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

Читателям, знакомым с UNIX, давно известно, что в Windows отсутствует эквивалент таблицы монтирования UNIX. Таким образом, Windows стремится монтировать каждый обнаруженный том. Если файловая система тома не распознается, владение томом принимает на себя «чистая» файловая система. Перед подключением сервера под управлением Windows к сети хранения данных администратору следует внимательно настроить маскировку LUN, зонирование и другие методы управления, чтобы сервер под управлением Windows воспринимал только единицы хранилища, доступ к которым разрешен (и принадлежащие этому серверу). В Windows Server 2003 эта ситуация изменилась.

Компания Microsoft изменила драйвер диспетчера монтирования (он рассматривается в главе 6), улучшив поддержку среды SAN. В частности, драйвер диспетчера монтирования может быть настроен на монтирование только тех томов, которые монтировались ранее, тогда как все новые тома будут игнорироваться. Самый простой способ управления параметрами конфигурации – использование утилиты командной строки mountvol.

10.3.7 Создание приложений SAN

В Windows Server 2003 существует ряд возможностей, которые позволяют независимым производителям программного обеспечения создавать эффективные приложения для управления хранилищами в йреде SAN. Некоторые из них описаны далее.

ш Можно монтировать тома только для чтения.

Приложения могут использовать новые API, которые вместе со службой теневого копирования томов позволяют приложениям выполнять чтение указанного моментального снимка тома. Таким образом, независимые производители аппаратного обеспечения имеют возможность создавать приложения, использующие многоуровневые зеркала и проверяющие целостность данных.

Новый API позволяет приложениям указывать действительную длину файла. Таким образом, независимые производители программного обеспечения могут создавать распределенную файловую систему, а также приложения резервного копирования и восстановления, записывающие копии уровня блоков на диск и затем устанавливающие действительную длину файла.

Администраторы могут управлять томами с использованием привилегий безопасности более низкого уровня.

Добавлены новые интерфейсы, которые позволяют создателям драйверов фильтрации увеличивать функциональность управления. Создатели драйверов фильтрации файловых систем могут также использовать улучшенное управление «кучей» памяти (heap) и процедуры управления объектами устройств, а также новые процедуры управления безопасностью. Кроме того, предоставляются новые интерфейсы управления томами.

10.3.8 Улучшения NTFS

В Windows Server 2003 в файловую систему NTFS были внесены существенные изменения:

производительность NTFS выросла на 10–15%;

значительно расширились возможности API, отвечающего за дефраг- ментацию;

NTFS стала поддерживать монтирование томов в режиме только для чтения;

усилены списки управления доступом, принятые по умолчанию, что позволило обеспечить большую безопасность.

10.3.9 Улучшение дефрагментации

В Windows Server 2003 используется интерфейс дефрагментации, который поддерживается подсистемой ввода-вывода Windows в целом и NTFS в частности. Вот некоторые из улучшений системы дефрагментации:

поддерживается дефрагментация главной таблицы файлов NTFS (MFT), перемещение записей MFT, даже если файл, соответствующий записи в MFT, открыт другим приложением;

шифрованные файлы могут дефрагментироваться без открытия и чтения, что позволяет усилить безопасность;

несжатые файлы дефрагментируются по границе дисковых кластеров, а не по границе страницы памяти;

файловая система NTFS поддерживает дефрагментацию файлов, даже если размер кластера превышает 4 Кбайт;

файловая система NTFS поддерживает дефрагментацию не только неименованных потоков данных, но и точек повторной обработки и атрибутов файлов.

10.3.10 Улучшения EFS

Шифрованная файловая система была впервые представлена в Windows 2000 и существенно улучшена в Windows Server 2003. Далее описываются основные нововведения.

В Windows Server 2003 с помощью EFS поддерживается доступ нескольких пользователей к одному файлу. Шифрованная файловая система применяет симметричный алгоритм шифрования (один и тот же ключ используется для шифрации и дешифрации); симметричный ключ шифруется асимметричным ключом. В частности, симметричный ключ шифруется открытым ключом пользователя и сохраняется в том же файле. В Windows Server 2003 допускается хранение в файле нескольких копий симметричного ключа, зашифрованных открытыми ключами различных пользователей.

Поддерживается полная проверка по списку отозванных пользовательских сертификатов. Это позволяет ограничить доступ тем пользователям, которые ранее имели доступ к файлам.

Поддерживается большее количество алгоритмов шифрования. Для этого применяются поставщики служб шифрования.

Допустимо сквозное шифрование поверх WebDAV. В Windows 2000 перед передачей по сети через интерфейс WebDAV содержимое файлов расшифровывалось. В Windows Server 2003 дешифрация проводится локально на клиенте.

Допускается. хранение в зашифрованном виде автономных файлов. В Windows 2000 шифрование кэша автономных файлов не поддерживалось.

Шифрованные файлы могут сохраняться в Web-папке.

10.3.11 Службы RSS

Системой управления иерархическим хранилищем (HSM), поддерживаемой службами RSS в Windows 2000, в качестве вторичного носителя допускалось использование только накопителя на магнитной ленте (служба RSM в Windows 2000 поддерживает и другие носители, например оптические накопители, ленточные магазины и автоматы). В Windows Server 2003 предоставляется поддержка и других носителей для HSM.

10.3.12 Улучшение процесса загрузки

Операционные системы Windows ХР и Windows Server 2003 оптимизированы для сокращения времени их загрузки. Считывая файлы с диска загрузчик (ntldr) использует по одной операции ввода-вывода на файл. Кроме того, операционная система перекрывает ввод-вывод данных на диск инициализацией устройств, а также откладывает инициализацию системных процессов и служб, которые не важны в процессе загрузки.

10.3.13 Улучшение программы CHKDSK

Повышению. надежности Windows 2000 способствовало сокращение количества ситуаций, при которых необходим запуск утилиты CHKDSK. Кроме того, сокращено время, необходимое CHKDSK для завершения работы. Эта же тенденция сохранилась и в Windows Server 20,03. Во время проведения теста с тремя миллионами файлов завершение работы утилиты CHKDSK на сервере под управлением Windows Server 2003 заняло в 12 раз меньше времени, чем на сервере под управлением Windows 2000.

10.3.14 Улучшение кэширования

В Windows ХР тесты производительности ввода-вывода показали, что скорость обмена данными с дисками SCSI намного ниже аналогичных показателей в Windows 2000. И это связано с очень интересной проблемой.

Операционная система и производители жестких дисков поддерживают функции кэширования для повышения производительности и пропускной способности подсистемы ввода-вывода. В Windows NT существует диспетчер кэша, который предоставляет эти функции всем файловыми системам. Кроме того, некоторые жесткие диски также обеспечены быстродействующей кэш-памятью. Хотя кэширование и позволяет повысить быстродействие, данные записываются в кэш, а не на носитель. Если данные не будут вовремя перенесены из кэша на носитель, они могут быть потеряны. Чтобы предоставить приложениям возможность управлять кэшем, Windows NT поддерживает описанные ниже операции.

Приложение может указать параметр FILE_FLAG_WRITE_THROUGH при вызове функции CreateFile; это говорит о запрете завершения операции записи до записи данных на диск. От драйверов Windows NT ожидается передача этой функции устройствам хранения с помощью флага SCSI Force Unit Access (FUA). С помощью флага FUA, определенного в стандартах SCSI, кэширование отключается для отдельных операций ввода-вывода.

Приложение может указать параметр FILE_FLAG_N0_BUFFERING при вызове функции CreateFile, что указывает на запрет кэширования на уровне файловой системы.

■ Приложение может использовать функцию FlushFileBuf f ers для сброса всех данных открытого дескриптора файла из системного кэша и отправки жесткому диску сигнала о необходимости обнуления собственного кэша. Обратите внимание: вопреки названию функции, сбрасываются все данные, находящиеся в кэше жесткого диска.

Проблема заключается в том, что операционная система некорректно обрабатывала запросы приложений на отказ от кэширования и Windows Server 2003 стала первой системой семейства Windows, которая полноценно работает с запросами сквозной записи. Это означает, что показатели производительности Windows NT 4.0 и Windows 2000 были искусственно завышены. Кроме того, некоторые администраторы применяли утилиту настройки от производителя хранилища данных, которая позволяла отключать кэш накопителя. Но в этом случае существуют и другие сложности, описанные далее.