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

Разные клиенты могут использовать различные операционные и файловые системы. Это сложная проблема сама по себе, которую различные поставщики, включая поставщиков NAS, решают с разной степенью успешности. Кроме того, эта проблема включает ряд дополнительных сложностей.

Обеспечение взаимодействия между разными способами отслеживания разрешений для учетных записей пользователей и групп, которые применяются в различных операционных системах.

Обработка семантических различий между открытием и блокировкой файла в операционных и файловых системах.

Обработка различий в соглашениях по именованию. Разные файловые системы поддерживают имена неодинаковой максимальной длины, по-разному обрабатывают регистр в именах файлов и поддерживают различные доступные символы в именах файлов.

Файловые системы поддерживают разные временные метки. Операционная система Windows NT поддерживает три временные метки для одного файла. Файловые системы UNIX обычно поддерживают только две временные метки. Даже если количество временных меток совпадает, единицы измерения времени могут различаться.

Файловые системы в гетерогенных системах могут иметь различные размеры; например, существуют 32- и 64-разрядные файловые системы. Все структуры требуют обеспечения корректного взаимодействия. В практической реализации структуры данных приходится преобразовывать в обоих направлениях, не забывая о необходимости дополнения до размерности в 4, 8, 16, 32 и 64 бит.

На исключительно высоком уровне файловые системы сетей хранения данных могут проектироваться двумя способами.

Симметричный подход, при котором каждый узел в сети хранения данных равен другим узлам и механизм синхронизации распределен по всем узлам. На данный момент симметричные файловые системы для платформы Windows недоступны в продаже.

Асимметричный подход, при котором определенный узел выступает в роли сервера метаданных и центральной точки синхронизации. Сервер метаданных отвечает за управление всеми метаданными файловой системы (например, данные о выделении дисковых кластеров). Другие серверы с файловой системой SAN обращаются к этому серверу для получения метаданных, например информации о выделении дисковых кластеров, а также идентификатора диска, идентификатора LUN и т.д. После получения метаданных серверы могут выполнять ввод-вы- вод непосредственно по сети хранения данных. Некоторые поставщики, например ADIC и ЕМС, предоставляют коммерческие продукты для платформы Windows NT, основанные на асимметричной технологии.

Рис. 6.16. Файловая система SAN с сервером метаданных

Асимметричный подход к проектированию файловой системы SAN продемонстрирован на рис. 6.16.

Клиент подключается к серверу и запрашивает данные с помощью одного из протоколов, например CIFS (см. главу 3).

Сервер обращается к серверу метаданных и получает информацию об устройстве хранения, на котором находится необходимый файл, включая информацию о конкретном блоке диска, в котором расположен файл.

Затем сервер может выполнять непосредственный ввод-вывод, используя информацию, полученную от сервера метаданных.

Некоторые поставщики реализовали файловые системы SAN для платформы Windows NT на базе асимметричной технологии. В качестве примеров можно привести линию продуктов Celerra HighRoad от компании ЕМС, продукт SANergy от компании Tivoli и продукт StorNext (ранее известный как CentraVision) от компании ADIC. Все эти системы используют сервер Windows для реализации сервера метаданных и поддержки доступа к серверу метаданных со стороны вторичных серверов Windows. Некоторые системы поддерживают изолированный сервер метаданных, а некоторые – нет. Кроме того, ряд систем поддерживают другие серверы (например, Novell, UNIX или Solaris), которые могут получать доступ к серверу метаданных.

Рис. 6.17. Стек ввода-вывода файловой системы SAN в Windows NT

Рассмотрим более подробно реализацию описанных функций в контексте стека ввода-вывода Windows NT.

На рис. 6.17 показан стек сетевого ввода-вывода Windows NT и локального хранилища (на основе моделей драйверов Storport и SCSIPort). Драйвер фильтрации файловой системы SAN (закрашенный на рисунке другим цветом) находится уровнем выше сетевой файловой системы в целом и Мини- перенаправителя CIFS в частности. Драйвер фильтрации перехватывает запросы на открытие, закрытие, создание и удаление файлов и позволяет им перемещаться по пути стандартного стека сетевой файловой системы. Перехват запросов используется для регистрации процедуры завершения. Для всех успешно открытых файлов драйвер фильтрации получает информацию о точной дорожке, секторе и блоке диска, в которых расположен файл.

Такая процедура выполняется для всех больших файлов. Некоторые системы отказываются от выполнения этой процедуры для небольших фай-

лов, поскольку служебные издержки операции чтения/записи на нескольких секторах и операция получения информации о дорожке/секторе диска для небольших файлов совпадают. Таким образом, все операции чтения и записи, которые не требуют манипуляций с метаданными файловой системы, обрабатываются непосредственно на уровне блоков между сервером и диском подсистемы хранения.

Недостаток использования централизованного сервера метаданных состоит в потенциальном превращении сервера в проблемный компонент и единственную точку отказа. Некоторые поставщики предоставляют возможность создания резервного сервера метаданных, который начинает работу в случае отказа основного сервера. С другой стороны, сервер метаданных – это единственный сервер, кэширующий метаданные, что позволяет избежать их ввода-вывода в пределах всего кластера.

6.7 Сложности практической реализации

В Windows 2000 впервые появилась поддержка динамических дисков. Следует обратить внимание на процесс улучшения поддержки динамических дисков компанией Microsoft, что понадобится при установке системы и предустановке дисков независимыми производителями компьютеров.

Архитектура точек повторной обработки должна заинтересовать независимых производителей программного обеспечения. Персонал отделов информационных технологий должен обратить пристальное внимание на поддержку этой архитектуры поставщиками решений HSM.

Отметим, что на данный момент ни один поставщик не разрабатывает и не продает файловую систему для платформы Windows NT (кроме, естественно, самой Microsoft). Но в будущем ситуация может измениться.

6.8 Резюме

Вместе с выходами новых версий Windows NT демонстрирует расширение поддержки новых технологий хранения. В Windows 2000 предоставляется поддержка динамических дисков, позволяющих интерактивно управлять томами файловых систем, не прерывая при этом доступа приложений к ресурсам тома.

Файловая система NTFS обладает богатыми возможностями, которые были расширены с выходом Windows 2000. Теперь тома NTFS можно шифровать, предотвращая несанкционированный доступ даже средствами других операционных систем. Еще одной особенностью является журнал изменений, который позволяет приложениям хранения, например агентам репликации или приложениям HSM, быстро и эффективно идентифицировать изменившиеся файлы и каталоги. Файловая система NTFS в Windows 2000 предоставляет поддержку точек повторной обработки, которые являются основой реализации HSM, символьных ссылок, точек монтирования томов и службы SIS.

Файловые системы SAN предоставляют определенные преимущества при работе в сетях хранения данных. Некоторые поставщики реализовали файловые системы сетей хранения данных в среде Windows NT, применив подход с централизованным сервером метаданных.

Глава 7 Управление хранилищем данных

Эффективное управление хранилищами данных в сфере современных информационных технологий играет все более важную роль. Основные проблемы перечислены далее.

Увеличение объемов хранения требует расширения административного штата, даже несмотря на то, что на одного администратора возлагается обслуживание все большего количества единиц хранения данных. Значительное сокращение стоимости дисковых хранилищ (особенно дисков начального уровня) также приводит к увеличению подсистем хранения, используемых в компаниях.

Требования к времени простоя современных подсистем хранения постоянно ужесточаются.

Рабочее окружение. развивается от поставщика, предлагающего систему высокого уровня для больших корпораций, к поставщикам набора операционных систем и подсистем хранения, внедряемых в более мелких корпоративных средах. Проблему составляют требования к минимизации стоимости и многочисленные закрытые системы управления, предлагаемые разными поставщиками.