34. Основные принципы обеспечения высокой надежности и эффективности работы файловых серверов

Для повышения надежности файловых серверов применяются следующие методы:

1) зеркальные диски

2) зеркальные контроллеры

Дуплексирование дисковых контроллеров аналогично дуплексированию дисков с той разницей, что дублируются и диски, и контроллеры и коммуникации между ними. Дуплексирование контроллеров для двух внешних дисковых стоек позволяет защититься даже от отказа электропитания одной из стоек. Если одна из компонент на первичном канале отказывает, то обслуживание поступающих запросов выполняется вторичным каналом. Дуплексирование контроллеров выполняет следующие функции: Данные дублируются на двух отдельных каналах поэтому этот метод быстрее, чем использование зеркальных дисков; При чтении данных выбирается канал, на котором данные прочитаются быстрее; Эффективно расходуется только 50% дискового пространства. Использование зеркальных контроллеров является дорогим методом.

1) Redundant Array of Inexpensive [or Independent] Disks (RAID 4) - дисковый массив (матрица), избыточный массив недорогих дисков (досл.). Метод восстановления ошибок жёсткого диска, основанный на том, что два или более жёстких дисков работают параллельно. Каждый диск содержит лишь часть данных, необходимых для воссоздания целостного набора данных. Данные «расщепляются» для записи на каждый отдельный диск и сопровождаются дополнительными битами для коррекции ошибок. Если происходит сбой в работе одного из дисков, данные можно восстановить на новом диске, используя содержание других дисков массива.

2) RAID 5. Отказоустойчивый массив независимых дисков с распределенной четностью (Independent Data disks with distributed parity blocks). Этот уровень похож на RAID 4, но в отличие от предыдущего четность распределяется циклически по всем дискам массива. Это изменение позволяет увеличить производительность записи небольших объемов данных в многозадачных системах. Если операции записи спланировать должным образом, то, возможно, параллельно обрабатывать до N/2 блоков, где N - число дисков в группе. Преимущества: высокая скорость записи данных; достаточно высокая скорость чтения данных; высокая производительность при большой интенсивности запросов чтения/записи данных; малые накладные расходы для реализации избыточности.

Недостатки: скорость чтения данных ниже, чем в RAID 4; низкая скорость чтения/записи данных малого объема при единичных запросах; достаточно сложная реализация; сложное восстановление данных.

3) Зеркальный сервер. Серверы синхронизируют друг друга. За счет зеркалирования серверов обеспечивается избыточность системы и позволяет в любой момент произвести переключение на резервный сервер в случае отказа оборудования или ПО основного сервера.

4) Динамическая маркировка дефектных блоков (Hot Fix) - это технология повышения отказоустойчивости диска, при которой если при операции записи данных на диск происходит сбой, то данный сектор диска маркируется как дефектный и данные направляются на другой участок диска, который называется областью переназначения - redirection area.

Повышение производительности.

1) Кэширование диска. Вся оперативная память, оставшаяся после загрузки ОС и дополнительных модулей, используется для кэширования диска, что, файлам при соответствующих размерах оперативной памяти, естественно, существенно повышает скорость.

2) Кэширование файлов. В NetWare для достижения высокой произв-ти файловой системы реализован обширный динамический кэш файлов в оперативной памяти. Этот кэш построен на блочной основе. Когда приложение читает или пишет в файл, NetWare копирует нужные блоки данных файла в кэш (если они не находятся уже там). Когда файловая кэш-память полностью заполняется, NetWare выполняет процедуру выгрузки в соответствии с алгоритмом "наименее используемый в последнее время" (Least Recently Used, LRU).

3) Элеваторный поиск (elevator seeking). В ОС NetWare предусмотрен отдельный процесс чтения с диска, который считывает данные с жестких дисков сервера и размещает их в кэш-буферах. Этот процесс сортирует поступающие запросы на чтение и располагает их в порядке приоритетов, в зависимости от текущего положения головок дисковода. Этот оптимизирует перемещение головок и в результате позволяет значительно увеличить пропускную способность дисковой подсистемы при большой интенсивности запросов

- Поддержка средств управления сетями – протокола управления SNMP, баз данных управляющей информации MIB.

Мост (bridge), а также его быстродействующий функциональный аналог - коммутатор (switching hub), делит общую среду передачи данных на логические сегменты. При поступлении кадра на к-л из портов мост/коммутатор повторяет этот кадр на том порту, к кот.подключен сегмент, содержащий компьютер-адресат. Мост в каждый момент времени может осуществлять передачу кадров только между одной парой портов, передает кадры последовательно. Мосты используются только для связи локальных сетей с глобальными, то есть как средства удаленного доступа.

Дополнительные возможности :

— Трансляция протоколов канального уровня:Ethernet в FDDI, Fast Ethernet в Token Ring и т.п.

—Поддержка алгоритма Spanning Tree - автоматически определяется древовидная конфигурацию связей в сети при произвольном соединения портов между собой.

— Способы управления потоком кадров.

Первый способ "торможения" конечного узла - агрессивном поведении порта коммутатора при захвате среды после окончания передачи очередного пакета или после коллизии .

Второй прием - это передача фиктивных кадров компу в том случае, когда у коммутатора нет в буфере кадров для передачи по данному порту.

-Возможности по фильтрации трафика

Администраторы задают дополнительные условия фильтрации кадров наряду со стандартными условиями их фильтрации в соответствии с информацией адресной таблицы.

-Коммутация "на лету" или с буферизацией.

"На лету", коммутатор выполняет проверку некорректности передаваемых кадров, но не извлекает плохой кадр из сети, т.к. часть его байт уже переданы в сеть.

-Использование различных классов сервиса (class-of-service)

Администраторы назначают различным типам кадров различные приоритеты их обработки.

-Поддержка виртуальных сетей

Виртуальной сетью называется группа узлов сети, трафик которой, в том числе и широковещательный, на канальном уровне полностью изолирован от других узлов сети. Передача кадров м/уразными виртуальными сегментами на основании адреса канального уровня невозможна, независимо от типа адреса - уникального, группового или широковещательного. Внутри виртуальной сети кадры передаются на тот порт, кот.связан с адресом назначения кадра.

-повышение производительности в каждой из виртуальных сетей, так как коммутатор передает кадры в такой сети только узлу назначения;

-изоляция сетей друг от друга для управления правами доступа пользователей и создания защитных барьеров на пути широковещательных штормов.

Маршр-ор (router) позволяет организовывать в сети избыточные связи, образующие петли.

Маршр-ор видит всю картину связей подсетей друг с другом, поэтому выбирает правильный маршрут и при наличии нескольких альтернативных маршрутов.

Для того, чтобы составить карту связей в сети, маршрутизаторы обмениваются специальными служебными сообщениями, в которых содержится информация о тех связях между подсетями, о которых они знают.

Маршр-ры позволяют объединять сети с различными принципами организации в единую сеть -internet.

Маршр-ры защищают сети др. от др. При поступлении кадра с неправильным адресом маршр-ор отказывается передавать "неправильный" пакет дальше, изолируя дефектный узел от остальной сети.

Маршр-ор предоставляет администратору удобные средства фильтрации потока сообщений за счет того, что сам распознает многие поля служебной информации в пакете и позволяет их именовать понятным администратору образом. Маршрутизатор обеспечивает приоритетный порядок обслуживания буферизованных пакетов, когда на основании некоторых признаков пакетам предоставляются преимущества при выборе из очереди.