Предыдущую часть статьи мыпосвятили вопросам администрированияпользователей и групп, а также общимрекомендациям и правилам создания политикибезопасности. Но нужно всегда помнить, что,в конечном счете, большая часть задачадминистрирования связана с решениемвопросов организации надежного храненияданных, в том числе и ограничения к нимдоступа различных пользователей; причем,эти данные — не какая-то виртуальная иабстрактная информация, это вполнеконкретные файлы (например, файлы базыданных). Как правило, они хранятся нажестких дисках или других долговременныхносителях, и поэтому приоритетнымнаправлением деятельности администратораявляется настройка работы дисковойподсистемы компьютера.
Часть седьмая. Диски и файловая подсистема
"Женщины из моей группыникогда не занимались этим, — признался донХуан, но не потому, что они не могли, а потому,что я отговаривал их. Женщины из твоейгруппы, с другой стороны, делали это так жечасто, как меняли юбки."
Карлос Кастанеда,
"Искусство сновидения"
Как известно, первые операционныесистемы вроде CP/M или MS-DOS создавались восновном для того, чтобы управлять файлами,расположенными на дисках или другихносителях, не зря DOS расшифровывается как DiskOperating System (то есть Дисковая ОперационнаяСистема). Были, конечно же, в их составе исетевые расширения, и прообразыинтерфейсов программирования, но онииспользовались достаточно редко, а иначеговоря, далеко не везде и не всегда. Сегодняже операционная система берет на себягораздо большую функциональную нагрузку,чем просто работа с долговременной памятью(дисками): это предоставление интерфейсовпрограммному обеспечению, обеспечениевзаимодействия с пользователем, управлениеаппаратной частью и предоставлениепользователю базового набора утилит исистемных программ (очень различного,кстати сказать, у разных операционок). Темне менее, ключевыми остались функциисистемы, реализующие работу с файлами,дисками и иными накопителями информации,это и неудивительно: важность надежногохранения информации очевидна, апоследствия ее утери могут носить весьманеприятный характер.
Если сравнивать встроенные в Windows2000 механизмы работы с дисковыми и файловымисистемами с аналогичными в Windows NT 4.0, томожно сказать, что они не претерпеликардинального изменения. Но в то же время,следует отметить, что эти механизмы теперьобладают новыми чертами и особенностямиреализации: так, кроме поддержки в Windows 2000файловой системы FAT32 и новой спецификацииNTFS (NTFS 5.0), обращает на себя вниманиесовершенно новая схема работы с дисковымиразделами. Теперь, работая с Windows 2000 Professional,вы можете использовать диски двух разныхтипов: базовые и динамические. Базовымназван способ разбиения диска, который сдавних времен применяется в таких системах,как DOS, Windows 9x, а также в Windows NT. Этот форматдисков основан на использовании таблицразделов (partition tables), в которых хранятсясведения о размере разделов, адресаначальных секторов каждого раздела, а такженекоторые другие не менее важные для ОСданные. При этом раздел всегда представляетиз себя непрерывный набор секторов, а набазовый том накладывается ограничение — онможет занимать смежные секторы толькоодного раздела (некое исключениепредставляет использование составныхтомов в Windows NT 4.0 — но они не являютсяполностью переносимыми, без частиинформации хранимой в реестре NT вы несможете прочитать с них какие-либо данные).Динамические диски — это новшество Windows 2000,которое позволяет использовать болеегибкую схему разбиения винчестера наразделы, а значит, и всю мощь и преимуществасоставных томов (например, использоватьтома очень большого размера, состоящие изнескольких разделов нескольких различныхфизических дисков, а также повышатьотказоустойчивость дисковой подсистемы засчет применения программных RAID). При этомтеперь вы можете манипулировать ихструктурой, не только не теряя при этомважную информацию, но и даже неперезагружая компьютер!
Как же этого добились разработчикикомпании "Майкрософт"?
Подсистема долговременногохранения данных в Windows 2000 состоит из двухосновных компонентов: FT Disk (Fault-tolerant Disk Manager) -диспетчер отказоустойчивых дисков,перенесенный из Windows NT для сохранениясовместимости и для обеспечения работы состарыми базовыми дисками. LDM (Logical Disk Manager) -диспетчер логических дисков,поддерживающий новые механизмыотказоустойчивости, обеспечивающий работус системными метаданными, а такжепозволяющий пользователям использоватьболее удобные способы управления иадминистрирования дисков.
Главное и фундаментальное отличиедисков, с которыми работает LDM, состоит в том,что на них записана одна унифицированнаябаза данных, хранящая информацию обо всехразделах всех жестких дисков. Эта базаразмещается в специальнозарезервированном последнем мегабайтекаждого динамического диска. Длядостижения высокой отказоустойчивостибазы данных LDM применяется технология, ужедавно хорошо зарекомендовавшая себя вгораздо более сложных и громоздких базахданных, — журнал транзакций, в которыйзаписывается резервная копия информации,обновляемой в данный момент, она позволяетотменить внесенные изменения, если их неудается провести до конца или если врезультате нарушается целостностьметаданных.
После того как жесткий диск разбитна тома, нужно выбрать, под использованиекакой файловой системы форматировать тотили иной том.
Для работы с файлами разныеоперационные системы поддерживают разныетипы файловых систем. Наиболеераспространенные файловые системы — это CDFS,UDF, FAT12, FAT16, FAT32, NTFS, HPFS (файловая системауходящей сейчас на покой, но некогда оченьпопулярной OS/2), Windows 2000 поддерживает первыешесть из перечисленных. Ниже мы дадим ихкраткое описание. Первые две файловыесистемы будут нас интересовать гораздоменьше остальных, так как они предназначеныдля использования на компакт- и DVD-дисках.
CDFS (CD File System) — это наиболее простойформат, но он имеет ряд существенныхограничений, например, длина имени файла недолжна превышать 32 байта, вы не можетеиспользовать глубоко вложенные каталоги итак далее, поэтому сейчас используетсяболее прогрессивный формат UDF (Universal Disk Format),который является надмножеством формата CDFS.
UDF — современный стандарт файловойсистемы дисков, поддерживаемый Ассоциациейтехнологий оптической долговременнойпамяти (OSTA). По некоторым своимхарактеристикам он уже больше напоминаетформаты файловых систем, используемых вжестких дисках, достаточно сказать, чтоподдерживаемый размер собственно именифайла увеличен до 256 символов, добавленавозможность загрузки ОС, списки управлениядоступом, а также потоки. В состав Windows 2000включена поддержка UDF v1.5, в то время как Windows98 ограничивается UDF v1.02. Хочется ещезаметить, что в текущих версиях Windows 2000Professional драйвер UDF позволяет производитьтолько операции чтения, для записи дисковвам придется воспользоваться реализациямиUDF сторонних производителей.
FAT12 — наверное, является самойраспространенной на сегодняшний деньфайловой системой, так как применяетсяпрактически на всех без исключениядискетах. Общее название всех форматовфайловых систем типа FAT произошло от слов"таблица размещения файлов" (File AllocationTable), которая располагается в начале томаданных. Вторая часть имени представляетсобой число, указывающее разрядностьидентификатора кластера на диске. Для FAT12это, соответственно, 12 разрядов,следовательно, максимальное числокластеров на диске будет равно 212 = 4096.Максимальный размер кластера,поддерживаемый Windows 2000, — 8 килобайт, изнехитрых расчетов видно, что максимальныйразмер тома для хранения информации сиспользованием FAT12 не сможет превысить 32 Мб,что, конечно же, очень мало для современныхприложений (сама Windows не встанет на такойдиск). Напрашивается вопрос: зачем же тогдаоставлена поддержка FAT12? Ответ прост: вседискеты 5,25 дюймов и часть 3,25 дюймовыхпродолжают использовать формат FAT12, так какон оптимален для таких небольших дисков.Если бы стал использоваться FAT32, то надискете, после того как туда будет записанатаблица размещения файлов, осталось быдовольно мало места для самих файлов.
FAT16 — была представлена в MS-DOS 3.0 и донедавнего времени оставалась одной изсамых распространенных файловых систем. Попринципу устройства она ничем неотличается от своей младшей сестры FAT12, норазмер указателя кластера на дискеувеличен до 16 разрядов, таким образом, сталовозможным адресовать до 65536 кластеров, чтопри использовании размера кластера 64 Кбпозволяет адресовать 4 Гб дисковогопространства. При создании форматаказалось, что диска размером в 4 Гб вобозримом будущем должно хватить для любыхнужд, тем более что на одном физическомдиске можно создать несколько логических,но практика показала несостоятельностьэтой идеи, воплотившуюся в FAT32.
FAT32 — самая новая и мощная файловаясистема семейства FAT. Как явствует изназвания, у нее 32-разрядный идентификаторфайла, но в силу некоторых особенностейэффективно используются только младшие 28бит. Учитывая, что максимальный размеркластера для FAT32 составляет 32 Кб, получаем,что том может иметь размер 8 терабайт. Насамом деле Windows 2000 не позволит вам создатьтом, размер которого превышает 32 Гб, хотя,что забавно, позволяет работать с такимитомами, если они созданы другимиоперационными системами.
Том, размеченный с применением FAT,устроен следующим образом. В самом началесодержатся две копии таблицы расположенияфайлов File Allocation Table; обе они абсолютноидентичны, и дубликация производитсятолько для того, чтобы в случае поврежденияодной из них можно было восстановить данные,пользуясь сведениями, содержащимися вдругой. При форматировании всепространство тома размечается на кластеры,о которых мы уже упоминали. Размеркластеров может варьироваться в довольношироких пределах, определяемых типомфайловой системы, а также пожеланиямипользователя, данные по размерам кластеров,используемым по умолчанию, приведены втаблице.
О выборе размера кластера стоитпоговорить особо. Все файловые системы,использующие в своей основе FAT, устроены так,что для хранения каждого из файлов нужновыделить хотя бы один кластер. Даже если выхраните файл нулевого размера, а размеркластера составляет 64 Кб, то вы потеряете 64Кб. При этом частично занятый кластер уже неможет в себя вместить какие-либо данные,принадлежащие другому файлу. Оноказывается выкинутым из системы, анезаполненное место не используется. Такполучается, что при хранении множествамаленьких файлов впустую теряются сотнимегабайт дискового пространства! Казалосьбы, нет ничего проще, чем разбивать диск намаксимально возможное количествокластеров, тогда каждый из них будетменьшего размера, и, соответственно, меньшеместа будет выкидываться на "свалку".Логика, казалось бы, верная, но она вернатолько до определенной поры. Начиная скакого-то момента, кластеров оказываетсяслишком много, а ведь на хранениеинформации о каждом из них выделяется 8 байт(32 бита в основной и столько же в резервнойтаблице разбиения файлов). Получается, чтоесли использовать максимальное количествокластеров, то для хранения только таблиц FATна достаточно больших дисках потребуется 2Гигабайта! Все бы было не так плохо, если быэти таблицы находились только вдолговременной памяти, но ведь дляобеспечения приемлемой скорости работы оникэшируются диспетчером кэша в ОЗУ!!! Поэтому,трижды подумайте, прежде чем менять размеркластера, предлагаемый по умолчанию.
О каждом кластере в FAT содержитсянекоторая информация, которая описываетсостояние кластера: unused (не используется);claster in use by file (кластер содержит информациюфайла); claster in file (последний кластер файла);last bad claster (испорченный кластер).
Ключевую роль играет корневаяпапка (корневой каталог), она находится надиске в четко определенном месте и имеетфиксированный размер. В FAT12 и FAT16 ейвыделяется место, достаточное для хранения256 записей, в начале тома. Таким образом, дляэтих файловых систем существуетограничение на число файлов и папок,находящихся непосредственно в корневомкаталоге. Каждая папка содержит для каждоговложенного в нее файла и папки записьопределенной длины, зависящей от типафайловой системы, в которой содержитсяинформация о времени и дате создания,последнего доступа и последней модификацииобъекта (файла или папки), указатель наначальный кластер файла, его размер исобственно имя и расширение файла. Каждыйкластер содержит в себе указатель наследующий кластер, содержащий этот файл,таким образом, файл может быть разбросан подиску без всякой системы, находясь внескольких кластерах. Если кластер несодержит указателя, то он имеетидентификатор (0хFFFF — для FAT16 и 0xFFF для FAT12),который показывает, что этот кластерпоследний. Если имя файла не соответствуетформату 8.3, то для его хранения выделяютсядополнительные записи в таблице размещенияфайлов.
NTFS (NT File Sistem) сильно отличается от FATпо своим характеристикам и способуустройства. Эта система изначальноподдерживалась платформами NT, и Windows 2000работает с ней лучшим образом, чем со всемидругими. В отличие от рассмотренных вышефайловых систем, данная работает суказателями на файлы длиной 64 бита, а этообеспечивает поистине громадные размерыдля тома: до 16 экзабайт (263 -1) при размерекластера 64 килобайта. Сейчас не приходитсяговорить о том, что кому-то реально нужнытакие объемы, но емкость дисков растет, инеизвестно, сколько дискового пространствапонадобится серверу для успешной работы вбудущем. Ниже перечислены все основныехарактеристики NTFS. кластер имеет размер от512 байт до 64 Кб, минимальный размер томасоставляет 10 Мб, максимальный размер — до 16экзабайт (реально Windows позволяет адресоватьтолько первые 128 Тб), используя NTFS,невозможно форматировать дискеты,возможность устанавливать разные правадоступа к различным объектам файловойсистемы для отдельных лиц и групп, дисковыеквоты, восстановление тома при сбоях,обеспечиваемое ведением журнала дисковойактивности, где ведется протоколированиетранзакций, поддержка шифрования файлов"на лету", возможность сжатияотдельных файлов и каталогов (если размеркластера не превышает 4 Кб), поддержкачередующихся томов, обеспечивающих быстрыйдоступ к данным, зеркальные тома и тома RAID-5,позволяющие обеспечить высокую надежностьхранения данных.
С самого начала NTFS разрабатываласькак файловая система для томов большогоразмера, при этом приоритетными считалисьвозможность восстановления файловойсистемы после сбоев и высокоебыстродействие при операциях типа чтение/запись.Возможность восстановления присутствуетблагодаря применению уже упоминавшегосяжурнала транзакций и избыточности хранениянаиболее критических данных.
Наиболее важная часть тома NTFS -загрузочный сектор раздела (Partition Boot Sector), онначинается с нулевого сектора и может иметьдлину до 16 секторов. В PBS содержитсяинформация о строении тома и файловойсистемы, а также имеется указатель назагрузчик операционной системы,установленной на компьютере.
Все файлы описываются в главнойтаблице файлов MFT (Main File Table). Онапредставляет собой набор записей о файлах,каждая запись имеет длину 1 Кб и обычносоответствует одному файлу. Структура NTFSдовольно сложная, вся система хранится внескольких файлах, каждый из которыхсодержит определенный тип информации (файлыжурнала, тома, параметров защиты,распределения кластеров тома и т. д.)
Любая информация, содержащаяся натоме NTFS, в том числе метаданные, относится ккакому-либо файлу. Файл, в свою очередь,представляется объектом, имеющим наборнекоторых атрибутов: атрибуты данных,атрибуты защиты, атрибуты времени создания,редактирования и т. д. Атрибут защиты,который, по сути, является частью файла,определяет, какие права доступа должны бытьу процесса, чтобы он мог производитьопределенные действия с файлом: чтение,редактирование и т. д.
Тот факт, что данные являютсяатрибутом файла, как следствие, ведет к тому,что у файла и каталога может быть несколькотаких атрибутов — т. е. потоков данных (stream).По умолчанию вновь созданный файл имеетединственный неименованный поток, а еслидобавляются новые, то они уже будутименоваться. Приложения и пользовательмогут создавать такие потоки, причемобращаться к ним нужно следующим образом:
имя_файла.расширение:поток
Именованные потоки применяютсянекоторыми программами для созданиявременного файла, если редактируетсяисходный, или для хранения дополнительнойинформации о файле. Неплохо помнить, что придобавлении очередного потока данных кфайлу его размер, отображаемый системой, неменяется, хотя такое неучтенное занятоедисковое пространство уже не может бытьиспользовано.
Еще одна интересная особенность NTFS- возможность создавать жесткие связи иточки соединения. Создавая жесткую связь,вы получаете возможность ссылаться на одини тот же объект файловой системы понескольким разным путям: например, можносделать так, чтобы папка внутри раздела "Моидокументы" \Мои документы\С ссылалась надиск С:\. Тогда на диск С можно будетссылаться по двум путям. Точки соединениявыполняют схожую функцию: ониперенаправляют пользователя из одногокаталога в другой прозрачно для него.
Если у вас на диске хранятся важныеданные, можно воспользоваться функциейшифрования файлов, которая предоставляетсярасширением файловой системы NTFS — EFS (EncryptingFile System). Шифрование файлов и их дешифрацияпроисходят также прозрачно дляпользователя, однако при запросе на доступк файлу со стороны пользователяпроверяется, соответствует ли учетнаязапись данного пользователя учетной записитого пользователя, который имеет право надоступ к этим данным. Вкратце алгоритмшифрования выглядит следующим образом:вначале EFS генерирует случайное число, спомощью которого шифрует файл, затем припомощи открытого ключа из пары ключей,сопоставляемых данной учетной записи,шифруется это число и сохраняется вместе сфайлом; таким образом, для того чтобырасшифровать файл, нужно знать этослучайное число, а его невозможно получить,не зная секретного ключа.
Поскольку Windows 2000 в большой степениориентирована на работу в сети, это не моглоне сказаться на файловой системе.Специально для облегчения доступа ксетевым ресурсам и объединения всехфайловых ресурсов в одном пространствеимен создана DFS (Distributed File System). Она позволяетприсваивать различным физическим адресамобщих ресурсов в сети удобные и понятныелогические имена, по которым и будетобращаться пользователь к интересующей егоинформации, при этом реальный физическийадрес он может так никогда и не узнать.
Управление и настройка DFSпроизводится с помощью оснасткиРаспределенная Файловая Система. В первуюочередь, необходимо указать кореньфайловой системы, который представляетсобой некоторый общий ресурс, находящийсяна сервере. Затем к этому корню можнодобавлять логические имена, находящиеся наболее низком уровне. Эти имена также могутбыть связаны с другим корнем DFS, поэтому, вконце концов, может получиться достаточносложная разветвленная структура имен, нопри правильном планировании она будетлогичной и понятной.
http://www.comprice.ru/
<< Назад | <Оглавление> | Далее >>
