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

3.2 Сетевой стек Windows NT

3.2 Сетевой стек Windows NT

Разобраться в особенностях стека сетевого ввода-вывода Windows NT важно по нескольким причинам. Клиент Windows NT использует стек сетевого ввода-вывода для получения доступа к ресурсам, которые находятся под управлением сервера, а также для передачи данных. Кроме того, при использовании сетевого хранилища часто возникает ситуация, когда один сервер получает доступ к ресурсам, которыми управляет другой сервер. Хорошим примером будет Wob-сервер под управлением Windows NT, который для ответа на запрос клиента запрашивает базу данных, размещенную на отдельном сервере SQL под управлением Windows NT. Web-сервер получает доступ к серверу SQL средствами стека сетевого ввода-вывода Windows NT.

Рис. 3.2. Сетевой стек Windows NT

На рис. 3.2 показан стек сетевого ввода-вывода Windows NT. В разделах 3.2.1–3.2.6 рассматриваются различные компоненты, представленные на рис. 3.2 снизу вверх (а также стек ввода-вывода).

Сетевой платой обычно управляет драйвер, совместимый со спецификацией NDIS (Network Driver Interface Specification). Она представляет собой интерфейс, обеспечивающий взаимодействие драйверов сетевой платы со стеком сетевых протоколов более высокого уровня. Следующий уровень – это стек TCP/IP. Термин TCP/IP используется для описания всех компонентов, которые задействованы в передаче данных по сети, например IP, DHCP или TCP. К следующему уровню относится интерфейс транспортного драйвера.

Уровнем выше над стеком сетевых протоколов TCP/IP находится интерфейс транспортного драйвера (Transport Driver Interface – TDI). Этот высокопроизводительный интерфейс режима ядра предназначен для сетевых приложений, которым требуется запрос и получение услуг сетевых транспортных

протоколов. Интерфейс TDI реализован в виде библиотеки, к которой подключаются драйверы режима ядра; он позволяет осуществлять связь по сети и пытается сократить количество операций копирования данных, например между буфером приложения и буфером сетевого транспортного протокола.

В частности, TDI позволяет приложениям регистрировать функции обратного вызова. Когда приложение получает пакет с данными, вызывается указанная функция обратного вызова. Процедура обратного вызова может просто просматривать пакет с данными, особенно если он небольшой, и сообщать, что обработка пакета завершена (после чего он будет отмечен как успешно доставленный). Если необходимо, клиент может копировать пакет в буфер для последующей обработки.

На следующем уровне находится подсистема буферизации перенаправленных дисков (Redirected Drive Buffering Subsystem – RDBSS), которая отвечает за предоставление кода буферизации всем перенаправителям (redirectors). Подсистема обеспечивает полноценное взаимодействие с диспетчером кэша Windows NT для всех сетевых файловых систем. Подсистема RDBSS впервые появилась в Windows 2000; до этого момента всем сетевым файловым системам требовался полноценный драйвер, который обеспечивал взаимодействие с операционной системой.

Эти устройства обеспечивают работу функций, относящихся к конкретной сетевой файловой системе или протоколу и пользуются услугами RDBSS для обработки рутинных операций взаимодействия с Windows NT. В Windows 2000 и Windows ХР предоставляется несколько мини-перенаправителей.

Мини-перенаправителем CIFS оснащены Windows 2000, Windows ХР и Windows Server 2003. В более ранних версий Windows NT был реа- лизван монолитный перенаправитель. Код RDBSS, общий для всех мини-перенаправителей, реализовался независимо каждым поставщиком. Технология CIFS более подробно рассматривается в разделе 3.3.

Мини-перенаправитель WebDAV (Web Distributed Authoring and Ver- sioning) поддерживает протокол HTTP 1.1 и расширения WebDAV для чтения и записи документов Web. Он предоставляет возможности, позволяющие назначать буквы дисков серверу независимо от протокола доступа к последнему. Назначение поддерживается как для серверов HTTP, так и для серверов CIFS. Корпоративные брандмауэры обычно разрешают прохождение пакетов HTTP и зачастую блокируют запросы/ответы протокола CIFS. Таким образом, мини-перенаправитель WebDAV обеспечивает доступ к серверам HTTP через брандмауэры, блокирующие пакеты CIFS. Поскольку стандарты XML и HTTP играют все большую роль, важность мини-перенаправителя WebDAV со временем будет увеличиваться. Обратите внимание, что WebDAV представляет собой исключительно клиент-серверный протокол, не поддерживающий взаимодействие между серверами.

Система Windows NT Services for UNIX (SFU) поставляется с мини- перенаправителем, поддерживающим протокол NFS. Файловая система NFS рассматривается в разделе 3.4.

В Windows поддерживается универсальное соглашение об именовании (Universal Naming Convention – UNC), необходимое для получения доступа к удаленным файлам. Поддержка UNC своими корнями уходит во времена MS DOS 3.3, которая существовала задолго до создания Windows NT. Имена UNC позволяют приложениям указывать файлы согласно их расположению на сервере и общем ресурсе (помните, что на одном сервере может существовать несколько общих ресурсов). Формат имен UNC выглядит следующим образом:

ИмяСервераРесурсПодкаталог1...ПодкаталогNИмяФайла

Поддержка UNC в разных версиях Windows различается следующими параметрами:

максимальная длина пути UNC;

максимальная длина каждого элемента пути UNC, например длина имени подкаталога;

максимальная длина имени сервера.

Для предоставления приложениям и утилитам возможности использования сетевых ресурсов с помощью путей UNC компания Microsoft создала поставщика множественных имен UNC (Multiple UNC Provider).

Поскольку Windows NT поддерживает несколько сетевых файловых систем, MUP работает как маршрутизатор, перенаправляя запросы нужной сетевой файловой системе, или же как мини-перенаправитель, который поддерживает конкретную сетевую файловую систему. Маршрутизация выполняется одним из двух способов.

1. Проверяется кэш MUP, чтобы узнать, осуществлялось ли ранее подключение к серверу. В этом случае используется мини-перенаправитель, который применялся при последнем подключении.

2. По порядку опрашивается каждый мини-перенаправитель для подключений UNC, которые отсутствуют в кэше.

Маршрутизатор множественных поставщиков (Multi-Provider Router – MPR) предоставляет функции, аналогичные MUP, перенаправляя запросы приложений соответствующему мини-перенаправителю, однако существует два отличия.

Код MPR работает в пользовательском режиме, а не в режиме ядра.

Маршрутизатор MPR предназначен для приложений, не использующих пути UNC, например для приложений, применяющих WinlNet API (термин WinlNet расшифровывается, как Windows Internet). Это программный интерфейс приложений, который предоставляет дополнительный уровень абстракции для программ, использующих стандартные протоколы Internet – HTTP, FTP и Gopher.

Маршрутизатор MPR представляет собой динамически подключаемую библиотеку с удобным интерфейсом от компании Microsoft. Интерфейс этой библиотеки используется поставщиками устройств для создания мини-пере- направителей, причем библиотека устанавливается при установке перенапра- вителя.

Мини-перенаправитель CIFS в Windows 2000 поддерживает функцию клиентского кэширования, которая позволяет кэшировать файлы локально на компьютере клиента. Кэшироваться могут как файлы документов (например, файлы Microsoft Word или Excel), так и выполняемые файлы (например, файлы приложений из пакета Microsoft Office). Кэширование инициируется одним из двух способов.

Пользователь явно запрашивает кэширование.

Мини-перенаправитель инициирует кэширование при открытии файла.

Кэширование на стороне клиента обеспечивает достаточную производительность и масштабируемость системы. Клиент может продолжать работу даже после отключения от сервера (например, при отказе в работе сервера или при нарушении работы сети). Нагрузка на сервер снижается, и один сервер может обслуживать большее количество клиентов. Клиентские приложения работают быстрее, так как получение файла с локального диска осуществляется быстрее, чем по сети.

Кэширование возможно не для всех файлов – только для тех файлов общего ресурса, которые явно отмечены (администратором сервера) как разрешенные для кэширования. Эта информация передается мини-перенаправи- телю CIFS в ответном пакете SMB (Server Message Block). При этом протокол SMB модифицирован для доставки клиенту информации о возможности кэширования файлов, а также о типе кэширования, выполняемого клиентом. Допускается три типа кэширования.

Общие ресурсы, в которых разрешено кэширование только документов.

Общие ресурсы, в которых разрешено кэширование только программ.

Общие ресурсы, в которых кэширование запрещено.

На данный момент только клиенты CIFS от компании Microsoft поддерживают клиентское кэширование. Клиентские приложения других производителей также кэшируют файлы, но только при наличии активного подключения к серверу и только файлы, открытые клиентом на сервере. Клиентское кэширование, реализованное в Windows, позволяет кэшировать файлы даже при отключении от сервера. Кроме того, поддерживается кэширование ранее открытых файлов, которые закрыты в текущий момент. Кэшированные файлы остаются доступными для клиента, даже если он отключен от сервера.

Технология клиентского кэширования в Windows 2000 проектировалась для предоставления соответствующих функций приложениям Windows, для которых кэширование происходит совершенно незаметно. Хотя кэширование должно быть незаметным и для пользователей, им все же придется вмешиваться в процесс синхронизации данных и обработки ошибок при клиентском кэшировании. Другими словами, если несколько клиентов вносят конфликтующие между собой изменения в один документ в собственных кэшах, пользователю выдается сообщение о программном конфликте, причем решить проблему пользователь должен самостоятельно.

Можно выделить ряд компонентов, которые совместно предоставляют клиентам необходимые функции.

Мини-перенаправитель CIFS.

Программный интерфейс приложений, который предоставляется мини- перенаправителем CIFS и связанными с ним компонентами пользовательского режима. Этот интерфейс позволяет приложениям использовать предоставляемые возможности и управлять ими.

Компоненты пользовательского режима, которые получают данные с сервера и записывают их в локальный кэшированный файл.

Локальная база данных, которая отслеживает данные, кэшированные локально, и их текущее состояние. В этой базе данных создаются записи для каждого общего ресурса, к которому подключается клиент, (ресурс должен быть отмечен, как допускающий кэширование) и для каждого поддерживающего кэширование файла, который открывается клиентом. Кроме того, записи создаются для всех каталогов, которые размещены между файлом и корнем общего ресурса. Для каждой записи, созданной в базе данных, параметры безопасности пользователя и гостевого пользователя клиентской системы копируются с сервера CIFS. База данных работает в качестве файловой системы для файлов, кэшированных на локальном компьютере.

При первом кэшировании файл программы отмечается как разреженный и локальная копия постепенно заполняется данными параллельно с тем, как приложение запрашивает их с сервера. При кэшировании файл документа •также отмечается в виде разреженного. Все команды записи передаются сначала документу удаленной системы, после чего записываются в локальной кэшированной копии. Программа-агент, работающая в пользовательском режиме, постепенно копирует данные с удаленного общего ресурса в локальную кэшированную версию документа. После полного копирования файла флаг разреженности снимается и файл может использоваться вместо копии, хранящейся на сервере.

Если несколько клиентов кэшируют документы и редактируют их в автономном режиме, возникает необходимость в поддержке последовательности (когерентности) данных между различными клиентами. Одно из простых решений заключается в запрете на редактирование кэшированных копий документа. Однако компания Microsoft не пошла на такое ограничение и сделала возможным редактирование автономных документов.

Изменения файла, внесенные в автономном режиме, сохраняются и синхронизируются. В случае конфликта в процессе синхронизации пользователь получает уведомление и запрос на решение конфликта.

Оглавление книги