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

3.5 Проблемы доступа при использовании нескольких протоколов

Несколько компаний стали предлагать системы, в которых одновременно реализована поддержка CIFS, NFS и других клиентов сетевых файловых систем. Поставщики проделали немалую работу, пытаясь преодолеть технические проблемы, которые возникают из-за потенциального использования клиентами различных операционных и файловых систем. Обратите внимание, что проблемы возникают не с самими данными, а с метаданными файлов. Простым тестом на наличие подобных проблем будет копирование файла с сервера на клиент и обратно на сервер (или наоборот). После размещения файла в первоначальном ресурсе метаданные должны содержать базовые значения, т.е. права доступа к файлу и временные метки не должны измениться. Если это не соответствует истине, то проблема обнаружена.

Далее представлены примеры некоторых возможных технических проблем.

В различных операционных системах используются разные методы для отслеживания разрешений доступа пользователей и групп.

В различных операционных и файловых системах существует разная семантика открытия и блокировки файлов.

Соглашения по именованию файлов обрабатываются разными способами. Различные файловые системы по-разному представляют максимальный размер имени файла, значение регистра в имени файла и набор символов, допустимый в именах.

Данные и их структура различаются в различных файловых системах; например, одни файловые системы отслеживают две временные метки, в то время как другие – три метки (время последнего доступа к файлу, последней модификации и создания файла). Даже если обе файловые системы отслеживают две временные метки, единицы измерения могут отличаться. Еще одним примером служат единицы измерения смещений в файлах. В некоторых файловых системах поддерживаются 32- разрядные смещения, а в некоторых – 16- или 64-разрядные.

Проблемы с адресацией отображаемых блокировок. Сервер CIFS принудительно поддерживает блокировку: если один клиент заблокировал область файла, то любая операция записи в эту область файла со стороны другого клиента приведет к возникновению ошибки. Однако принудительная блокировка не поддерживается серверами NFS. Поэтому необходимо выбрать, будет ли блокировка поддерживаться принудительно, что приведет к отправке сообщения об ошибке клиенту NFS.

3.6 Windows и NAS

Компания Microsoft предлагает приобрести коммерческий пакет SAK (Server Appliance Kit). Он предназначен для производителей аппаратного обеспечения, которым требуется создать приложения для хранилищ данных, подключаемых к сети. Пакет SAK – это просто версия Windows, имеющая модульную структуру, а также набор средств программной разработки. Модульная структура версии Windows позволяет производителю выбрать (в пределах разумного) компоненты Windows, которые должны быть включены в готовое приложение. Таким образом, предоставляется возможность убрать из Windows все компоненты, которые не требуются для поддержки стека сетевых протоколов, файлового сервера и локального стека подсистемы хранения данных. Программные средства разработки позволяют производителям оборудования создавать собственные инструменты администрирования и распространять их вместе с аппаратными комплексами.

Кроме того, в состав SAK входят компоненты, не поставляемые с обычными серверными версиями Windows. Хорошим примером будет инфраструктура обеспечения надежности, которая следит за драйверами на предмет утечки памяти и незаметно перезапускает критические компоненты, если в этом возникает необходимость. Несколько поставщиков предлагают устройства NAS, работающие под управлением Windows NT. Одно из преимуществ использования Windows NT для организации NAS заключается в сокращении стоимости и временных затрат на создание готового решения. Компания Microsoft предоставляет стеки протоколов CIFS и NFS. Возможно, одно из главных преимуществ использования Windows в подобных системах – это доступность всех новейших функций SMB и отсутствие необходимости в обратном проектировании и дополнительной разработке.

Следующим преимуществом является возможность модификации программных решений посредством SAK. В состав SAK входят компоненты управления (в частности, удаленного управления) и компоненты защиты данных (например, функции для создания «моментальных снимков» образа диска). (Описание технологии моментальных снимков и сферы их применения приводится в главе 5.)

Некоторые производители аппаратного обеспечения разработали свои решения NAS, не используя пакет SAK. Доступно несколько альтернативных стеков протоколов CIFS и NFS. Феномен открытого исходного кода набирает популярность, и, если есть возможность потратить дополнительные ресурсы, использование исходного кода, допускающего внесение изменений, имеет ряд преимуществ. Например, доступность открытого исходного кода позволяет максимально сократить накладные расходы на уровне операционной систе

мы. Маркетинговое исследование этих подходов не является предметом нашего обсуждения.

3.7 Система Microsoft Exchange 2000 и NAS

Популярная корпоративная система обмена мгновенными сообщениями Microsoft Exchange 2000 представляет собой один из главных продуктов в семействе BackOffice от компании Microsoft. Архитектура Exchange 2000 значительно отличается от Exchange 5.5. Хотя в Microsoft Exchange 2000 было включено множество новых возможностей, не обошлось и без недостатков; один из них состоит в том, что эту систему нельзя использовать совместно с устройствами хранения NAS. В данной книге рассматриваются те компоненты Exchange 2000, которые имеют практическое значение.

На рис. 3.6 показан элемент архитектуры Microsoft Exchange 2000. Обратите внимание, что в данном случае рассматриваются только отдельные компоненты системы Exchange 2000, полное описание которой выходит за рамки книги. Протокольное ядро, показанное на рис. 3.6, предоставляет серверные функции для таких почтовых протоколов, как IMAP, РОРЗ и SMTP. Ядро Exchange Store (ESE) основано на базе данных Jet и используется для хранения и извлечения различных объектов, которые и формируют сообщение электронной почты. Файловая система ExIFS (Exchange Installable File System) предоставляет важные функции, описанные ниже.

■ Исключительно эффективный механизм межпроцессного взаимодействия для ESE и протокольного ядра Exchange.

Рис. 3.6. Архитектура подсистемы хранения Microsoft Exchange 2000

Рис. 3.7. Система Microsoft Exchange 2000 при использовании локального хранилища и хранилища NAS

Межпротокольный кэш файловых дескрипторов Windows NT. Дескриптор, созданный одним протоколом (например, POP), может использоваться другим протоколом (например, DAV).

Функции для обеспечения минимального преобразования данных, например хранение сообщений в базовом формате MIME.

Хотя ExIFS и предоставляет необходимые возможности, с точки зрения поставщиков решений NAS, эта файловая система является причиной основных проблем. В частности, при использовании NAS для хранилища Exchange драйвер ExIFS исключается из маршрута ввода-вывода данных (рис. 3.7).

Обратите внимание, что запросы Exchange Store или протокольного ядра Exchange к локальным файлам проходят через стек протоколов, изображенный в левой части диаграммы. Например, запрос на чтение проходит от Exchange Store к ExIFS, оттуда к NTFS, драйверу класса диска и драйверу порта. Но если запрос требует обращения к файлу, который хранится на устройстве NAS, то драйвер ExIFS находится вне маршрута ввода-вывода, поэтому запросы проходят через сетевой стек, изображенный в правой части диаграммы. Таким образом, запрос от Exchange Store будет направлен к пе- ренаправителю CIFS, оттуда в стек протоколов TCP/IP и к сетевой карте. Драйвер ExIFS в этом маршруте отсутствует.

Обратите внимание: архитектурные особенности, представленные на рис. 3.6 и рис. 3.7, относятся только к Microsoft Exchange 2000 и не имеют никакого отношения к Microsoft Exchange 5.5.

3.8 Сложности практической реализации

Начиная с Windows 2000, компания Microsoft предоставляет новую модель мини-драйвера, которая позволяет независимым поставщикам создавать сетевые файловые системы. От поставщиков требуется создать мини-драйвер, который поддерживает особенности протокола выбранной сетевой файловой системы. Общие для всех сетевых файловых систем возможности (взаимодействие с Windows и диспетчером кэша) обеспечиваются библиотекой драйвера. Компания Microsoft предоставляет мини-драйверы для файловых систем CIFS, NFS и WebDAV.

На данный момент CIFS де-факто является индустриальным стандартом для обеспечения взаимодействия между клиентами и серверами Windows. Файловая система CIFS реализована на различных платформах, поддерживающих сетевые файловые системы. Компания Microsoft, как и ассоциация SNIA (Storage Networking Industry Association), предоставляет бесплатную спецификацию CIFS. В обоих спецификациях CIFS рассматривается более старый протокол, реализованный в Windows NT 4.0. Кроме того, Microsoft за определенную плату предоставляет спецификации протокола SMB, который используется в более новых версиях Windows NT.