Серверные технологии хранения данных в среде Windows® 2000 Windows® Server 2003

Обратите внимание: в Windows NT для выдачи команд SCSI приложения используют промежуточный интерфейс (DeviceloControl с параметром IoControlCode, равным IOCTOL_SCSI_PASS__THROUGH или IOCTL_SCSI_PASS_ THROUGH_DIRECT).

5.4 Утилита резервного копирования Windows 2000

В составе Windows 2000 поставляется программа резервного копирования, которая на самом деле представляет собой облегченную версию программы VERITAS Backup Exec. Встроенная утилита резервного копирования интегрирована с другими компонентами операционной системы, например с шифрованной файловой системой и интерфейсом управления иерархическим хранилищем. Утилита резервного копирования поддерживает резервное копирование и восстановление EFS в Windows 2000. Более подробная информация представлена в главе 6. Кроме того, утилита поддерживает работу с менеджером RSM – Removable Storage Manager (см. главу 7). Менеджер предоставляет поддержку операций, необходимых для резервного копирования:

инвентаризацию носителей, загруженных в библиотеку ленточных библиотек;

загрузку и извлечение носителей из ленточных библиотек;

предоставление безопасного доступа и обеспечение целостности данных на смонтированном носителе;

выполнение обслуживающих функций для управления носителями и ленточной библиотекой, например очистка ленточного привода или библиотеки носителей.

Полнофункциональные утилиты резервного копирования предоставляют возможности, которые не поддерживаются описываемой утилитой Windows 2000. Вот некоторые из этих возможностей:

агенты резервного копирования для приложений уровня предприятия, например серверов SQL и IIS;

поддержка резервного копирования открытых файлов;

повышенное быстродействие;

централизованное управление, включая централизованную базу данных с каталогом и управляющим программным обеспечением для всех устройств и каталогов резервного копирования;

поддержка команды Extended Сору и агентов перемещения данных других поставщиков.

Обратите внимание, что утилита резервного копирования в Windows Server 2003 поддерживает копирование открытых файлов, так как резервирование выполняется на основе моментальных снимков.

5.5 Технологии создания моментальных снимков тома

Моментальный снимок (snapshot) – это целостная копия состояния тома в определенный момент времени. Под целостностью в данном случае подразумевается возможность для приложений обработать данные, хранящиеся в снимке; например, сервер Microsoft Exchange воспринимает данные как действительное хранилище Exchange, а сервер Microsoft SQL – как реальную базу данных SQL. Рассматриваемый в этом случае набор данных в дальнейшем будет именоваться логическим томом.

Моментальные снимки набирают популярность и используются по ряду различных причин.

Резервное копирование клонированного тома, созданного с помощью технологии моментального снимка, в то время пока основной том используется приложениями. Именно для этого компания Microsoft создала службу теневого копирования томов в Windows ХР. Служба (в определенный момент времени) используется для создания образа оригинального тома (при наличии свободного дискового пространства). Этот образ применяется затем для операций резервного копирования.

Создание образа активных данных, в котором поддерживается поиск.

Создание образа активных данных для тестирования новой версии приложения в «реальном» окружении.

Создание образа активных данных для последующего восстановления системы после сбоев в работе.

Как же создается моментальный снимок тома? Для этого существует несколько способов, каждый из которых представляет собой вариант дублирования операций записи. Единственное отличие между ними состоит в том, где именно проводится дублирование. Существует четыре возможных уровня.

Уровень аппаратного обеспечения. Первый очевидный способ создания моментального снимка тома заключается в зеркальном отражении тома на уровне аппаратного обеспечения с последующим разделением зеркала. При использовании простого аппаратного обеспечения и программных томов, каждая операция записи преобразуется в две операции: для оригинального тома и для зеркала. Этот подход требует большого объема ресурсов, так как обе операции записи должны быть завершены до отправки результата записи. Кроме того, необходимо обеспечить обработку ошибок записи. Преимуществом такого подхода, несмотря на требовательность к ресурсам, является значительная скорость разбития зеркала для создания моментального снимка тома. Высокая скорость и надежность зеркального отражения с помощью аппаратного обеспечения связана с определенными накладными расходами: основную часть составляет стоимость жестких дисков для дублирования записи. При использовании дорогих подсистем хранения для каждой дорожки хранится большой объем метаданных, так как вместо разделения самих записей, после разбивки зеркала записи отслеживаются через метаданные. Более того, дорогие подсистемы хранения не задерживают зеркальные записи, так как записи считаются завершенными, как только необходимые данные попадают в кэш подсистемы хранения.

Уровень над файловой системой. Второй способ создания моментального снимка тома в операционных системах семейства Windows Server заключается в создании драйвера фильтрации файловой системы, который размещен над драйвером файловой системы, например NTFS или FAT. Драйвер фильтрации файловой системы дублирует каждый пакет IRP (пакет запроса ввода-вывода), который передается драйверу файловой системы. Этот процесс довольно сложен и не может использовать преимущества технологии моментальных снимков, которая предоставляется аппаратным обеспечением. В качестве примера программ, внедряющих фильтры над NTFS, можно указать Open File Manager компании St. Bernard, Vinca (теперь LEGATO) Open File Manager и Open File Agent компании Cheyenne. Обратите внимание, что не каждая программа поддерживает технологию моментальных снимков.

Рис. 5.7. Моментальные снимки по методу копирования при записи

Уровень непосредственно файловой системы. Переместившись ниже по стеку драйверов, можно реализовать третий способ создания моментальных снимков на уровне файловой системы, такой, как WAFL (Write Anywhere File Layout) и Linux SnapFS. Очевидно, что в данном случае речь не идет о Windows NT. Создание файловой системы – достаточно сложный процесс, а создание технологии моментальных снимков на уровне файловой системы еще больше его усложняет. В результате файловые системы, реализованные в Windows NT, не поддерживают моментальных снимков.

Уровень ниже файловой системы. Четвертый способ – использование драйвера фильтрации ниже файловой системы для реализации технологии копирования при записи. Основная идея состоит в том, чтобы логические блоки, в которые приложение вносит изменения, сначала записывались во вторичное хранилище и только потом – на жесткие диски. Этот принцип демонстрируется на рис. 5.7. Описываемая технология также называется дифференциальным моментальным снимком, поскольку сохраняются только измененные файлы (полное зеркальное отражение тома не проводится).

5.6 Служба теневого копирования томов в Windows ХР и Windows Server 2003

В Windows ХР и Windows Server 2003 компания Microsoft реализовала службу теневого копирования. Таким образом, предоставляется инфраструктура, позволяющая создавать целостные копии дисковых томов в заранее определенный момент времени. По юридическим причинам Microsoft решила назвать эту технологию теневым копированием томов (volume shadow copy), что на самом деле не отличается от более популярного термина – моментальные снимки. Служба теневого копирования томов реализована в драйвере, который называется volsnap. sys и находится ниже уровня файловой системы.