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

Модули записи моментальных снимков представляют собой приложения, которые записывают данные. К модулям записи относятся программы Microsoft Exchange, Microsoft SQL Server 2000, SAP и Oracle. Компания Microsoft и независимые поставщики программного обеспечения разрабатывают системы, поддерживающие запись моментальных снимков. При этом модули записи моментальных снимков должны быть реализованы с помощью набора SDK. В частности, модули записи получают от службы моментальных снимков два события, в результате чего приложения прекращают запись данных на диск, а также отдельное событие, позволяющее продолжить запись (это событие указывает на успешное создание моментального снимка). Существуют и другие события, которые может генерировать служба создания моментальных снимков. Дополнительная информация об этих событиях доступна в наборе SDK. Так как приложения могут определять целостность получаемых данных, операции сохранения должны проводиться достаточно быстро.

Необходимо также отметить одно важное преимущество архитектуры службы теневого копирования томов по сравнению с традиционными механизмами создания моментальных снимков, основанными на аппаратных решениях. При использовании в Windows 2000 и более ранних версиях традиционных механизмов аппаратное обеспечение не имело возможности «узнать» состояние приложений, программного обеспечения операционной системы и содержимого кэша. Это означает, что целостность заметного процента моментальных снимков нарушена. Более того, единственным способом определения целостности моментального снимка был запуск проверки целостности в конкретном приложении, на что уходило несколько часов.

В то же время при использовании архитектуры теневого копирования томов можно не только аннулировать содержимое кэша и приостановить one- рации записи, но и проверить целостность снимка за несколько минут. Как только приложениям выдается событие продолжения записи, служба теневого копирования томов запрашивает у приложений сведения об успешной задержке записи между событиями остановки и продолжения записи. Если один из модулей записи не смог остановить запись данных на диск после прихода соответствующего события, создание моментального снимка можно считать неудачным.

От модулей записи моментальных снимков ожидаются данные, необходимые для резервного копирования и восстановления. К ним относятся, например, список файлов, которые требуется скопировать или исключить из процесса копирования, а также группа объектов, которые должны обрабатываться в виде единого набора. Такие данные сохраняются службой создания моментальных снимков в документе метаданных модуля записи, который имеет формат XML. Модули записи могут использовать документ для хранения других необходимых данных. При восстановлении данных приложение предоставляет набор данных записавшему приложению, которое и проводит операцию восстановления.

Компания Microsoft объявила, что будет предоставлять модули записи для программ SQL Server 2000 и Exchange, а также других компонентов Windows Server. Компания сотрудничает с независимыми поставщиками программного обеспечения для разработки модулей записи к другим приложениям, включая службу каталогов Active Directory.

Обычно модуль запроса – это приложение резервного копирования, которое запрашивает создание моментального снимка с помощью соответствующего вызова API, направленного к службе теневого копирования томов от Microsoft. Такая модель значительно упрощает решение некоторых проблем для создателя программы резервного копирования. Программе более не придется решать сложную задачу поиска копируемых данных или определять файлы журналов приложений, которым требуется специальная обработка.

Соответствующий модуль записи (например, Microsoft SQL Server) отвечает за создание набора файлов, которые будут включены в резервную копию. Операция восстановления также намного упрощается, поскольку приложение восстановления не должно искать данные и определять, какие файлы передавать API приложения (например, Exchange или SQL). Приложение передает набор данных модулю записи (приложению) и предоставляет ему возможность выполнить операцию восстановления.

Созданная компанией Microsoft служба теневого копирования томов Windows NT координирует деятельность всех компонентов создания моментальных снимков. В частности, служба предоставляет описанные ниже возможности.

Единый интерфейс для приложений резервного копирования или модулей запроса создания моментальных снимков. Ранее приложения резервного копирования должны были работать с несколькими API от нескольких приложений.

Единый интерфейс для создания, управления и удаления целостных моментальных снимков томов или теневых томов.

Единый интерфейс, который позволяет различным приложениям и поставщикам моментальных снимков регистрироваться и удалять регистрацию модулей записи и поставщиков моментальных снимков.

Синхронизация и координация различных компонентов для создания, удаления и перемещения моментальных снимков, а также для резервного копирования и восстановления. Служба расставляет приоритеты поставщиков моментальных снимков таким образом: аппаратные поставщики имеют наивысший приоритет, затем идут программные поставщики, а самым низким приоритетом обладают поставщики, которые по умолчанию предоставляются Microsoft.

Независимые поставщики программного обеспечения могут не беспокоиться о необходимости создания службы теневого копирования томов. Службу, предоставленную компанией Microsoft, можно воспринимать, как планировщик печати (spooler). На компьютере должен быть один планировщик печати. Некоторые производители (например, создатели поставщиков) должны написать эквивалент драйвера печати, в то время как остальным достаточно создать приложение печати.

Поставщики моментальных снимков должны разрабатываться независимыми компаниями для создания, удаления и управления моментальными снимками. Как отмечалось ранее в главе, поставщики моментальных снимков должны быть созданы в виде внепроцессных поставщиков СОМ средствами соответствующего набора SDK.

Поставщик может иметь компонент, работающий в режиме ядра, например драйвер фильтрации, который расположен между файловой системой и диспетчером логических дисков (logical disk manager – LDM). При необходимости функции режима ядра могут быть реализованы в аппаратном обеспечении. Обратите внимание, что даже аппаратный поставщик будет использовать остальные возможности инфраструктуры, например определение временной точки, синхронизацию ввода-вывода и платформу для создания приложений управления подсистемой хранения, включая резервное копирование/восстановление данных и приложения управления моментальными снимками.

Одним из примеров поставщика моментальных снимков служит драйвер volsnap. sys, который предоставляется в Windows ХР и ожидается в Windows Server 2003. Этот поставщик использует технологию копирования при записи для создания минимального необходимого набора данных во вторичном хранилище, чтобы воссоздать том с определенной временной точки. При этом должен быть доступен достаточный объем свободного дискового пространства. Поставщик может обрабатывать тома NTFS, FAT32 и тома без файловой системы в Windows Server 2003. Однако поставщик может создавать моментальные снимки, предназначенные только для чтения, и для каждого тома создается только один моментальный снимок. Это ограничение самого поставщика, а не инфраструктуры, на базе которой он создан. Независимые производители программного и аппаратного обеспечения при желании могут предоставлять более широкие возможности.

Полное описание всех событий, которые получает поставщик моментальных снимков, приводится в документации SDK. Далее рассматривается два наиболее важных события.

PreCommitSnapshot. При получении этого события поставщик должен начать выполнение всех операций ввода-вывода, которые занимают довольно много времени, например синхронизацию зеркала.

Commit Snapshot. С получением этого события поставщик уведомляется о том, что служба моментальных снимков завершит работу через 10 секунд. Таким образом, быстродействие поставщика должно быть достаточно высоким. Более того, пока создание моментального снимка не будет завершено, Windows NT не будет выполнять операции записи на том, для которого создается моментальный снимок. Это значит, что поставщик не должен выполнять операции ввода-вывода с этим томом, а если такая операция выполнена, то она не должна завершаться до тех пор, пока создание моментального снимка не будет завершено или прервано.

Поставщики моментальных снимков должны предоставлять определенные функции, а также возможности, выходящие за рамки обязательных. Ниже описаны обязательные функции.