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

В Windows 2000 поддерживается технология SIS (Single Instance Storage) для служб удаленной установки (RIS). Службы позволяют создавать загрузочные образы и образы приложений, которые хранятся на сетевых ресурсах и доступны для клиентов. Зачастую клиенты создают несколько образов, например один для отдела проектирования, другой для бухгалтерии, третий для отдела кадров и т.д. Многие файлы дублируются в нескольких образах.

Применение символических ссылок для одновременного использования файла в нескольких установочных образах связано с опасностью переноса изменений с одного образа на все остальные. Представьте файл. ini, который совместно используется тремя отделами. Если проектный отдел внесет изменения в этот файл, установочные образы остальных отделов также будут содержать эти изменения. Технология SIS предоставляет способ использования единственной копии там, где это возможно. В то же время, если понадобится, копию можно автоматически разделить на несколько разных версий.

Пользователи Windows обычно применяют несколько образов для разных клиентов. Например, рабочие станции отдела проектирования настраиваются с другими параметрами, чем персональные компьютеры в бухгалтерии, и т.д. В результате создается много дублирующихся файлов, расположенных в установочных образах. Служба SIS позволяет хранить такие файлы в единственном экземпляре.

Далее перечислены основные возможности SIS.

Обнаружение идентичных файлов, которые хранятся в нескольких экземплярах.

Копирование файлов, которые хранятся в нескольких экземплярах, в специальное хранилище. Эта функция напоминает службу HSM, но файл всегда хранится в специальном хранилище SIS на диске.

Реализация ссылок SIS для этих файлов. Ссылки SIS – это файлы-»за- глушки» на месте оригинального файла. Файл-заглушка имеет точку повторной обработки, которая указывает на копию файла в хранилище SIS.

Рис. 6.13. Архитектура Single Instance Storage

На рис. 6.13 демонстрируется архитектура SIS со следующими компонентами:

Хранилище SIS

драйвер фильтрации SIS;

программные интерфейсы приложений SIS;

анализатор SIS.

Служба SIS обеспечивает работу защищенного хранилища данных, которое содержит все файлы, обозначенные в качестве кандидатов SIS. Преимущество такой схемы состоит в исключении проблем, связанных с удалением, перемещением и переименованием общих файлов. Недостаток такого подхода связан с накладными расходами операции копирования. Файлы в общем хранилище содержат обратный указатель на файлы, которые они представляют.

Драйвер фильтрации файловой системы обеспечивает работу точки повторной обработки, которая предоставляет связь между файлом и копией в общем хранилище SIS. Драйвер SIS реализует две важные функции управления вводом-выводом (IOCTL).

Первая функция – SIS_COPYFILE – копирует файл в общее хранилище SIS и превращает исходный файл в ссылку; этот файл-ссылка на самом деле

создается как разреженный файл без данных, имеющий только запись в MFT. Файл содержит тег точки повторной обработки SIS, который указывает на реальный файл в общем хранилище SIS, содержащий данные оригинального файла. Эти функции IOCTL могут вызываться приложениями, если у них есть право чтения источника и право записи в точку назначения. Копирование выполняется в том случае, если файл еще не содержится в общем хранилище SIS. Когда исходный файл уже размещен в хранилище SIS, к нему добавляется обратный указатель на файл в общем хранилище. Одна из причин копирования файлов – возможность открыть файл приложением по идентификатору файла (ID). Если файл перемещается или переименовывается, его идентификатор сохраняется. Таким образом, при переименовании файла приложение будет открывать в общем хранилище SIS файл, а не ссылку на него. Недостатком этой функции является снижение производительности при копировании больших файлов между различными областями диска.

Второй важной функцией IOCTL, реализованной драйвером SIS, является SIS_MERGE_FILES, которая используется для слияния двух файлов. Это защищенная функция вызывается только анализатором SIS пользовательского режима.

Кроме определенных функций IOCTL драйвер SIS отвечает за реализацию ссылок SIS (они напоминают символьные ссылки), позволяющих приложению ссылаться на файл. При этом драйвер обеспечивает работу функций, предоставляющих данные файла из файла в общем хранилище SIS.

Анализатор SIS (SIS Groveler) отвечает за сканирование всех файлов на томе и определение дублированных файлов. Анализатор использует возможности драйвера SIS для перемещения обнаруженных дублированных файлов в общее хранилище SIS. Для обнаружения изменений в файлах применяется журнал изменений NTFS. Как только полное сканирование диска завершено, журнал изменений повышает эффективность работы анализатора и ограничивает сканирование только измененными файлами.

Служба SIS не. управляет всеми томами. При запуске SIS все тома NTFS сканируются на предмет наличия папки общего хранилища SIS. Служба подключается к томам, на которых расположена эта папка. Как уже отмечалось, папка представляет собой общее хранилище SIS, создаваемое при инсталляции этой службы.

Когда приложение открывает файл, на самом деле может открываться лишь файл-ссылка SIS, в то время как реальное содержимое файла будет получено из общего файла в хранилище SIS. Рассмотрим пример, в котором файл. ini совместно используется тремя отделами: проектным, отделом кадров и бухгалтерией. В общем хранилище будет сохранена единственная копия файла. ini, и в образах будут сохранены три ссылки на этот файл. Предположим, что в проектном отделе принято решение изменить значение параметра, сохраненного в файле. ini. Служба SIS обеспечивает изолированность других отделов от этого изменения.

Служба SIS изолирует отделы посредством копирования при закрытии, когда приложение записывает изменения в объект, который воспринимается как файл. ini для проектного отдела, и закрывает файл после внесения необходимых изменений. Причина использования операции копирования при закрытии, а не при записи, состоит в статистике, согласно которой большой процент операций записи приводит к перезаписи всего файла, а не определенного его фрагмента. Копирование при записи в такой ситуации приведет к ненужному копированию данных из существующего файла с последующей перезаписью только что скопированных данных. Если целый файл не записывается сразу, не изменившиеся фрагменты файла извлекаются из существующего общего хранилища SIS и добавляются к только что записанным фрагментам файла.

Служба SIS предоставляет API для приложений резервного копирования. Это сделано для того, чтобы все ссылки SIS не стали полноценными файлами при копировании на резервный носитель. Таким образом обеспечивается резервное копирование только одной копии данных из общего хранилища SIS с возможностью 'восстановления всех файлов ссылок и данных.

Технология управления иерархическим хранилищем (Hierarchical Storage Management – HSM) более подробно рассматривается в главе 7. Здесь же достаточно отметить, что такие приложения с поддержкой HSM могут быть созданы поверх механизма точек повторной обработки, описанного в разделе 6.5.22.3. По сути, реализация HSM от Microsoft – пример такого использования точек повторной обработки. Служба HSM переносит файлы с дисков на другие носители, оставляя вместо них файлы-заглушки с точками повторной обработки. Как только приложение открывает этот файл, механизм точек повторной обработки вызывается для незаметного извлечения данных с другого носителя.

6.6 Файловые системы для сетей хранения данных

Сети хранения данных позволяют администраторам сформировать пул ресурсов хранения сосуществующих с группой серверов, когда отдельные ресурсы подсистемы хранения можно назначать разным серверам. Для SAN необходимо, чтобы в любой момент времени только определенный сервер мог получить доступ к определенным ресурсам подсистемы хранения. Сети хранения данных предоставляют эффективный способ переназначения ресурсов подсистемы хранения данных между серверами. Чтобы лучше понять этот механизм, обратитесь к рис. 6.14.

Рис. 6.14. Использование сети хранения данных с локальной файловой системой

На рис. 6.14 демонстрируется типичная трехуровневая архитектура сети хранения данных. На верхнем уровне находятся клиенты, получающие доступ к серверам по локальной сети. Серверы подключены к коммутатору Fibre Channel. Кроме того, к коммутатору подключено несколько дисков. Диски подсистемы хранения можно рассматривать как пул дисков, состоящий из дисков D1-D4. На рис. 6.14 показан сервер 1 и диски D1 и D3, закрашенные другим цветом, так как сервер 1 получает эксклюзивный доступ к дискам D1 и D3. Сервер 2 получает эксклюзивный доступ к дискам D2 и D4.