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

В целом сетевые особенности устройства NAS показаны на рис. 3.1 слева, а стек локальной файловой системь! и подсистемы хранения – справа. Чтобы упростить изложение, рассмотрим только стек протоколов TCP/IP, хотя иногда применяются другие сетевые протоколы, такие, как UDP/IP или устаревший Netware IPX/SPX.

На рис. 3.1 программное обеспечение сервера NAS отправляет запрос ожидания TCP/IP и ожидает входящего запроса от клиента. После того как клиент отправит запрос, ожидание сервера завершается и начинается сеанс TCP/IP. Как только сеанс TCP/IP будет установлен, клиент может пройти аутентификацию и отправить запрос на открытие, чтение или запись файлов по протоколам CIFS/SMB или NES (эти протоколы рассматриваются далее в главе). Как только программное обеспечение NAS получает запрос на ввод- вывод данных файла, сервер NAS использует локальную файловую систему для выполнения операции ввода-вывода. Результат операции (считанные данные или статус после записи) отправляется клиенту с помощью сетевой файловой системы и стека протоколов сетевого устройства.

Рис. 3.1. Стек ввода-вывода устройства NAS

Производители устройств NAS придерживаются разных стратегий при разработке операционных и файловых систем, применяемых в устройствах NAS:

использование стандартной операционной системы, например Windows NT или UNIX;

разработка собственных операционной и файловой систем, например Network Appliance;

приобретение операционной и файловой систем у другого производителя.

3.2 Сетевой стек Windows NT

Разобраться в особенностях стека сетевого ввода-вывода Windows NT важно по нескольким причинам. Клиент Windows NT использует стек сетевого ввода-вывода для получения доступа к ресурсам, которые находятся под управлением сервера, а также для передачи данных. Кроме того, при использовании сетевого хранилища часто возникает ситуация, когда один сервер получает доступ к ресурсам, которыми управляет другой сервер. Хорошим примером будет Wob-сервер под управлением Windows NT, который для ответа на запрос клиента запрашивает базу данных, размещенную на отдельном сервере SQL под управлением Windows NT. Web-сервер получает доступ к серверу SQL средствами стека сетевого ввода-вывода Windows NT.

Рис. 3.2. Сетевой стек Windows NT

На рис. 3.2 показан стек сетевого ввода-вывода Windows NT. В разделах 3.2.1–3.2.6 рассматриваются различные компоненты, представленные на рис. 3.2 снизу вверх (а также стек ввода-вывода).

Сетевой платой обычно управляет драйвер, совместимый со спецификацией NDIS (Network Driver Interface Specification). Она представляет собой интерфейс, обеспечивающий взаимодействие драйверов сетевой платы со стеком сетевых протоколов более высокого уровня. Следующий уровень – это стек TCP/IP. Термин TCP/IP используется для описания всех компонентов, которые задействованы в передаче данных по сети, например IP, DHCP или TCP. К следующему уровню относится интерфейс транспортного драйвера.

3.2.1 Интерфейс транспортного драйвера

Уровнем выше над стеком сетевых протоколов TCP/IP находится интерфейс транспортного драйвера (Transport Driver Interface – TDI). Этот высокопроизводительный интерфейс режима ядра предназначен для сетевых приложений, которым требуется запрос и получение услуг сетевых транспортных

протоколов. Интерфейс TDI реализован в виде библиотеки, к которой подключаются драйверы режима ядра; он позволяет осуществлять связь по сети и пытается сократить количество операций копирования данных, например между буфером приложения и буфером сетевого транспортного протокола.

В частности, TDI позволяет приложениям регистрировать функции обратного вызова. Когда приложение получает пакет с данными, вызывается указанная функция обратного вызова. Процедура обратного вызова может просто просматривать пакет с данными, особенно если он небольшой, и сообщать, что обработка пакета завершена (после чего он будет отмечен как успешно доставленный). Если необходимо, клиент может копировать пакет в буфер для последующей обработки.

3.2.2 Подсистема буферизаций перенаправленных дисков

На следующем уровне находится подсистема буферизации перенаправленных дисков (Redirected Drive Buffering Subsystem – RDBSS), которая отвечает за предоставление кода буферизации всем перенаправителям (redirectors). Подсистема обеспечивает полноценное взаимодействие с диспетчером кэша Windows NT для всех сетевых файловых систем. Подсистема RDBSS впервые появилась в Windows 2000; до этого момента всем сетевым файловым системам требовался полноценный драйвер, который обеспечивал взаимодействие с операционной системой.

3.2.3 Мини-перенаправители

Эти устройства обеспечивают работу функций, относящихся к конкретной сетевой файловой системе или протоколу и пользуются услугами RDBSS для обработки рутинных операций взаимодействия с Windows NT. В Windows 2000 и Windows ХР предоставляется несколько мини-перенаправителей.

Мини-перенаправителем CIFS оснащены Windows 2000, Windows ХР и Windows Server 2003. В более ранних версий Windows NT был реа- лизван монолитный перенаправитель. Код RDBSS, общий для всех мини-перенаправителей, реализовался независимо каждым поставщиком. Технология CIFS более подробно рассматривается в разделе 3.3.

Мини-перенаправитель WebDAV (Web Distributed Authoring and Ver- sioning) поддерживает протокол HTTP 1.1 и расширения WebDAV для чтения и записи документов Web. Он предоставляет возможности, позволяющие назначать буквы дисков серверу независимо от протокола доступа к последнему. Назначение поддерживается как для серверов HTTP, так и для серверов CIFS. Корпоративные брандмауэры обычно разрешают прохождение пакетов HTTP и зачастую блокируют запросы/ответы протокола CIFS. Таким образом, мини-перенаправитель WebDAV обеспечивает доступ к серверам HTTP через брандмауэры, блокирующие пакеты CIFS. Поскольку стандарты XML и HTTP играют все большую роль, важность мини-перенаправителя WebDAV со временем будет увеличиваться. Обратите внимание, что WebDAV представляет собой исключительно клиент-серверный протокол, не поддерживающий взаимодействие между серверами.

Система Windows NT Services for UNIX (SFU) поставляется с мини- перенаправителем, поддерживающим протокол NFS. Файловая система NFS рассматривается в разделе 3.4.

3.2.4 Поставщик множественных имен UNC

В Windows поддерживается универсальное соглашение об именовании (Universal Naming Convention – UNC), необходимое для получения доступа к удаленным файлам. Поддержка UNC своими корнями уходит во времена MS DOS 3.3, которая существовала задолго до создания Windows NT. Имена UNC позволяют приложениям указывать файлы согласно их расположению на сервере и общем ресурсе (помните, что на одном сервере может существовать несколько общих ресурсов). Формат имен UNC выглядит следующим образом:

\ИмяСервераРесурсПодкаталог1...ПодкаталогNИмяФайла

Поддержка UNC в разных версиях Windows различается следующими параметрами:

максимальная длина пути UNC;

максимальная длина каждого элемента пути UNC, например длина имени подкаталога;

максимальная длина имени сервера.

Для предоставления приложениям и утилитам возможности использования сетевых ресурсов с помощью путей UNC компания Microsoft создала поставщика множественных имен UNC (Multiple UNC Provider).

Поскольку Windows NT поддерживает несколько сетевых файловых систем, MUP работает как маршрутизатор, перенаправляя запросы нужной сетевой файловой системе, или же как мини-перенаправитель, который поддерживает конкретную сетевую файловую систему. Маршрутизация выполняется одним из двух способов.

1. Проверяется кэш MUP, чтобы узнать, осуществлялось ли ранее подключение к серверу. В этом случае используется мини-перенаправитель, который применялся при последнем подключении.

2. По порядку опрашивается каждый мини-перенаправитель для подключений UNC, которые отсутствуют в кэше.

3.2.5 Маршрутизатор множественных поставщиков

Маршрутизатор множественных поставщиков (Multi-Provider Router – MPR) предоставляет функции, аналогичные MUP, перенаправляя запросы приложений соответствующему мини-перенаправителю, однако существует два отличия.

Код MPR работает в пользовательском режиме, а не в режиме ядра.

Маршрутизатор MPR предназначен для приложений, не использующих пути UNC, например для приложений, применяющих WinlNet API (термин WinlNet расшифровывается, как Windows Internet). Это программный интерфейс приложений, который предоставляет дополнительный уровень абстракции для программ, использующих стандартные протоколы Internet – HTTP, FTP и Gopher.

Маршрутизатор MPR представляет собой динамически подключаемую библиотеку с удобным интерфейсом от компании Microsoft. Интерфейс этой библиотеки используется поставщиками устройств для создания мини-пере- направителей, причем библиотека устанавливается при установке перенапра- вителя.