Тома и диспетчеры томов

Как уже отмечалось, том — это логический компонент, включающий в се­бя дисковые разделы. Эти разделы могут быть реализованы на динамических или базовых дисках. Тома в семействе Windows Server внедряются с помо­щью драйвера устройства, который называется диспетчер томов. Диспетче­ры томов и их место в стеке подсистемы хранения данных рассматриваются в главе 1. В этом разделе основное внимание уделяется возможностям томов в операционных системах, появившихся после Windows 2000; в частности, рассматриваются три диспетчера томов.

• Диспетчер FtDisk, предоставляемый в Windows 2000 и Windows Server 2003. В Windows NT 4.0 драйвер FtDisk загружался только по требо­ванию, поскольку работал исключительно с расширенными функция­ми томов* например обеспечением устойчивости к ошибкам. B Win­dows 2000 FtDisk драйвер загружается по умолчанию, поскольку об­рабатывает все тома базовых дисков.

• Диспетчер LDM (Logical Disk Manager), который предоставляется в Windows 2000 и Windows Server 2003.

• Диспетчер LVM (VERITAS Logical Volume Manager), предлагаемый ком­панией VERITAS в качестве платной системы; LVM расширяет базовые

возможности LDM. Эти диспетчеры томов обеспечивают перечисленные ниже возможности.

• Виртуализация подсистемы хранения данных; при этом файловая си­стема абстрагируется от физического диска, на котором она размеще­на. Кроме того, диспетчер томов может объединять несколько разделов нескольких дисков в один большой том.

• Защита данных путем обеспечения их избыточности (с помощью одной из технологий массива RAID, рассматриваемых в главе 9) или посред­ством их сохранения вместе с контрольной суммой

Пространство имен устройств

Данное пространство имен развилось за несколько лет существования Windows NT. Для обеспечения обратной совместимости новое пространство имен объединяется со старым пространством с помощью символических ссы­лок. Кроме того, драйверы режима ядра создают пространство имен в ре­жиме ядра, используя возможности диспетчера объектов. Приложения поль­зовательского режима воспринимают другие пространства имен, взаимодей­ствующие друг с другом посредством символических ссылок. Иногда разо­браться с хитростями пространств имен не так-то просто. В этом разделе делается скромная попытка перечислить наиболее важные для подсистемы хранения имена устройств.

Драйвер класса диска создает объекты устройств для представления каж­дого физического диска. Эти объекты имеют название \device\harddiskX, где X — число, начинающееся с нуля и увеличивающееся для каждого най­денного жесткого диска.

Кроме того, драйвер класса диска создает объект устройства для каждого найденного основного раздела. Драйвер класса диска использует функцию IoReadPartitionTable диспетчера ввода-вывода для поиска всех основных разделов на диске. Такие основные разделы называются \device\haxddiskX \partitionY, где X — номер диска, а У — номер основного раздела, распо­ложенного на этом физическом диске. Диспетчер ввода-вывода создает сим­вольную ссылку в формате \??\PhysicalDriveX. где X — число больше нуля, отображаемое на ссылку \device\harddiskX\partitionY.

Диспетчер томов LDM создает объект для каждого поддерживаемого то­ма. Эти объекты устройств имеют имена в формате \Device\HarddiskVolumes \PhysicalDmVolumes\BlockVolumeX, где X — идентификатор, который на­значается тому диспетчером томов. Это устройство режима ядра соотно­сится с устройством Win32, которое создается диспетчером монтирования и имеет вид \??\Volume[GUIDj, где GUID — глобально уникальный идентификатор. Диспетчер томов также создает символьную ссылку в формате \Device\HarddiskDmVolmnes\ComputerNameDgO\VolumeY для каждого тома и соотносит ссылки с определенными устройствами в каталоге PhysicalVolumes, При этом значение ComputerName заменяется фактическим именем компью­тера, а У — идентификатором тома.

Для предоставления прямого доступа к тому диспетчер томов LDM созда­ет объект для каждого поддерживаемого тома. Этот объект устройства имеет имя в формате \Device\HarddiskDmVolumes\PhysicalDmVolmnes\RawVolumeX.

Обратите внимание, что в данном разделе не описываются все возможные имена устройств и их форматы. Тем, кто интересуется, рекомендуется запустить утилиты управления дисками и томами с графическим интерфей­сом и обратить внимание на предоставляемые ими сведения.

Другие файловые системы

Операционная система Windows NT обеспечивает поддержку различных файловых систем. Основной, обладающей полным спектром возможностей файловой системой является NTFS. Компания Microsoft утверждает, что в ныне устаревшую файловую систему FAT новые функции вноситься не будут. Кроме NTFS и FAT опе­рационная система поддерживает и другие файловые системы.

Экземпляр операционной системы может одновременно использовать несколько файловых систем. Более того, ком­пьютер под управлением Windows может иметь несколько томов и вовсе не обязательно, чтобы все тома имели одинаковую файловую систему.

Файловая система FAT

• Операционная система Windows 2000 (и старшие версии) поддерживает обновленную версию FAT (File Allocation Table).

Файловая система NTFS

Эта файловая система проектировалась специально для Windows NT. С момента первого появления NTFS в нее вносилось несколько модифика­ций, но основная архитектура оставалась неизменной. Файловых систем FAT и HPFS (High-Performance File System), поддерживаемых Microsoft в момент появления NTFS, было явно недостаточно для удовлетворения потребностей Windows NT.

• Файловая система FAT не предоставляет необходимого уровня безопас­ности файлов и объектов.

• Файловая система FAT не поддерживает возможностей по обработ­ке вместительных жестких дисков, доступных в настоящий момент. (Вспомните, что изначально FAT проектировалась для использования на дисках объемом 1 Мбайт.) ■

• Как FAT, так и HPFS не поддерживают транзакций, которые необхо­димы для обеспечения надежности данных и их восстановления после отказов в работе системы.

Файловая система NTFS предоставляет различные возможности, которые перечислены ниже

• Поддержка транзакций в NTFS обеспечивает регистрацию всех измене­ний метаданных файловой системы в специальном журнале, который поддерживает восстановление в случае неисправности.

• Все данные, включая метаданные системы, хранятся в файлах.

• NTFS поддерживает имена файлов длиной до 255 символов и кодировку Unicode.

• Структуры данных поддерживают быстрое перемещение и поиск в ка­талогах.

• Файловая система поддерживает сжатие и разреженные файлы.

• Начиная с Windows 2000 поддерживается шифрованная файловая си­стема (EFS).

• Файловая система обеспечивает устойчивость к отказам, например к по­явлению поврежденных кластеров на диске или перераспределению сек­торов.

• NTFS не имеет ограничения на длину имен 8.3, которое было характер­но для MS DOS.

• Отдельные имена файлов NTFS могут иметь размер до 255 симво­лов, а полный путь к файлу не должен превышать 32 767 символов.

• В NTFS используются 64-разрядные указатели файлов и теоретически может поддерживаться размер файла 264 байт.

В NTFS поддерживается несколько потоков данных для одного файла.

Поток можно открыть с помощью функции Win32 API CreateFile, а имя потока в виде : ИмяПотока может быть добавлено к имени файла, например File 1: Stream25. Потоки поддерживают запись, чтение и независимую от дру­гих открытых потоков блокировку. Операционная система Windows NT для серверов Macintosh использует эту функцию при поддержке клиентов Мае, на которых файл имеет две "ветви": ветвь данных и ветвь ресурсов.

Хотя NTFS и поддерживает несколько потоков, множеству утилит и программ об этом ничего не известно. Таким образом, о файле, содержащем 1024 байт в обычном неименованном потоке и 1 Мбайт данных в именованном потоке, команда dir сообщит, как о файле размером 1024 байт (команда dir не поддерживает многопоточность). При копировании файлов с несколькими потоками с раздела NTFS в FAT копируется только неименованный поток, принятый по умолчанию. Данные из остальных пото­ков считаются потерянными.

В табл. сравниваются FAT и NTFS.

Сравнение файловых систем, поддерживаемых Windows NT

	FAT 16	FAT 32	NTFS
Максимальная длина имени файла	8.3	255	255
Максимальный размер файла	2 Гбайт	4 Гбайт	макс 16Эбайт
Максимальный размер тома	2 Гбайт	2 Тбайт	2 Тбайт
Совместимость с гибкими дисками	Да	Да	Нет
Несколько дисков в одном томе	Нет	Нет	Да
Безопасность на уровне файлов и каталогов	Нет	Нет	Да
Проверка доступа На уровне файлов и каталогов	Нет	Нет	Да
Возможности устойчивости к отказам (несколько копий критических данных, журнал метаданных)	Нет	Нет	Да
Шифрование и сжатие файлов	Нет	Нет	Да