Во время работы с постоянными дисковыми накопителями в ОС Microsoft Windows Server 2008 вам предстоит часто выполнять дополнительные действия по настройке дисков. К ним относятся создание набора томов и установка массива избыточных независимых дисков (RAID).

Набор томов (volume set) позволяет создать один том из нескольких накопителей. Пользователи будут обращаться к тому, как будто он представляет собой один диск, независимо от того сколько реальных дисков охватывает том. Том, расположенный на одном диске, называется простым (simple). Том, состоящий из нескольких накопителей, называется составным (spanned).

Массивы RAID позволяют защитить важную деловую информацию, а иногда и повысить производительность дисков. Система Windows Server 2008 поддерживает три уровня RAID — 0, 1 и 5. Массивы RAID реализованы как зеркальные, чередующиеся тома и чередующиеся тома с контролем четности. Наборы томов и RAID-массивы создаются на динамических дисках, работающих только в Windows 2000 и более поздних выпусках. Если на вашем компьютере с двухвариантной загрузкой установлена более ранняя версия Windows, из нее динамические диски будут не видны. Тем не менее, компьютеры под управлением более ранних версий Windows могут получить доступ к дискам по сети, как и к любому сетевому диску.

Создание и управление томами и разделами мало чем отличаются друг от друга. Том представляет собой раздел диска, используемый непосредственно для хранения данных.

Основные сведения о томах

Преимущество динамических разделов перед основными состоит в том, что они в большинстве случаев позволяют вносить изменения в тома и накопители без после-дующей перезагрузки системы. Кроме того, тома позволяют использовать расширения отказоустойчивости Windows Server 2008.

Вы можете установить в качестве альтернативы Windows Server 2008 другую операционную систему. Для другой ОС вам придется создать отдельный том. Например, можно установить Windows Server 2008 на том C и Windows Vista на том D.

С томами можно выполнять следующие действия

• назначать буквы дисков;

• назначать пути к дискам;

• создавать любое количество томов на диске (при наличии свободного пространства);

• создавать тома, объединяющие два или несколько дисков, при необходимости, настраивая отказоустойчивость;

• расширять тома с целью увеличения их объема;

• настраивать активные, системные и загрузочные тома.

Наборы позволяют создавать тома, охватывающие несколько дисков. Свободное пространство на нескольких накопителях объединяется и представляется пользователю в виде единого тома. Файлы располагаются в томе посегментно: для хранения файлов сначала используется первый сегмент свободного пространства, потом второй сегмент и т. д.

Для создания набора томов можно использовать свободное пространство до 32 жестких дисков. Ключевое преимущество наборов томов заключается в том, что вы получаете доступ к неиспользуемому свободному пространству и создаете на нем нормальную файловую систему. Ключевой недостаток состоит в том, что при возникновении неисправности в одном из дисков набора весь набор становится неработоспособным. По сути, это означает потерю всех данных в наборе томов. При установке новых томов или устранении неисправностей полезно понимание состояния тома. Состояние диска отображается в представлениях Графическое представление (Graphical View) и Список томов (Volume List) оснастки Управление дисками (Disk Management).

Создание томов и наборов томов

Простые тома можно форматировать в FAT, FAT32 или NTFS. Чтобы облегчить управление, тома, охватывающие несколько дисков, следует форматировать в NTFS.

Такое форматирование позволяет при необходимости расширить набор томов.

Если вам потребуется больше места на диске, расширяйте простые и составные тома. Вся процедура сводится к поиску свободного пространства и его добавлению к тому. Простой том можно расширять как в пределах одного диска, так и распространить его на другие диски. При этом вы создаете составной диск, который должен быть отформатирован в NTFS.

Удаление томов и наборов томов

Существует единый способ удаления простых, составных, зеркальных, чередующихся томов и томов RAID-5. При удалении набора томов удаляется соответствующая файловая система, и теряются все данные. Поэтому прежде чем удалить набор томов, создайте резервные копии всех файлов и папок, содержащихся в наборе. Нельзя удалить том, содержащий системные, загрузочные или активные файлы подкачки Windows Server 2008.

Повышение производительности и отказоустойчивости с помощью RAID

 Часто возникает необходимость защитить важные данные от потери из- за неисправности дисков. Для этого можно воспользоваться технологией RAID, которая обеспечивает отказоустойчивость файловых систем. Она повышает целостность и доступность данных путем создания их избыточных копий. Кроме того, технологию RAID можно использовать для повышения производительности дисков.

Существуют различные реализации технологии RAID, описываемые определенными уровнями. На данный момент определены уровни RAID от 0 до 5. Каждый уровень RAID обладает различными возможностями. Система Windows Server 2008 поддерживает уровни RAID 0, 1 и 5. При помощи RAID 0 вы повысите производительность дисков. Для обеспечения отказоустойчивости используются RAID 1 и RAID 5.

Табл. 1. Уровни RAID, поддерживаемые в Windows Server 2008

 

На серверах Windows Server 2008 чаще всего встречаются массивы RAID 1 (зеркала) и RAID 5 (чередование с контролем четности). Наиболее экономичным способом защиты данных посредством избыточности является создание зеркальных дисков. Здесь для создания избыточного набора данных применяются два идентичных тома на разных накопителях. В случае неисправности одного накопителя вы сможете получить данные с другого. 

Чередование дисков с контролем четности требует больше дисков — как мини-мум, трех. Но в то же время, накладные расходы на отказоустойчивость в этом случае меньше, чем в зеркальных дисках. При выходе из строя одного из дисков вы восстановите данные, объединив блоки данных на оставшихся дисках, используя контроль четности — способ проверки ошибок, в котором операция исключающего ИЛИ применяется для вычисления контрольной суммы каждого блока записываемых на диск данных. Контрольная сумма используется для восстановления данных в случае неисправности.

Реализация RAID в Windows Server 2008

Система Windows Server 2008 поддерживает зеркалирование, чередование и чередование с контролем четности. В следующих разделах речь пойдет о реализации технологий RAID. 

RAID 0: чередование

Технология RAID уровня 0 представляет собой чередование дисков, когда два или несколько томов (каждый на отдельном накопителе) объединены в чередующийся набор. Записываемые на чередующийся набор данные разбиваются на блоки, которые называются полосами (stripe). Полосы последовательно записываются на все диски чередующегося набора. В чередующемся наборе можно разместить до 32 дисков, но в большинстве случаев наибольший рост производительности обеспечивают наборы, состоящие из 2–5 томов. При большем количестве дисков рост производительности значительно снижается.

Основное преимущество чередующихся дисков заключается в быстродействии.

Доступ к данным осуществляется на нескольких дисках с использованием не-скольких головок, что значительно увеличивает производительность. Тем не менее, подобное повышение производительности обходится недешево. Как и в случае с наборами томов, при неисправности одного из дисковых накопителей весь набор выходит из строя. По сути, это означает потерю данных всего чередующегося набора. Потребуется повторное создание чередующегося набора и восстановление данных из резервных копий.

Для создания чередующегося набора используйте приблизительно равные  по размеру тома. Оснастка Управление дисками (Disk Management) устанавливает об-щий размер чередующегося набора по размеру наименьшего тома. В частности, максимальный размер чередующегося набора кратен размеру наименьшего тома. Например, если размер самого маленького тома составляет 50 Мб, максимальный размер чередующегося набора равен 150 Мб. 

Существуют способы повышения производительности чередующихся наборов:

• Используйте диски на разных контроллерах. Это позволит системе одновременно обращаться к разным накопителям.

• Не используйте диски, содержащие чередующийся набор, для других целей. Это позволит диску отдавать все свое время чередующемуся набору.

RAID 1: зеркалирование

Технология RAID уровня 1 представляет собой зеркальное отображение дисков. Для него используются идентичные по размеру тома на двух отдельных накопителях с целью создания избыточного набора данных. На диски записываются одинаковые наборы информации. В случае неисправности одного накопителя вы получите данные с другого. 

Зеркальное отображение обеспечивает примерно тот же уровень отказоустойчивости, что и чередование дисков с контролем четности. Зеркальным дискам не требуется запись сведений о четности, поэтому в большинстве случаев они обеспечивают большее быстродействие при записи. С другой стороны, чередование дисков с контролем четности обеспечивает лучшую производительность при чтении, потому что операции чтения распределены между несколькими дисками. 

Серьезным недостатком зеркалирования является тот факт, что оно вдвое уменьшает пространство для хранения данных. Например, чтобы зеркально отобразить диск объемом 500 Гб, вам потребуется еще один диск того же объема. Это значит, что для хранения 500 Гб информации будет использовано 1000 Гб дискового пространства.

Как и в случае чередующихся дисков, как правило, зеркальные диски лучше размещать на отдельных контроллерах. Это обеспечивает защиту от сбоя контроллера диска. В случае выхода из строя одного контроллера диск на другом контроллере продолжает работать. Технически, при использовании двух отдельных контроллеров вы реализуете механизм, известный как дуплексирование дисков (disk duplexing). На рис. 1 показаны отличия двух технологий. Если для зеркалирования обычно используется один контроллер диска, в дуплексирование дисков вовлечено два контроллера. В остальном обе технологии очень похожи. При выходе из строя одного зеркального диска, работа может продолжаться. При чтении и записи данных пользователями информация записывается на оставшийся диск. Чтобы отремонтировать зеркало, сначала его следует разбить. 

Рис.1. Для зеркалирования обычно используется один контроллер диска, а в дуплексирование вовлечено два контроллера

Создание зеркала существующего тома

Для создания набора зеркал необязательно создавать новый зеркальный том, можно воспользоваться и существующим. Том, который вы хотите отобразить, должен быть простым, а на втором динамическом диске у вас должна иметься неразмеченная область, равная или превосходящая по размеру существующий том.

RAID 5: чередование дисков с контролем четности

Технология RAID уровня 5 — это чередование дисков с контролем четности. Для настройки отказоустойчивости по этой технологии требуется, по меньшей мере, три дисковых накопителя. Оснастка Управление дисками (Disk  Management) определяет одинаковые размеры для томов, расположенных на этих дисках.

Вообще, RAID 5 — это улучшенная версия RAID 1, дополненная отказоустойчивостью, которая обеспечивает работу набора дисков даже при возникновении неисправности в одном из них. Диски продолжают функционировать, а дисковые операции направляются на оставшиеся тома набора.

Чтобы реализовать отказоустойчивость RAID 5, вместе с блоками данных запи-сываются контрольные суммы. При выходе из строя одного из накопителей чередующегося набора вы можете восстановить данные с помощью информации о четности. Этот процесс называется восстановлением чередующегося набора и обсуждается в разделе «Управление RAID и восстановление после сбоя» этой главы. В случае неисправности двух дисков для восстановления данных информации о четности будет недостаточно. Вам придется восстанавливать чередующийся набор из резервных копий.