Отказоустойчивость
Отказоустойчивостью называется способность системы сохранять рабочее состояние при возникновении ошибок или сбоев без потери или повреждения данных. В Windows NT предусмотрены разнообразные средства отказоустойчивости, от организации разделов дисков и высокоуровневых системных операций с файлами до различных способов архивации данных. В совокупности все эти средства делают NT надежной и устойчивой сетевой операционной системой.
Файловая система NTFS обладает внутренними автоматическими средствами отказоустойчивости. Специальная методика, называемая оперативным исправлением (hot fixing), следит за всеми операциями записи на носитель информации и проверяет целостность записанных секторов. Если проверка оказывается неудачной, спорные секторы помечаются, а данные переписываются в другую рабочую область диска. Файловая система выполняет эти операции автоматически и не сообщает об ошибках другим приложениям. NTFS также регистрирует все изменения в файловой системе, чтобы их можно было отменить или повторить заново при возникновении системной ошибки или сбоя питания.
Windows NT Server 4 поддерживает три типа отказоустойчивых дисковых структур — зеркальные наборы, дуплексные наборы и чередующиеся наборы с проверкой четности. Все эти структуры создаются из меню Fault Tolerance утилиты Disk Administrator. Чередование без проверки четности не удовлетворяет критериям отказоустойчивости, хотя оно и является еще одним способом объединения разделов в Disk Administrator.
Зеркальные наборы
На отдельном физическом носителе информации создается точная копия одного физического и логического носителей информации. Основной и резервный (зеркальный) диски подключаются к общему контроллеру жестких дисков. Даже если на основном диске происходит сбой, потери данных удается избежать, потому что все содержимое основного диска дублируется на зеркальном диске. При отказе основного диска система автоматически переключается на зеркальный диск (если остальные физические компоненты работают нормально).
Зеркальные наборы обладают следующими недостатками:
• Понижение быстродействия.
Двукратная запись одних и тех же данных занимает больше времени, чем однократная.
• Дополнительные расходы. Каждый зеркальный диск должен находиться на отдельном физическом устройстве; следовательно, цена носителя информации возрастает вдвое.
• Отсутствие защиты от сбоев контроллера. При сбое дискового контроллера зеркальный диск оказывается таким же недоступным, как и исходный диск.
Внимание
Загрузочный и системный разделы могут находиться на основном диске зеркального набора. Однако при отказе исходного диска вам придется вручную редактировать файл BOOT.INI загрузочного диска так, чтобы он ссылался на ARC-ИМЯ зеркального диска (имена ARC и редактирование файла BOOT.INI рассматриваются в главе 13).
Дуплексные наборы
Дуплексные наборы похожи на зеркальные, однако они обладают большей устойчивостью. Как и в случае зеркальных наборов, на отдельном жестком диске создается точная копия физического и логического дисков, однако резервный диск подключается к системе через отдельный контроллер. При сбое исходного диска или контроллера система продолжает работать, используя дуплексный диск. Это не влияет на быстродействие системы, потому что двукратная запись данных через два дисковых контроллера не требует дополнительного времени и обе операции записи выполняются одновременно.
Дуплексные наборы обладают одним существенным недостатком — высокой ценой. Для них нужен двойной объем носителя информации и второй контроллер диска.
Внимание
Как и зеркальные наборы, загрузочный и системный разделы могут находиться на основном диске дуплексного набора. Однако при отказе исходного диска вам придется вручную редактировать файл BOOT.INI загрузочного диска так, чтобы он ссылался на ARC-ИМЯ дуплексного диска.
Чередующиеся наборы без проверки четности
В чередующихся наборах данные хранятся на нескольких физических носителях. Несколько разделов одинакового размера на отдельных устройствах объединяются в одно логическое устройство. Данные, сохраняемые в чередующемся наборе, последовательно записываются на диски в виде 64-килобайтных блоков: на первый диск записывается блок 1, на второй — блок 2 и т. д. (на рис. 4.2 изображен пример чередующегося набора).
Рис. 4.2. Чередующийся набор, состоящий из трех физических дисков
Чередующиеся наборы отличаются высоким быстродействием, особенно если носители подключаются к разным дисковым контроллерам. Они не требуют дополнительных расходов, характерных для зеркальных и дуплексных наборов, потому что все оплаченное дисковое пространство (или его большая часть) оказывается в вашем распоряжении. Чередующийся набор без проверки четности может объединять от 2 до 32 устройств. Чередующиеся наборы могут быть реализованы на базе как системы FAT, так и NTFS.
Внимание
Чередующиеся наборы без проверки четности не обеспечивают отказоустойчивости. Если хотя бы на одном диске такого набора произойдет сбой, будут потеряны все данные на всех дисках (знакомый принцип: «Теряешь один — теряешь все»!) При отказе хотя бы одного дискового контроллера все данные набора становятся недоступными, пока контроллер не будет отремонтирован.
Загрузочный и системный разделы не могут быть частью чередующегося набора без проверки четности (или с проверкой, как вы узнаете из следующего раздела). Внимание!
Если в тексте вопроса упоминается чередующийся набор, но не упоминается проверка четности (ее наличие или отсутствие), следует считать, что речь идет о наборе без проверки четности, и ответить соответствующим образом.
Чередующиеся наборы с проверкой четности
Чередующиеся наборы с проверкой четности обладают большинством преимуществ, предоставляемых наборами без проверки четности, но риск потери данных в них значительно ниже. Термин «проверка четности» определяет алгоритм записи, при котором данные записываемого блока частично дублируются на всех остальных устройствах, входящих в набор. Эта избыточная информация называется данными четности. Если один из дисков в наборе с проверкой четности выходит из строя, находящуюся на нем информацию можно восстановить по данным четности на других устройствах.
Для записи данных четности в наборе необходимо дополнительное пространство. К сожалению, это означает, что общий объем набора оказывается меньше суммы объемов всех разделов, входящих в него. Для вычисления общего объема (Т) чередующегося набора с проверкой четности применяется следующая формула (где Р — размер одного раздела, а п — количество разделов в наборе):
Т = Р * (n - 1)
При создании чередующегося набора командой Create Stripe Set With Parity меню Fault Tolerance программы Disk Administrator выводится диалоговое окно, в котором указывается общий объем набора. Он равен Р * n, то есть размеру наименьшего раздела, умноженному на
общее количество разделов. Приведенное значение не совпадает с реально используемым объемом набора, который рассчитывается по приведенной выше формуле и учитывает объем для хранения данных четности.
Внимание
Ниже перечислены некоторые важные факты, которые необходимо запомнить о наборах с проверкой четности:
• Все разделы, входящие в набор, должны иметь равный (или практически равный) объем.
• Каждый раздел должен находиться на отдельном физическом диске.
• В наборах с проверкой четности могут использоваться файловые системы NTFS и FAT.
• Для создания набора с проверкой четности необходимо минимум три диска; максимальное количество дисков, как и прежде, не должно превышать 32.
• Операции записи в наборах с проверкой четности выполняются немного медленнее, чем в наборах без проверки, но быстрее, чем в зеркальных наборах.
• Если на одном из дисков набора произойдет сбой, хранящиеся на нем данные можно восстановить по остальным дискам.
Ни загрузочные, ни системные разделы не могут входить в чередующиеся наборы данных (даже с проверкой четности).
