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

Эти системы довольно успешно работают, однако со временем стали очевидными некоторые их недостатки.

Конфигурация может быть сложной и запутанной, так как системы не полностью интегрированы с подсистемой РпР, поэтому динамический поиск не обеспечивается.

Системы не поддерживают взаимодействия с системами других производителей. Иными словами, если определенный сервер Windows работает с системой от одного првизводителя, на тот же сервер Windows невозможно установить систему других производителей.

Компания ЕМС разработала технологию сохранения целостности данных и балансировки нагрузки для Windows NT. На рис. 9.11 показана соответствующая архитектура.

В отличие от других архитектур, в архитектуре ЕМС драйвер фильтрации размещается между диспетчером томов и драйвером класса порта SCSI- Port или RAID. Для каждого существующего логического тома перечисляется N логических томов, где N – число независимых маршрутов доступа к устройству.

Для каждого устройства, имеющего N независимых маршрутов доступа, Windows NT обнаружит N логических устройств. Если ввод-вывод будет осуществляться через все маршруты одновременно, данные могут быть повреждены. Таким образом, система PowerPath отключает N-1 таких устройств, доступ и управление вводом-выводом для которых будут невозможны. Утилита администрирования с графическим интерфейсом отображает одно активное устройство и N-1 устройств выделены серым цветом, которым отмечаются неактивные устройства. От администратора требуется серьезно продумать конфигурацию, особенно, если необходимо обеспечить безопасность путем ограничениячадаптеров шины, имеющих доступ к устройству. Подобную схему безопасности можно внедрить с помощью системы ЕМС Symmetrix, посредством которой администратор укажет имя WWN адаптеров шины, имеющих доступ к определенным LUN на компьютере с установленной ЕМС Symmetrix.

Администратор имеет возможность указать политику балансировки нагрузки. Ниже приводится описание возможных политик.

Запросы на ввод-вывод распределяются по всем маршрутам по очереди.

Следующий запрос ввода-вывода отправляется по тому маршруту, на котором в очереди размещено меньшее количество запросов.

Следующий запрос ввода-вывода отправляется по тому маршруту, на котором в очереди находится меньше блоков.

Рис. 9.11. Архитектура EMC PowerPath

■ Используется режим оптимизации EMC Symmetrix, при котором следующий запрос ввода-вывода отправляется по маршруту с наименьшим ожидаемым временем завершения.

Компания HP (Compaq) предлагает систему группового ввода-вывода SecurePath для Windows NT, которая поддерживает сохранение целостности данных и балансировку нагрузки. Реализации этой системы-для Windows NT 4.0 и Windows 2000 несколько различаются.

На рис. 9.12 показана архитектура HP (Compaq) SecurePath для Windows 2000. Архитектура включает в себя драйвер фильтрации блочного устройства хранения, который расположен над драйвером порта (SCSIPort или Storport) и под драйвером класса диска. Служба пользовательского режима и приложения пользовательского режима формируют оставшиеся фрагменты головоломки, которые принимают участие в администрировании и отправке уведомлений.

Рис. 9.12. Архитектура HP (Compaq) SecurePath для Windows 2000

В Windows NT 4.0 технология HP (Compaq) SecurePath требует использования драйвера класса диска, который создан компанией HP и называется HSZDisk (рис. 9.13). Кроме того, предоставляется и драйвер фильтрации.

В Windows 2000 сохранение целостности и балансировка нагрузки обеспечиваются драйвером фильтрации Raidisk от компании HP. В Windows 2000 драйвер класса диска, предоставленный компанией Microsoft, не заменяется другими драйверами. Драйвер Raidisk обеспечивает:

сохранение целостности данных;

балансировку нагрузки (для некластерного системного окружения);

восстановление целостности после исправления отказавшей системы;

проверку маршрута к томам хранилищ.

Служба пользовательского режима SecurePath для Windows NT предоставляет возможности по администрированию и взаимодействует с драйвером фильтрации SecurePath с помощью закрытых кодов управления вводом- выводом (IOCTL).

Рис. 9.13. Архитектура HP (Compaq) SecurePath для Windows NT 4.0

Эта технология обеспечивает динамическую балансировку нагрузки и автоматическое сохранение целостности данных ввода-вывода для Windows NT. Как показано на рис. 9.14, компания HP реализовала систему AutoPath с помощью драйвера фильтрации, размещенного между драйвером класса диска и драйвером порта.

Балансировка нагрузки AutoPath выполняется в соответствии с политикой, установленной администратором. Возможные политики перечислены ниже.

Круговой доступ (round-robin), в котором данные ввода-вывода распределяются по всем маршрутам.

Отсутствие балансировки нагрузки; при этом данные ввода-вывода для определенного устройства хранения статически отправляются по выбранному администратором маршруту.

Данные ввода-вывода отправляются на маршрут, который имеет самую короткую очередь ожидающих запросов.

Рис. 9.14. Архитектура AutoPath

Данные ввода-вывода отправляются на маршрут, который имеет наименьший объем данных, ожидающих ввода-вывода.

Данные ввода-вывода отправляются на маршрут, который обеспечит наименьшее время обслуживания. Время рассчитывается в виде суммы всех запросов, находящихся в очереди. Данные ввода-вывода направляются по маршруту с наименьшей суммой.

9.4 Локальное и удаленное зеркальное отражение

Зеркальное отражение уже упоминалось в разделе 9.1, но подробно не рассматривалось. Зеркальное отражение представляет собой процесс создания дубликата доступных данных, что позволяет обеспечить доступность данных при отказе в работе основного хранилища.

К популярным причинам использования зеркального отражения относятся следующие:

предоставление метода восстановления данных после различных неисправностей;

распределение нагрузки или самих данных;

обеспечение отказоустойчивости;

Рис. 9.15. Зеркальное отражение на уровне приложения

использование вторичного тома для создания хранилища данных, резервного копирования или тестирования с помощью реальных данных.

Зеркальное отражение может быть локальным или удаленным. Локальное отражение выполняется на нескольких уровнях.

На уровне приложения серверного узла. Приложение выдает два идентичных запроса на запись, предназначенные различным дискам (рис. 9.15).

На уровне программного массива RAID. Приложение выдает единственный запрос на запись. Программный массив RAID, реализованный в драйвере диспетчера тома, преобразует единственный запрос в две идентичные операции записи (рис. 9.16).

На уровне адаптера шины. Приложение выдает единственный запрос на запись, который преобразуется в два идентичных запроса на запись на уровне адаптера шины, установленного на сервере (рис. 9.17).

ш На уровне контроллера хранилища. Такой тип зеркального отражения выполняется внутри подсистемы хранения (рис. 9.18).

Все эти методы относятся только к локальному отражению, имеющему ряд недостатков. Шина имеет ограничение на длину; например, устройства SCSI могут находиться друг от друга на расстоянии не далее нескольких десятков футов. Конечно, для разнесения устройств на большее расстояние можно воспользоваться SAN на базе Fibre Channel. С другой стороны, репликацию можно провести с помощью средств как источника, так и точки назначения данных (рис. 9.19).

Рис. 9.17. Зеркальное отражение на уровне адаптера шины

Такой подход предоставляет весьма интересные возможности, например:

выполнение синхронной или асинхронной репликации;

ш выполнение двунаправленной репликации, повышающей эффективность и позволяющей серверам дублировать друг друга;

восстановление после ошибок и тестирование контрольных точек.

Рис. 9.19. Удаленное зеркальное отражение с помощью средств обеих точек репликации

Репликация может выполняться на уровне блоков дисков (другими словами, уровнем ниже файловой системы) или средствами драйвера фильтрации файловой системы, который может реплицировать файлы и каталоги.

Существует синхронная и асинхронная репликация. При синхронной репликации операция записи выполняется на обоих узлах (на источнике и вторичном узле, на который выполняется репликация), при этом от обоих серве-