини-порта, создаваемым поставщиком конкретного устройства и предназначенным для обслуживания последнего. До выхода Windows Server 2003 устройства хранения данных различного типа, например более старые жесткие диски SCSI, новые устройства SCSI-3 и Fibre Channel, использовали специфичный для устройства драйвер мини-порта, который подключался к драйверу SCSIPort. Этот сценарий имел несколько недостатков.

В описываемой модели подразумевается, что устройства Fibre Channel имеют возможности, сопоставимые с аналогичными функциями устройств SCSI, что не имеет под собой реальной основы.

Драйвер SCSIPort использовал однопоточную модель, не поддерживая полнодуплексный режим. Это означает, что одни запросы не могли выполняться, пока в очереди находились другие запросы, и наоборот. При обслуживании прерывания драйвер мини-порта не мог принимать новые запросы и сообщать о завершении уже выполненного запроса. Использование Windows на многопроцессорных компьютерах делало эту проблему еще более актуальной.

Драйвер порта содержал информацию, которая не отправлялась драйверу мини-порта, что требовало от последнего самостоятельного сбора необходимых сведений с помощью нескольких запросов. В частности, это было характерно для работы со списками разборки/сборки[4].

Рис. 2.3. Драйвер Storport в иерархии драйверов Windows Server 2003

■ Не удовлетворенные таким положением вещей, поставщики устройств Fibre Channel решили проигнорировать драйвер SCSIPort (созданный компанией Microsoft) и реализовали комплексные драйверы (обеспечивающие возможности как драйвера порта, так и драйвера мини-порта) или собственные драйверы портов и мини-портов. Поскольку этот процесс был основан на инженерном анализе функций драйвера порта, полученные драйверы в лучшем случае работали с минимальным количеством проблем. Зачастую возникали ситуации, при которых два устройства от разных поставщиков не могли одновременно работать на компьютере под управлением Windows NT.

В Windows Server 2003 компания Microsoft представила новую модель драйвера с поддержкой драйвера порта Storport (рис. 2.3). Драйвер Storport предназначен для использования поставщиками более новых устройств SCSI-3 и Fibre Channel. Таким образом, Microsoft намерена постепенно прекратить поддержку драйвера SCSIPort, который, хотя и не удален из Windows, предназначен для использования только вместе с более старыми устройствами хранения данных.

На данном этапе поставщикам адаптеров шины предлагается создавать драйверы мини-портов, которые должны подключаться к драйверу Storport, а не к SCSIPort. Чтобы упростить процесс перехода, Microsoft сделала драйвер Storport обратно совместимым с моделью SCSIPort. Это значит, что поставщики, не желающие затрачивать время и силы, могут воспользоваться

некоторыми (но не всеми) преимуществами новой модели драйверов. Для максимального использования возможностей новой модели драйверов поставщикам требуется выполнить больше работы, чем обычная перекомпиляция и сборка с другой библиотекой.

Новая архитектура обеспечивает значительный прирост производительности, который достигается несколькими методами.

Новая модель драйверов поддерживает полнодуплексный режим, при котором новый запрос может быть помещен в очередь драйвера одновременно с выполнением операций ввода-вывода. Новая модель поддерживает использование прерываний для выполнения большего объема работы драйвером мини-порта, созданным поставщиком. Обратите внимание, что эта эффективность достигается за счет усложнения структуры драйвера мини-порта, так как от него требуется поддержка синхронизации. Драйверы мини-портов SCSIPort поддерживали только полудуплексный режим и работали не так эффективно, однако поддержка синхронизации не обеспечивалась (поскольку эта обязанность была возложена на драйвер порта).

Новая модель минимизирует количество вызовов между драйверами порта и мини-порта. Например, в старой модели драйвер мини-порта осуществлял несколько вызовов драйвера SCSIPort для получения списков разборки/сборки.

Кроме повышения быстродействия, модель Storport обеспечивает ряд Других преимуществ.

Модель Storport улучшает взаимодействие между драйверами порта и мини-порта. В модели SCSIPort драйверу порта не разрешалось сообщать о занятости устройства. В свою очередь, модель Storport позволяет драйверу мини-порта передавать драйверу Storport команды на приостановку и возобновление передачи данных, а также сообщать о занятости адаптера.

В новой архитектуре реализован сложный механизм управления ошибками. Драйвер SCSIPort просто пытался повторно инициировать шину, что требует немало ресурсов и нарушает стабильность работы системы. При соответствующей поддержке драйвера мини-порта от независимых поставщиков аппаратного обеспечения модель Storport позволяет аннулировать параметры конкретной логической единицы, устройства и только в крайнем случае – самой шины. Еще одним улучшением в механизме обработки ошибок является расширение списка ошибок, который поддерживается драйвером порта. Модель Storport позволяет обрабатывать сообщения об ошибках, которые выдают более новые устройства SCSI-3, в то время как драйвер SCSIPort маскировал такие ошибки в более старый тип ошибок, поддерживаемых драйвером.