Службы NDMP взаимодействуют друг с другом с помощью интерфейсов NDMP. В результате устанавливается сеанс NDMP, который называется управляющим сеансом, если используется для получения управления над операцией резервного копирования или восстановления, либо сеансом данных, если используется для передачи файловой системы или данных тома (включая метаданные). Между каждой службой NDMP и агентом перемещения данных существует только один сеанс. Сеансы управления всегда создаются на основе протокола TCP/IP; потоки данных могут передаваться по протоколу TCP/IP или по сетям хранения данных. Даже несмотря на возможность передачи данных по сетям хранения данных, использование протокола TCP/IP для сеансов управления требует наличия локальной сети. Потоки данных могут проходить между агентом перемещения данных и службой NDMP или непосредственно между двумя службами NDMP.
Агент перемещения данных и службы могут быть распределены на два или более компьютеров. На рис. 5.10 показан NDMP и работа двух компьютеров. Агент перемещения данных NDMP связывается с сервером NDMP и управляет перемещением данных с первичного на вторичный носитель. Сеансы данных устанавливаются между сервером NDMP, источником данных и точкой назначения данных.
На рис. 5.11 представлена концептуальная реализация протокола NDMP в Windows NT. Агент перемещения данных NDMP устанавливает два сеанса управления NDMP, по одному с каждым сервером NDMP. Данные передаются непосредственно между двумя серверами NDMP, а не «перетаскиваются» с одного сервера NDMP к агенту перемещения данных NDMP и оттуда к другому серверу NDMP.
Рис. 5.10. Архитектура NDMP
Рис. 5.11. Концептуальная реализация NDMP в Windows NT
5.9 Сложности практической реализации
Дорогостоящие подсистемы хранения, которые могут отслеживать метаданные для каждого сектора, позволяют намного эффективнее выполнять операции резервного копирования и восстановления, так как изменения отслеживаются очень точно и операции резервного копирования затрагивают изменившиеся данные.
Для обеспечения целостности моментального снимка в контексте приложения важно, чтобы операционная система (включая файловые системы) и приложение принимали участие в чистке кэша и временной приостановке операций записи на время создания моментального снимка. Служба теневого копирования томов, которая поставляется в составе Windows Server 2003, обеспечивает поддержку со стороны операционной системы и файловых систем, а также делает доступной архитектуру поддержки со стороны приложений. Эта архитектура используется такими важными приложениями, как Microsoft Exchange и Microsoft SQL Server.
Остается подождать и посмотреть, как остальные поставщики программного обеспечения будут поддерживать архитектуру теневого копирования томов.
Операции резервного копирования эволюционировали с точки зрения требований пользователей и технологий, применяемых для резервирования данных. В последнее время требуется все более частое резервирование информации, причем без нарушения доступа приложений к диску. Операции резервного копирования прошли путь от изолированного резервного копирования до резервного копирования, выполняемого по локальной сети и в сетях хранения данных. Одной из проблем, решение которой требовалось от приложений резервного копирования, было копирование открытых файлов, доступ к которым осуществляется работающими приложениями.
Кроме того, приложения для резервного копирования должны обрабатывать множество API, специфических для различных версий приложений и операционных систем. Еще одна тенденция состоит в резервировании «с диска на диск» с помощью операции создания моментального снимка. Резервное копирование на магнитную ленту превращается во вторичную операцию, которая подразумевает копирование данных с моментального снимка тома.
Служба теневого копирования томов Windows предоставляет эффективный способ создания моментальных снимков. Архитектура содержит все необходимые компоненты, включая основные приложения, например базы данных и серверы передачи сообщений, которые принимают участие в создании моментальных снимков. Компания Microsoft только предоставляет инфраструктуру для создания моментальных снимков. Производители программного обеспечения могут использовать эту инфраструктуру для генерации приложений, поддерживающих создание нескольких моментальных снимков и управление ими.
Созданный моментальный снимок можно использовать для резервного копирования данных. Чтобы выполнить резервирование, можно воспользоваться стандартным протоколом, например NDMP.
Файловая система обеспечивает работу важнейших функций; основные из них перечислены ниже.
Поддержка целостности данных и предоставление пользователю необходимых возможностей для создания, удаления, чтения и записи файлов.
Предоставление высокой пропускной способности и производительности с сохранением устойчивости к ошибкам файловой системы и аппаратного обеспечения.
Поддержка различных устройств, например жестких дисков и сменных дисков, у каждого из которых разные объемы и производительность.
Предоставление уровня абстракции, позволяющего изолировать приложения от физических характеристик устройства хранения и конкретного местоположения необходимых данных на физическом носителе. Приложения обрабатывают файлы в качестве линейной последовательности байтов и существуют в рамках этой последовательности, произвольно проводя чтение и запись данных.
Предоставление уровня абстракции, который позволяет приложениям организовывать файлы в иерархии, например в каталоги, содержащие файлы и другие каталоги. На практике иерархия – сугубо логическая структура, поддерживаемая файловой системой, так как все данные размещены в случайных кластерах диска.
Предоставление уровня безопасности для данных; например, файловая система NTFS принудительно требует проверки прав доступа к определенным ресурсам, например файлам, каталогам и томам.
Поддержка параллельного доступа, т.е. работы нескольких пользователей и обработки одновременных запросов на ввод-вывод от каждого пользователя. Кроме того, предоставляется служба индексирования и блокировок, которая позволяет операции ввода-вывода от какого-либо пользователя получить в исключительное владение определенный файл или область файла. Кроме того, файловая система должна восстанавливаться после отказов в работе приложений, которые приняли во владение такие ресурсы файловой системы, как блокированный фрагмент файла.
Файловые системы существуют не сами по себе, а размещены на каких- либо носителях. Хотя оптические носители (компакт-диски и DVD) также имеют файловые системы, в этой книге рассматриваются корпоративные подсистемы хранения данных на базе Windows, которые обычно основаны на жестких дисках. Таким образом, основное внимание в этой главе уделяется организации работы жестких дисков в Windows NT. В первой части главы объясняются такие понятия, как базовые и динамические диски Windows NT, их взаимодействие с разделами и томами.
После этого обсуждаются особенности работы NTFS, рассматриваются важные внутренние структуры данных, например главная таблица файлов (MFT), а также такие функции, как сжатие данных, журнал изменений, отслеживание связей, точки повторной обработки и шифрованная файловая система (EFS).
В последней части главы описываются файловые системы, применяемые в сетях хранения данных, их преимущества и. технические проблемы, возникающие при создании файловой системы для сети хранения данных. Кроме того, представлены технологии некоторых конкретных производителей.
6.1 Диски, разделы и тома
Термин диск используется при описании такого физического носителя, как накопитель IDE или SCSI, а также сменных носителей, например накопителей USB, компакт-дисков и DVD. Логически диск состоит из кластеров, которые характеризуются размером, например 512, 1024, 4096 байт. Термин диск всегда используется при ссылке на физический объект, который можно увидеть и взять в руки. С другой стороны, термины раздел и том, которые описываются в следующих абзацах, представляют собой логические концепции.
В контексте администрирования некоторые диски (но не все)[10] могут быть разделены на несколько логических областей, которые называются разделами (partitions). Каждый раздел может содержать указанный объем данных, и это значение представляет собой интегральное количество кластерных единиц. Например, диск объемом 80 Гбайт может быть разбит на два раздела, один из которых предназначен для установки файловой системы и системных утилит, а второй – для хранения пользовательских данных. Еще одна причина выделения небольшого раздела на корпоративных сервера^ связана с установкой диагностических утилит.
