NexxDigital - компьютеры и операционные системы

Читайте о функции Windows “Дисковое пространство”. А именно, как на домашнем ПК самому создать программный Raid из нескольких физических дисков , включая встроенные или подключенные через USB, с помощью данной функции, и восстановить данные из него.


Встроенная в Windows 10 функция Дисковые пространства даёт пользователю возможность создавать из нескольких жестких дисков один виртуальный. С её помощью можно осуществлять резервирование данных путём дублирования на нескольких дисках или объединить несколько жестких или SSD дисков в единый пул хранения. Дисковые пространства – это то же что и RAID , только на настольном компьютере и с подключенными к нему жесткими дисками.

Содержание:

Функция Windows “Дисковое пространство”

Данная функция впервые появилась в Windows 8, а в Windows 10 была усовершенствована. Дисковые пространства доступны во всех версиях Windows 8 и 10, включая Домашнюю.

Чтобы создать Дисковое пространство, к компьютеру должны быть подключены ка минимум два физических диска, включая встроенные или подключенные через USB.

Используя функцию Дисковые пространства можно создать пул хранения из двоих и более физических дисков, группируя их вместе. После создания пула хранения из двух или более физических дисков, можно создавать пространства трёх типов устойчивости:

  • Простой тип . Предназначен для создания диска максимально возможного объёма. Такой тип пространства никак не защищает данные в случае возможного сбоя или выхода из строя одного из дисков. На таком диске, Windows будет сохранять все данные в одном экземпляре. В случае выхода из строя одного из физических дисков, все сохранённые на нём данные будут утеряны. Такой тип диска удобен в случае необходимости временного хранения больших объёмов данных.
  • Зеркальное пространство предназначено для защиты данных на случай возможного выхода из строя физического диска, путём сохранения нескольких копий файлов. В случае выхода из строя одного из физических дисков пространства, хранимые на нём данные останутся доступными с другого диска, на котором была создана их копия. Этот тип удобен для защиты важных данных в случае возможных сбоев аппаратного обеспечения.
  • Чётное пространство – это нечто среднее между простым и зеркальным типом. Данные записываются с чередованием на нескольких физических дисках, при этом создается одна или две копии сведений о четности. Однако из-за необходимости расчета контрольных сумм, пространство с контролем четности ощутимо медленнее на запись, вследствие чего их рекомендуют для хранения архивов данных. Например, фото или видео.

Как создать дисковое пространство

Создать Дисковое пространство можно с помощью соответствующего меню в .

Но прежде чем начать создавать его, подключите к компьютеру все жесткие диски из которых предполагается создание Дискового пространства . После этого выберите в меню / Создать новый пул и дисковое пространство .


Выберите диски, которые необходимо добавить в пул и нажмите кнопку «Создать пул» .

Имейте ввиду, что все данные дисков из которых создаётся дисковое пространство, будут удалены.

После создания пула, необходимо настроить новое дисковое пространство: присвоить ему название и выбрать букву диска. Именно с таким названием и буквой оно будет отображаться в Windows.

Также, можно выбрать стандартную файловую систему Windows – NTFS , или новый тип системы ReFS . В случае создания зеркального или пространства с контролем четности, которые предназначены для защиты данных от утери, лучше выбирать тип системы ReFS.


Укажите тип устойчивости: Простой (без устойчивости) , Двухстороннее зеркало , Трехстороннее зеркало , Четность .

Для создания большого пула хранения без защиты от сбоя диска, выберите тип Простой (без устойчивости). Двухстороннее зеркало предполагает хранение двух копий данных на диске, а Трехстороннее – трёх. Дисковое пространство с типом Чётность защитит в случае выхода из строя одного из дисков, и будет иметь больший размер чем двух- или трёхстороннее зеркало, но будет значительно медленнее.

В зависимости от выбранного типа устойчивости, мастер установит максимально доступный на данный момент размер дискового пространства. Но, вы можете установить и больший размер пула данных. Это предназначено на тот случай, когда доступный объём подключенных физических дисков заполнится. Чтобы пользователь имел возможность подключить ещё один диск без необходимости вносить изменения в конфигурацию дискового пространства.

После этого нажмите «Создать дисковое пространство» .

Как пользоваться Дисковыми пространствами

Созданное дисковое пространство появится как ещё один диск в папке «Этот Компьютер» . Такой диск будет иметь имя и букву, которую вы ему присвоили при создании и ничем визуально не будет отличаться от других дисков.


С данным диском можно делать всё то же, что и с другим обычным диском. Даже зашифровать его Bitlocker.


Как управлять дисковыми пространствами

После создания дискового пространства, можно снова перейти в Панель управления для управления им или его настройки.


Можно создать ещё одно дисковое пространство. Их количество ограничено только количеством подключенных к компьютеру физических дисков. Можете добавить диски или переименовать пул хранения данных.

Изменить название или букву дискового пространства можно нажав меню «Изменить» в подразделе .


Чтобы добавить диски к существующему дисковому пространству, выберите «Добавить диски» и укажите диски, которые необходимо добавить. Выбрав меню «Оптимизировать использование диска», Windows равномерно перераспределит существующие данные по всем дискам.


Если существующее дисковое пространство состоит из трёх и более физических дисков, то один из них можно удалить. Для этого разверните меню физические диски и выберите ссылку «Подготовить к удалению» , напротив диска, который необходимо удалить. В нашем случае такой ссылки нет, так как дисковое пространство состоит из двух дисков.

После этого, система перенесёт данные из удаляемого диска на два (или более) других физических диска дискового пространства. В результате ссылка «Подготовить к удалению» изменится на «Удалить» .


Удалённый из дискового пространства физический диск станет доступным в Диспетчере дисков . Для возможности дальнейшей работы, на нём возможно понадобится создать новый раздел и отформатировать его.


В управлении дисковыми пространствами пользователю также доступна функция удаления самого дискового пространства (справа от названия дискового пространства, подраздела ). Только имейте ввиду, что все данные удаляемого дискового пространства будут удалены.

В случае удаления дискового пространства, станет доступным меню «Удалить пул» , выбрав которое можно полностью удалить пул хранения данных.


Как восстановить данные из диска дискового пространства или зеркального тома

Что же делать в случае утери данных из дискового пространства? Возможно ли их восстановить?

В случае выхода из строя одного или нескольких дисков дискового пространства, процесс восстановления данных из него становится очень сложным и не может сводится к сканированию каждого диска по отдельности программой для восстановления данных. В таком случае данные не восстановятся или будут восстановлены повреждёнными.

Исключением является только зеркальное дисковое пространство, которое создано как RAID-1. Так как в дисковом пространстве такого типа на каждом из дисков создаётся копия данных.


Для этого достаточно просканировать логический диск, в виде которого отображается дисковое пространство, с помощью Hetman Partition Recovery . После чего найти и восстановить утерянные файлы или папки таким же способом, как из любого другого диска.


Как создать зеркальный, чередующийся или составной том в Windows 7 или более старых версиях

Как уже упоминалось в начале статьи, функция Дисковые пространства появилась в Windows начиная с 8 версии. Но до этого, системой также предоставлялась возможность создания дисковых пространств. Создать зеркальный, чередующийся или составной том в Windows 7 или более старых версиях можно используя меню Управления дисками.

Так как Управление дисками присутствует и в Windows 8 / 10, то таким же образом можно создать дисковое пространство и в последних версиях системы.

Чтобы создать дисковое пространство используя Управление дисками необходимо два или больше подключенных к компьютеру дисков, которые будут не распределены. Если на диске, из которого планируется создать зеркальный том, будет создан раздел – удалите его. Для этого кликните на нём правой кнопкой мыши и выберите «Удалить том…» . Имейте в виду, что это удалит из диска все данные.


После этого, снова кликните правой кнопкой мыши на диске из которого предполагается создание дискового пространства, и в зависимости от поставленной задачи выберите тип создаваемого тома. Они в чём-то аналогичны типам устойчивости дисковых пространств, которые описаны в первой части данной статьи.


Так, Простой том – это часть физического диска, который функционирует как отдельный физический блок. Это ни что иное, как обычный логический раздел физического диска. Он не является дисковым пространством, в том понимании о котором мы говорим в данной статье.

Составной том соединяет области свободного пространства двух и более физических жестких дисков, в один логический диск. Состоит он как минимум из двух не размеченных частей на двух жестких дисках, которые при создании объединяются в одну общую. Если создать составной том, в который включить 150 ГБ с одного, и 250 ГБ с другого жесткого диска, то в папке Этот компьютер появится локальный диск в 400 ГБ. Производительность у составного тома выше чем у простого, а отказоустойчивость такая же. Создание составного тома подойдёт для решения вопроса по объему локального диска.

Чередующийся том является конфигурацией массива без избыточности. Информация разбивается на блоки данных и записывается на несколько дисков одновременно. Отказ любого диска приводит к разрушению всего массива. Так как массив не является избыточным, процедура восстановления в случае выхода одного физического диска из строя, не предусмотрена. Надежность зависит от надежности каждого из дисков. Массив предназначен не для надежного хранения данных, а для повышения производительности.


Зеркальный том – это то же, что и зеркальное пространство. Он предназначен для защиты данных на случай возможного выхода из строя физического диска, путём сохранения нескольких копий файлов. В случае выхода из строя одного из физических дисков пространства, хранимые на нём данные останутся доступными с другого диска, на котором была создана их копия. Этот тип удобен для защиты важных данных в случае возможных сбоев аппаратного обеспечения.


Том RAID-5 , так же, как и чётное пространство, нечто среднее между простым и зеркальным типом. Данные записываются с чередованием на нескольких физических дисках, при этом создается одна или две копии сведений о четности. Однако из-за необходимости расчета контрольных сумм, пространство с контролем четности ощутимо медленнее на запись, вследствие чего их рекомендуют для хранения архивов данных. Например, фото или видео. Для его создания необходимо три и более дисков.

Функция это технология хранения данных, предназначена для объединения в пул хранения избыточного дискового пространства, позволяющая уменьшить риски потери данных, обеспечить удобство работы и хранения больших объёмов информации. По сути Storage Spaces (или Дисковые пространства ) — это дальнейшее развитие технологии Drive Extender в Windows Home Server (от которой было принято отказаться). Дисковые пространства предполагают использование как в серверных, так и клиентских ОС Windows (Windows Server 2012 и Windows 8).

С помощью Storage Spaces внешние физические накопители в Windows 8 можно объединить в пулы (pool ), а на базе пулов создавать дисковые пространства (storage spaces ), которые для пользователя выглядят как самые обычные логические диски в системе.

Принцип работы технологии Storage Spaces в Windows 8 несколько похож на принципы организации RAID-массивов, однако есть и существенные отличия. В отличии от RAID массива, в котором все диски должны быть идентичными (либо общая емкость массива вычисляется по диску минимальной емкости в RAID), в пул Storage Spaces можно объединять диски различных размеров и типов подключения.

В Storage Spaces можно использовать как внешние, так и внутренние диски с интерфейсами USB, SATA, SAS, SCSI (в любых комбинациях). LUN-ы iSCSI в Storage Spaces использовать не получится (однако разместить виртуальный диска iSCSI на дисках Storage Spaces можно). Количество используемых накопителей также может быть произвольным. Пул хранения в любой момент можно расширить, подключив дополнительный диск и добавив его в пул. Кроме того, возможно использовать резервные (standby) диски, находящиеся в режиме ожидания вплоть до отказа одного из дисков в пуле.

С помощью Storage Spaces возможно обеспечить сохранность данных за счет организации различного вида зеркалирования и функции контроля четности (аналог RAID-5), подробнее о которых мы поговорим далее.

Стоит понимать, что Storage Spaces это не совсем привычный RAID, а скорее некое расширение возможностей файловой системы, предоставляющая ряд преимуществ конечному пользователя (программный RAID в Windows 8 остался таким же, как и в предыдущих версиях Windows). Во многом технология напоминает нечто из области виртуализации СХД.

Из недостатков Storage Spaces в Windows 8 стоит отметить невозможность организации загрузочных дисков на базе пулов хранения.

Пример использования Storage Spaces в Windows 8

Откройте панель управления Windows 8 и выберите элемент Storage Spaces (Дисковые пространства).

В появившемся окне будет отображен список имеющихся пулов хранения. На данный момент они отсутствуют. Чтобы создать пул хранения нажмите ссылку Create a New Pool and Storage Space .

В следующем окне появится список найденных физических накопителей, которые можно объединить в пул. Будут отображаться все диски за исключением системного (это ограничение очевидно), в том числе и пустые и содержащие данные.

Имейте в виду, что при включении диска с данными в пул, все данные на нем будут удалены.

В нашем случае мы имеем 2 внешних USB диска, емкостью 1 и 2 Тб соответственно. Отметим оба диска и нажмем кнопку Create Pool .

После чего система начнет создание и подготовку дисков в пуле хранения.

После создания пула хранения можно организовать на нем пространство хранения (одно или несколько). Далее будет предложено указать имя создаваемого пространства и ассоциировать с ним букву диска (чтобы избежать конфликтов с вновь подключаемыми внешними дисками выберите букву диска с конца алфавита).

В разделе Resiliency (Устойчивость), выберем тип Two-way Mirror (Двухстороннее зеркало). При такой настройке система будет хранить копию данных на каждом их накопителей и в случае выхода из строя одного из дисков, данные не будут потеряны.

Вообще говоря, существует четыре типа устойчивости создаваемого пространства, поговорим о них подробнее:

  • Simple (Простой) – простой тип организации дискового пространства, в котором хранимая информация распределяется по всем жестким дискам в пуле последовательно, а общая емкость пространства равна сумме емкостей составляющих дисков. По сути является аналогом RAID 0, улучшает скорость работы с данными и файлами больших размеров, отказоустойчивости не обеспечивает.
  • Two way mirror (двухстороннее зеркало) –каждая операция записи осуществляется одновременно на два диска. Соответственно, при отказе одного из дисков, данные не будут потеряны. Для организации пространства нужны как минимум два накопителя, в пуле может быть и более двух дисков, но алгоритм дублирования данных по дискам от пользователя скрыт. Общая емкость виртуально логического диска равно половине от общей емкости дисков.
  • Three way mirror (трёхстороннее зеркало) – подразумевает одновременную запись сразу на три накопителя в пуле, защищая от потери информации при выходе из строя любых двух дисков. Для организации пространства с таким типом устойчивости необходимо как минимум пять дисков (в Windows 8 Preview достаточно было иметь три диска). Следует понимать, что это схема подразумевает максимальную надежность хранения данных, однако скорость выполнения операция чтения и (особенно) записи снижается. Общая ёмкость пространства будет равна 1/4 от общей емкости всех дисков
  • Parity (четность ) – данные пишутся на разные диски вместе с информацией о четности (блок контрольных сумм по алгоритму XOR), напоминая принцип работы RAID 5. При выходе из строя любого из дисков, данные можно восстановить с помощью контрольной суммы. Для подобного типа организации пространства хранения необходимо иметь как минимум 3 диска. Доступная емкость равна 2/3 от общей емкости дисков в пуле. Из за необходимости расчета контрольных сумм и записи их на диск, скорость записи в таком пуле хранения несколько снижается и не рекомендуется их использовать для больших объёмов часто изменяемых данных.

В разделе Size указывается размер создаваемого пространства. По умолчанию его размер равен половине емкости используемых дисков, однако можно указать и больший размер (технология thin provisioning ). В этом случае, при достижении физического лимита на дисках, система предложит вам добавить дополнительные устройства хранения в пул. Нажмите кнопку Create Storage Space .

После этого Windows 8 приступает к форматированию дисков и созданию пространства хранения.

После создания пространства хранения в системе появится новый диск. Данный логический диск можно использовать абсолютно прозрачно, точно так же как и обычный диск, можно в том числе включить на нем шифрование данных, например с помощью BitLocker или TrueCrypt.

С помощью консоли управления Storage Pools можно познакомиться со списком файлов на дисках, изменить состав пула (или целиком удалить его) и переименовать диски.

Особенности функционирования Storage Spaces в Windows 8

В отличии от аппаратного RAID в Storage Spaces за физическими дисками в пространстве нет жесткого закрепления определенных функций, т.е. данные и контрольные суммы «размазываются» по всем доступным физическим устройствам. Если, например, в пространстве хранения, организованном в виде двухстороннего зеркала на базе двух дисков, если диск меньшего размера заполнится, дальнейшая запись данных в пространство станет невозможной, пока в пул не будет добавлен дополнительный диск.

Кстати, говоря, при добавлении нового диска, пространство хранения не перестраивается, что снижает эффективность его работы, но позволяет минимизировать нагрузку на компьютер. При замене неисправного диска новым, конфигурация пространства также не изменится, новый диск просто будет заполнен нужной информацией. Из всего этого должно быть понятно, что изменить тип пространства без потери данных не получится. Уменьшение размера пространства хранения также не предусмотрено.

Естественно, нужно понимать, что производительность Storage Spaces заметно ниже аппаратных реализаций RAID, вследствие разнотипных устройств в пулах хранения, однако обладает большей гибкостью.

Отметим, что система не выполняет проверку дисков () или дефрагментацию () виртуальных логических дисков в пространствах хранения. В случае наличия проблем с файловой системой на физическом диске, его придется извлечь из пула и восстанавливать стандартными средствами.

При выходе из строя одного из дисков в трее появляется информационное окно: Check Storage Spaces for problems , щелкнув по которому откроется панель управления пространствами хранения, в которой будет помечены неисправные/недоступные дики.

Использование функции Storage Spaces в небольшой домашней сети позволит отказаться от выделенных устройств типа Network Attached Storage (NAS), обеспечить резервное копирование данных.

Управлять Storage Spaces можно с помощью команд PowerShell.

Отметим, что функционал Storage Spaces доступен во всех редакциях Windows 8. В Windows Server 2012 при организации Storage Spaces возможно смешивать диски с файловыми системами NTFS и . Скорее всего в Windows 8 SP1 эта возможность появится и в клиентской ОС.

Все носители включаются в один из пулов носителей ,то есть в набор носителей с определенными атрибутами, включая тип носителей и политики управления. Пулы носителей имеют иерархическую структуру, которая начинается с класса пулов носителей. Имеется два класса.

  • Пулы носителей приложений (Application) . Создаются программными приложениями в целях группирования и отслеживания носителей. В Windows Server 2003 для Backup и Remote Storage поддерживаются свои пулы носителей.
  • Системные пулы носителей (System) . Создаются и управляются с помощью RSM и включают следующие пулы носителей: Неопознанные (Unrecognized), Свободные (Free) и Импортированные (Import).

Носители можно перемещать из одного пула носителей в другой, и это всегда осуществляется с помощью RSM. Пул носителей может содержать носители или другие пулы носителей, но не может одновременно содержать носители и другие пулы; это либо одноуровневая структура, либо иерархическая структура. Например, пул типа Free может содержать пулы носителей для каждого типа носителей, но не может содержать иерархическую структуру пулов носителей типа Free.

Библиотека может содержать носители из различных пулов носителей, и один пул носителей может использоваться с несколькими библиотеками.

Пулы неопознанных носителей

Пулы неопознанных носителей (Unrecognized) содержат носители, которые не может распознать RSM. Обычно это совершенно пустой носитель, который еще не получил свой идентификатор от RSM (это происходит при вставке носителя в библиотеку). Но если носитель содержит идентификатор, который не может прочитать или "понять" RSM, то он тоже включается в пул Unrecognized. Носители, находящиеся в пуле Unrecognized, не включаются в список базы данных RSM и поэтому недоступны для приложений.

Пулы свободных носителей

Пулы свободных носителей (Free) содержат носители, которые на данный момент не используются приложениями. Такой носитель доступен для использования любым приложением, которому он требуется. Предполагается, что любые данные на таком носителе не нужны, поскольку это, например, старая резервная копия, которая уже не подходит для процедуры восстановления.

Вы можете сконфигурировать RSM таким образом, чтобы приложения извлекали носители из пула Free автоматически, когда приложению не хватает носителей в его собственном пуле. Если не сконфигурировать автоматическое извлечение носителей из пула Free, то вы должны перемещать носители в пул приложения (Application) вручную, когда это требуется.

Пулы импортированных носителей

Пулы импортированных носителей (Import) содержат носители, которые опознаны как носители допустимого типа, но не используются службой RSM. Обычно носитель оказываются в пуле Import, когда он переносится из одной системы RSM в другую систему RSM той же организации. Вы можете перемещать носители из пула Import в пул Free или в пул Application.

Идентификация носителей

Чтобы отслеживать носители и поддерживать данные их описи, RSM идентифицирует каждую единицу носителей. Имеется два способа идентификации: записываемый на носитель идентификатор (on-media identifier) и штрих-код (barcode).

Идентификация на носителях

Идентификаторы на носителях записываются электронным способом при первой установке носителя в библиотеку. Этот идентификатор имеет две части.

  • Тип метки .Идентифицирует формат, используемый для записи данных. Этот формат зависит от типа носителя.
  • Идентификатор метки .Уникальный идентификатор для конкретного диска или ленты.
Идентификация с помощью штрих-кода

Если ваша библиотека поддерживает штрих-коды, то RSM может идентифицировать носители по штрих-кодам, которые задают пользователи. Носители, для которых используются штрих-коды, тоже получают записываемый на носитель идентификатор, и RSM может использовать любой из этих методов для идентификации ленты или диска. Штрих-коды проще использовать, поскольку вы не обязаны монтировать носитель в устройстве, чтобы его можно было идентифицировать.

Форматы носителей

Чтобы работать с записываемыми на носитель идентификаторами, RSM использует MLL (Media Label Library – библиотека меток носителей) . Библиотека MLL – это DLL, которая используется для интерпретации формата метки носителя, записанной каким-либо приложением. RSM поддерживает форматы FAT, NTFS и CDFS для дисковых носителей и MTF (Microsoft Tape Format) для ленточных носителей. RSM может различать, какое приложение записало метку носителя, путем проверки в зарегистрированных библиотеках MLL. Разработчики приложений, в которых используются другие форматы носителей, должны предоставлять соответствующие MLL.

Состояния носителей

Состояние носителя – это текущее рабочее состояние ленты или диска. RSM использует для оценки текущего состояния записываемый идентификатор или штрих-код. Состояния носителей определяются на двух уровнях: физическое состояние (Physical state) и состояние "сторон" (Side state).

Физическое состояние определяет текущее состояние в зависимости от местонахождения носителя и его физического использования. Имеются пять возможных физических состояний, описанных в табл. 7.1 .

Таблица 7.1.
Физическое состояние Описание
Idle (Простаивает) Носитель отсоединен (находится в слоте хранения [автоматизированного устройства] или физически находится вне устройства, то есть на хранении).
In Use (Используется) RSM в данный момент перемещает носитель.
Loaded (Загружен) Носитель смонтирован на приводе и доступен для чтения или записи данных.
Mounted (Смонтирован) Носитель находится на приводе, но еще не доступен для чтения или записи данных.
Unloaded (Выгружен) Носитель был демонтирован, и находится в состоянии ожидания, пока кто-либо не удалит его физически из

Состояние сторон – это состояние стороны (сторон), где сохраняются данные. Каждый тип носителя имеет одну или две стороны. Например, магнитооптические диски имеют две стороны, а ленты имеют одну сторону. RSM отслеживает стороны носителей, как это описано в табл. 7.2 .

Администратор может задавать максимум количества "захватов" сторон, чтобы ограничить количество захватов и освобождений носителя приложением. RSM проверяет каждый раз этот счетчик при освобождении какой-либо стороны, и когда достигается максимум, сторона выводится из эксплуатации. Это средство позволяет администраторам запрещать использование носителей сверх нормального срока службы (что особенно важно для лент).

Таблица 7.2. Отслеживание сторон службой RSM
Состояние стороны Описание
Allocated (Занята) Данная сторона зарезервирована каким-либо приложением и недоступна для любого другого приложения.
Available (Доступна) Данная сторона доступна для использования любым приложением.
Completed (Заполнена) Данная сторона заполнена до конца.
Decommissioned (Выведена из использования) Сторона стала недоступна для использования,поскольку достигла своего максимума по количеству "захватов" (см. выше описание этого максимума).
Imported (Импортирована) Тип метки данной стороны опознан. Идентификатор метки не опознан.
Incompatible (Несовместима) Тип носителя несовместим с данной библиотекой, и его следует удалить.
Reserved (Зарезервирована) Данная сторона доступна только определенному приложению. Это состояние относится к двусторонним носителям, когда одна сторона уже захвачена этим приложением.
Unprepared (Не подготовлена) Сторона помещена в пул свободных носителей (типа Free), но еще не получила метку свободного носителя.
Unrecognized (Не опознана) RSM не может опознать тип и идентификатор метки данной стороны.

Управление пулами носителей

Для управления пулами носителей используется оснастка Removable Storage . Вы можете создать пул , удалить пул и перемещать носители между пулами.

Создание и конфигурирование пула носителей

Вы можете создать пул носителей для определенного приложения как новый пул верхнего уровня или как пул внутри существующего пула приложений (но не внутри системных пулов типа Free [Свободные], Import [Импортированные] или Unrecognized [Неопознанные]).

Для создания пула носителей верхнего уровня щелкните правой кнопкой на объекте Media Pools (Пулы носителей) в дереве консоли и выберите в контекстном меню пункт Create Media Pool (Создать пул носителей). Для создания пула носителей внутри существующего пула приложения щелкните правой кнопкой на этом пуле и выберите в контекстном меню пункт Create Media Pool.

Сконфигурируйте новый пул носителей в диалоговом окне Create a New Media Pool Properties, см. рис. 7.8 .

Сконфигурируйте вкладку General диалогового окна свойств пула носителей следующим образом.


Рис. 7.8.

  • Введите имя нового пула носителей.
  • Введите описание (дополнительно).
  • В секции Media Information (Информация о носителях) укажите, что этот пул должен содержать либо другие пулы носителей (вариант Contains other media pools), либо реальные носители (вариант Contains media of type).
  • Введите тип носителей в случае второго варианта.
  • Задайте следующие опции захвата, возврата и перераспределения носителей в секции Allocation/ Deallocation policy.
    • Установите флажок Draw media from Free media pool, чтобы данный пул автоматически получал носители из пула свободных носителей (Free), когда в нем не остается незанятых носителей. Не устанавливайте этот флажок, если вы хотите перемещать носители из пула Free в этот пул вручную (используя оснастку RSM).
    • Установите флажок Return media to Free media pool, чтобы данный пул автоматически возвращал носитель в пул свободных носителей, если этот носитель уже не нужен приложению. Не устанавливайте этот флажок, если вы хотите перемещать носители в пул Free вручную.
    • Установите флажок Limit Reallocations (Ограничить количество перераспределений) и введите значение, ограничивающее количество захватов носителей другими пулами носителей.

Используйте вкладку Security, чтобы предоставлять пользователям и группам полномочия работы с данным пулом носителей.

Удаление пула носителей

Вы можете удалить пул носителей типа Application только из оснастки Removable Storage . Раскройте дерево консоли, чтобы представить пулы носителей, щелкните правой кнопкой на пуле носителей типа Application, который хотите удалить, и выберите в контекстном меню пункт Delete. Вы должны будете подтвердить это удаление.

Управление носителями

Вам нужно будет перемещать носители между пулами носителей, захватывать и освобождать носители, а также выполнять другие задачи, чтобы служба RSM всегда поддерживалась достаточным количеством носителей.

Перемещение носителя в другой пул носителей

В оснастке Removable Storage вы можете перетаскивать носитель из одного пула носителей в другой. Если исходный или адресуемый пул носителей является подчиненным, то раскройте сначала в дереве консоли его родительский пул носителей. Выберите в дереве консоли исходный пул носителей и перетащите соответствующий носитель из исходного пула носителей (в правой панели) в целевой пул носителей (в дереве консоли).

Если при создании и конфигурировании пула носителей вы не установили флажки автоматического перемещения носителей Draw media from Free media pool и Return media to the Free media pool (см. выше), то должны использовать этот ручной метод для перемещения носителей.

Очистка библиотек

RSM ведет учет процедур очистки устройств, поэтому для выполнения операции очистки вам следует использовать консоль RSM. Шаги, которые вы используете в консоли, зависят от того, какая это библиотека – автономная или автоматизированная.

Чтобы выполнить очистку устройства для автономной библиотеки, установите вручную чистящий картридж. RSM не участвует в самом процессе очистки, но следит, была ли выполнена очистка (и когда была выполнена). После очистки устройства уведомите RSM с помощью следующих шагов.

  1. Откройте оснастку RSM.
  2. В дереве консоли раскройте объект Libraries до уровня \Соответствующая библиотека\Drives .
  3. В правой панели щелкните правой кнопкой на соответствующем устройстве и выберите в контекстном меню пункт Mark As Clean (Пометить как чистое).

Чтобы выполнить очистку в автоматизированной библиотеке, щелкните правой кнопкой на соответствующей библиотеке и выберите в контекстном меню пункт Cleaner Management (Управление очисткой). Мастер Cleaner Management Wizard проведет вас через соответствующие шаги (включая инструкции по вставке чистящего картриджа).

Как я писал в предыдущих публикациях, на самом деле Windows 8 есть что предложить пользователю кроме нового интерфейса Metro (а иногда и в противовес ему). У меня Windows 8 прочно обосновалась на настольном ПК благодаря одному только Hyper-V , но это, конечно, довольно специальное применение, востребованное далеко не каждым. В этой статье речь пойдет о еще одной важной новинке, которая также достаточно сложна в техническом плане, но, тем не менее, может претендовать на гораздо большую популярность.

Storage Spaces

В русскоязычной версии Windows 8 функция, с которой я хочу познакомить читателей, называется «Дисковые пространства».

Перевод совершенно неудачный, поскольку набирающие популярность SSD к дискам никакого отношения не имеют. По-английски же название звучит совершенно корректно - Storage Spaces, пространства хранения.

Если не вдаваться в глубокую теорию, то «Дисковые пространства» представляют собой программный RAID в составе всех редакций Windows 8. Вообще говоря, для Windows это не новость - похожую функциональность предоставляют динамические диски, а Drive Extender из Windows Home Server можно считать прямым прообразом нынешнего решения. Тем не менее «Дисковые пространства» имеют свою специфику, и можно предположить, что они умышленно вынесены на пользовательский уровень, чтобы привлечь к ним дополнительное внимание. Но прежде чем приступить к их изучению, напомним вкратце о самом

RAID

Эта аббревиатура расшифровывается как Redundant Array of Independent Disks, т. е. избыточный массив независимых дисков. Причем первоначально I означало Inexpensive, поскольку речь шла о применении недорогих дисков из мира ПК. По мере развития технологии, в частности с применением SCSI-дисков, это качество перестало ощущаться, что и привело к соответствующей замене в названии. Сейчас такая же участь, по-видимому, ожидает последнюю букву D, которую, ввиду все более широкого распространения SSD, следовало бы трактовать как Drives, накопители.

Наиболее принципиальное свойство RAID - избыточность (т. е. использование накопителей сверх минимально необходимого количества), которая в итоге трансформируется в другие полезные качества: отказоустойчивость и/или производительность. Существуют различные схемы работы RAID, каждая из которых имеет свои особенности.

К примеру, самый простой RAID 0 объединяет два или более накопителея в единое пространство суммарного объема, причем распараллеливание операций чтения/записи позволяет существенно повысить производительность. Ценой же будет, вообще говоря, снижение надежности, т. к. выход из строя одного накопителя разрушает весь массив из-за того, что запись ведется не файлами, а достаточно крупными блоками данных.

А RAID 1 представляет собой простейшее «зеркало», когда все операции на двух накопителях дублируются, т. е. они всегда представляют копии друг друга. Таким образом при отказе одного, вся информация остается доступной на другом. Это главное, но не единственное преимущество. RAID 1 также ускоряет чтение данных, распараллеливая операции, тогда как скорость записи остается примерно такой же, как и у одиночного накопителя. Здесь как раз хорошо видна та самая избыточность: ведь мы используем два накопителя, хотя с точки зрения объема данных хватило бы и одного.

Реализации RAID бывают аппаратные и программные. Первые представляют собой платы расширения, которые могут быть достаточно дороги, поскольку включают специализированный процессор, RAM для кэша, резервное питание (батарейку) для корректного завершения работы в случае пропадания внешнего питания и пр. Программные RAID, соответственно, реализуются средствами ПО и сегодня существуют для всех распространенных ОС. Они, таким образом, задействуют обычные вычислительные ресурсы компьютера, что и является их основным недостатком - под большой нагрузкой общая производительность системы может снижаться. С другой стороны, близость программных RAID к ОС позволяет обеспечить дополнительную гибкость, что мы и увидим на примере «Дисковых пространств».

Как это работает

Microsoft постаралась сделать «Дисковые пространства» максимально прозрачными для пользователя и гибкими в применении. Для этого будущее хранилище формируется на двух уровнях.

Прежде всего, необходимо создать так называемый пул хранения, т. е. логическое объединение нескольких накопителей. Примечательно, что при этом можно комбинировать устройства с разными объемами и интерфейсами - USB, SATA, SAS, SCSI и даже iSCSI. Количество накопителей, вообще говоря, также может быть совершенно произвольным, не считая минимальных ограничений для каждого типа пространств (см. ниже).

Если вы еще не экспериментировали с данной функцией, то, запустив аплет «Дисковые пространства», увидите приглашение выполнить первичную настройку:

Дальше будут автоматически найдены все физические накопители, которые можно объединить в пул - отдельно пустые и содержащие данные или отформатированные. Имейте в виду, что старые данные будут безвозвратно удалены. Кроме того, для RAID не может быть использован системный накопитель - вот первое (впрочем, достаточно очевидное) ограничение.

Как уже говорилось, нет никаких препятствий для объединения в один пул накопителей различных типов и объемов, как, к примеру, на иллюстрации ниже - объединены внутренний SATA- и внешний USB-диски:

На протяжении всего процесса настройки Windows не выдает никаких рекомендации или предупреждений о возможных нюансах - скажем, с производительностью. Между тем, чрезмерные вольности, безусловно, могут приводить к негативным эффектам. Именно поэтому перед использованием «Дисковых пространств» следует разобраться с ними.

Затем на основе пула хранения создаются уже собственно пространства, которые на системном уровне будут выглядеть как обычные логические диски, хотя их природа, как понятно из описания, достаточно виртуальна. Поскольку в моем примере пул объединяет два физических накопителя, то Windows довольно логично предлагает организовать двухстороннее зеркало:

Однако доступны и другие варианты:

Остановимся чуть подробнее на каждом из них.

Простое пространство , которое является аналогом RAID 0, не улучшает надежности и может использоваться для ускорения работы с некритичными данными или с файлами огромных размеров. Более того, можно считать, что на самом деле в данном случае надежность как раз ухудшается. Дело в том, что данные на дисковые пространства (любых типов) записываются не файлами, а довольно большими блоками и считаны они могут быть только с функционирующего пространства. Но простое дисковое пространство разрушается, если в пуле выйдет из строя хотя бы один накопитель - при этом никаких аварийных инструментов пока нет, хотя блоки, вероятно, могут хранить какие-то файлы целиком. Такая же проблема касается и всех прочих типов - при отказе числа накопителей свыше допустимого. Некоторые сторонние разработчики заявили о намерении создать соответствующие утилиты, но, насколько мне известно, реально пока ничего не показали. Хотя правильней было бы, чтобы этим вопросом озаботилась сама Microsoft.

В двухстороннем зеркале каждая операция записи осуществляется одновременно на два накопителя. Соответственно, при отказе любого одного накопителя пространство остается работоспособным. Однако, если в пуле более двух дисков то задействоваться они могут все и алгоритм такого «размазывания» от пользователя скрыт.

Трехстороннее зеркало подразумевает параллельную запись на три накопителя, что, соответственно, защищает от отказа любых двух. Для соответствующего пространства, однако, требуется целых пять дисков, хотя в бета-версии Windows 8 достаточно было именно трех. Вероятно, схема RAID видоизменилась уже в последний момент и в доступной сегодня документации четко не описана. Скорее всего, это нечто вроде RAID 1E, где каждый блок действительно записывается трижды, но каждая следующая операция выполняется со сдвигом на один накопитель, т. е. заведомо равномерно «размазывается» по всему пулу. Обычно это делается для улучшения производительности (за счет большего распараллеливания), но будет ли это справедливо в данном случае - вопрос открытый. Некоторые обозреватели также предположили, что речь может идти о RAID 6, однако это достаточно медленная схема (из-за необходимости расчета двух типов контрольных сумм), чего по тестам не видно. В любом случае, для «Дисковых пространств» трехсторонне зеркало - единственный способ добиться максимально надежного хранения критичных данных.

Наконец, пространство с контролем четности (видимо, для краткости оно называется просто четность ) в точности соответствует RAID 5. В нем одновременно может задействоваться от 3 до 8 накопителей (хотя пул, как обычно, может содержать и больше). Схема работает следующим образом: на все накопители кроме одного записываются блоки с полезными данными, а на последний - блок контрольных сумм, представляющих собой результат операции XOR. Соответственно, при отказе одного из накопителей, недостающие данные могут быть буквально вычислены. C точки зрения надежности пространство с контролем четности аналогично двухстороннему зеркалу, однако в остальном они отличаются заметно. Так, избыточные данные в первом случае составляют 1/N от общего объема, где N - от 3 до 8 (т. е. равно количеству накопителей, на которые одновременно ведется запись), а во втором - всегда 1/2. Однако из-за необходимости расчета контрольных сумм, пространства с контролем четности ощутимо медленнее на запись, вследствие чего их рекомендуют для хранения больших объемов редко изменяемых данных, к примеру, видео.

На предыдущей иллюстрации видно, что одной из немногочисленных настроек пространства является его размер. В данном случае он вроде бы логично для двухстороннего зеркала установлен в половину от общего доступного объема. Однако же использованные накопители вовсе не равны. Более того, на самом деле можно установить любой размер - на функционировании пространства это никак не скажется. В частности, как только будет заполнен меньший накопитель, пространство демонтируется и восстановить его функционирование можно будет добавлением в соответствующий пул новых накопителей. Подобный принцип работы обеспечивается так называемой тонкой инициализацией (thin provisioning), когда, несмотря на заявленные показатели, физическое пространство реально выделяется только под конкретные запросы системы.

Отсюда, в частности, вытекают еще несколько особенностей «Дисковых пространств». Во-первых, в отличие от аппаратных реализаций RAID в данном случае нет жесткого закрепления за накопителями определенных функций. В общем случае данные и контрольные суммы как бы «размазываются» по всем доступным накопителям, что несколько улучшает производительность и придает технологии дополнительную гибкость, но как уже говорилось затрудняет восстановление. Во-вторых, на каждом пуле может быть создано несколько пространств, причем любых типов. К примеру, при использовании накопителей большой емкости не обязательно сразу же целиком отдавать их под зеркало, если объем критичных данных будет расти постепенно. Параллельно можно создать простое пространство и использовать его (до поры до времени) для повышения производительности при работе, скажем, с временными файлами.

На системном же уровне созданные пространства выглядят как обычные логические диски, их использование абсолютно прозрачно и никаких явных особенностей не имеет.

Специфика функционирования

Надеюсь, предыдущий раздел дал общее представление о гибкости «Дисковых пространств», однако, как и всегда, это качество достигается за счет ряда компромиссов. Часть из них, как то: блочная запись и объединение накопителей различных типов - уже затрагивались. Но есть и другие, которые также необходимо иметь в виду.

Пространства и пулы вполне переносимы, но только в пределах Windows 8, так как в других ОС технология не поддерживается. Сам этот процесс совершенно прост, поскольку вся информация о конфигурации, а также достаточно подробные журналы операций хранятся на самих накопителях. Понадобится лишь вручную смонтировать пространство через аплет в Панели управления, т. к. автоматически это не делается.

Протоколирование работы с пространствами имеет ряд преимуществ. К примеру, при добавлении нового диска в пул пространства не будут перестаиваться, что, с одной стороны может снижать эффективность их работы, но с другой - минимизирует дополнительную нагрузку на компьютер. При замене дефектного накопителя в сохранившем работоспособность пространстве заполнение его необходимой информацией будет выполнено автоматически, причем в фоновом режиме. При отключении и повторном подключении накопителя все данные на нем сохранятся, будут лишь добавлены новые, связанные с пропущенными операциями записи. Обо всех проблемах в работе пулов и пространств выдаются краткие системные оповещения с приглашением заглянуть в аплет «Дисковые пространства»:

А вот реакция Windows на заполнение пространства достаточно своеобразна. Начиная с 70% пользователю будут выдаваться соответствующие оповещения, а при полном исчерпании места пространство автоматически демонтируется - подключить его обратно можно вручную через аплет «Дисковые пространства». Хотя кажется более логичным, чтобы пространство просто переводилось в режим только для чтения.

Производительность

Вполне закономерно, что это один из самых неоднозначных вопросов, относящихся к «Дисковым пространствам». Комбинирование накопителей с разными интерфейсами может приводить к самым различным эффектам. Особенно это касается USB, где не всегда даже понятно, как порты распределяются между контроллерами и, конечно, дело не только в пропускной способности интерфейса (т. е. USB 3.0 не решит всех проблем). К сожалению, никаких предупреждений при формировании пулов и пространств пользователь не получает - хотя некоторые неудачные конфигурации вычисляются довольно легко.

Вот как выглядит производительность дисковых пространств из примеров этой статьи.

А вот, для сравнения, производительность использованных физических накопителей.

Внутренний SATA-диск:

Внешний USB-диск:

Видно, что запись на зеркало определяется худшими показателями для двух накопителей, а чтение, как и все операции с простым пространством - усредненными. В данном случае результаты, пожалуй, было несложно предсказать, исходя из принципов работы схем RAID. Однако если бы накопителей в пуле было больше, арифметика была бы не столь проста.

К сожалению, для проведения полновесного тестирования под рукой не оказалось необходимого оборудования, но в общем можно утверждать, что в тех случаях, когда удается распределить одинаковые накопители по независимым каналам, результаты примерно соответствуют общим представлениям о RAID, хотя и с несколько худшим уровнем масштабируемости:

  • простое пространство увеличит производительность и чтения, и записи пропорционально количеству накопителей;
  • при зеркалировании производительность записи примерно соответствует показателям отдельного накопителя (хотя в некоторых случаях может и замедляться), скорость чтения повышается;
  • пространство с контролем четности также улучшает производительность чтения, но замедляет запись в разы (типично - вчетверо).

Выводы

Благодаря различным компромиссам и ухищрениям «Дисковые пространства» реализованы таким образом, чтобы среднестатистическому пользователю не пришлось даже задумываться о подробностях конфигурирования и обслуживания RAID. C помощью этой возможности, к примеру, можно совершенно просто задействовать старые, разрозненные накопители, которые уже рискованно использовать поодиночке. Да, это приведет к каким-то негативным эффектам, но работать все будет исправно и совершенно автоматически. Для более опытных пользователей и администраторов небольших серверов имеется возможность и тонкой настройки посредством PowerShell. Конечно, сегодня появляется все больше бюджетных NAS, однако они все-таки служат несколько иным целям, требуют дополнительных затрат и не обладают гибкостью «Дисковых пространств». В любом случае, хорошо иметь выбор. Наконец, само появление «Дисковых пространств» в Windows 8 говорит о том, что Microsoft пока не собирается сбрасывать со счетов рынок традиционных ПК.

18.01.2013 Роберт Митчелл

Пользовательский интерфейс Storage Spaces and Pools реализован в программе Storage Spaces панели управления (в Windows 8) и в Server Manager (в Server 2012); также можно использовать команды PowerShell (в обеих операционных системах). По большей части эта статья относится к интерфейсу Server Manager. Версия клиента Windows 8 упрощена и заметно отличается по внешнему виду. Однако базовая технология везде одинаковая.

Новые версии Windows располагают расширенными возможностями хранения данных. В Windows Server 2012 и Windows 8 появилась функция под названием Storage Spaces and Pools, обеспечивающая пользователям ряд новых возможностей, в том числе:

  • метод построения виртуальных хранилищ данных;
  • функциональность RAID, ранее доступная только в дорогостоящем оборудовании;
  • тонкая подготовка;
  • управление с использованием сценариев через PowerShell;
  • избыточные копии данных, которые можно применять для устранения неполадок файловой системы;
  • интеграция с общими томами кластера (CSV).

Поддерживаемые хранилища данных

Storage Spaces and Pools можно разместить на разнообразных аппаратных средствах. Поддерживаемые типы шин: Universal Serial Bus (USB), Serial ATA (SATA) и Serial Attached SCSI (SAS).

Storage Spaces and Pools можно использовать в сочетании с логическими устройствами (LUN) через канал Fibre Channel или iSCSI, однако такая конфигурация не поддерживается. Пользователям высокоуровневых решений хранения данных следует обратиться к соответствующим поставщикам, чтобы в полном объеме задействовать имеющуюся функциональность. Компонент Storage Spaces and Pools ориентирован на менее дорогостоящие решения, чтобы предоставить функциональность, недоступную иными способами.

Создание пула и дискового пространства

Пул - просто логическая группа физических дисков, а дисковое пространство (storage space) - виртуальный диск, который можно использовать как физический. Поэтому создание дискового пространства с помощью Storage Spaces and Pools - двухэтапный процесс. Сначала создается пул; затем выделяется дисковое пространство, именуемое виртуальным диском в Windows Server. Не путайте виртуальные диски Storage Spaces and Pools с файлами Virtual Hard Disk (VHD) или VHDX. Термины похожи, но сами компоненты не имеют между собой ничего общего.

С помощью интерфейса Server Manager можно создать работоспособный пул. Отправной точкой становится пул по умолчанию, называемый исходным пулом, представляющий собой просто список физических дисков, присоединенных к компьютеру, которые могут быть объединены в пул. Исходный пул не считается работоспособным. Мастер запрашивает имя пула и добавляемые физические диски. Созданный пул отображается в интерфейсе Server Manager. Обратите внимание, что хотя в Windows можно сформировать множество пулов, не рекомендуется создавать больше четырех. Для выполнения этой же операции предназначен сценарий PowerShell из трех строк:

$stsubsys = (Get-StorageSubsystem) $physd = (Get-PhysicalDisk PhysicalDisk1, PhysicalDisk2, PhysicalDisk3, PhysicalDisk4) New-StoragePool -FriendlyName MyPool1 -StorageSubsystemFriendlyName $stsubs.FriendlyName -PhysicalDisks $physd

Подготовив пул, можно создать виртуальный диск (называемый дисковым пространством в Windows 8). Мастер запрашивает имя пула хранения, имя виртуального диска, тип структуры хранилища, тип подготовки (тонкая или фиксированная) и размер виртуального диска. Подробнее это будет рассмотрено в следующем разделе, но после завершения работы мастера вы увидите виртуальный диск, показанный на приведенном экране. Для выполнения этой же операции предназначен следующий сценарий PowerShell:

New-VirtualDisk -StoragePoolFriendlyName MyPool1 -FriendlyName MyVirtualDisk -ResiliencySettingName Mirror -UseMaximumSize

Данный виртуальный диск можно использовать точно так же, как физический. Его можно настроить как раздел Master Boot Record (MBR) или GUID Partition Table (GPT).

Правила выбора

При создании виртуального диска нужно определить три основные характеристики: тип структуры хранилища (простая, зеркальная, с контролем по четности), тип подготовки (тонкий или фиксированный) и размер виртуального диска. Другие параметры, например имя пула или имя виртуального диска, произвольны.

Структура. Структура хранилища - это всего лишь тип RAID, который предстоит использовать. Можно выбрать Simple (RAID 0 или чередующийся набор без контроля четности), Mirror (RAID 1) или Parity (RAID 5 или чередующийся набор с контролем четности). Можно создать простой набор из одного или нескольких физических дисков пула. Для наборов с контролем четности требуется не менее трех дисков в пуле. Наконец, зеркальные наборы можно создать с использованием не менее двух физических дисков для двустороннего зеркалирования и не менее пяти физических дисков для трехстороннего зеркалирования.

Тип подготовки. Выбор между тонкой и фиксированной подготовкой определяет, нужно ли заранее выделять все сектора, задействованные в виртуальном диске, или следует сопоставлять их с физическими секторами в зависимости от меняющихся со временем потребностей. Размер виртуального диска в режиме фиксированной подготовки ограничивается величиной доступных физических дисков в пуле. Но если выбрать тонкую подготовку, можно указать больший размер физически доступного пространства. По мере необходимости можно пополнять пул физическими дисками.

Размер виртуального диска. Размер виртуального диска зависит от выбранного типа подготовки, структуры хранилища и размера используемых физических дисков. Если планируется создать всего один виртуальный диск в пуле, можно просто выбрать параметр Maximum size (максимальный размер). Обратите внимание, что параметр Maximum size затенен, если выбрана тонкая подготовка.

Дополнительные сведения о тонкой подготовке

Тонкая подготовка - технология своевременного выделения блоков памяти по мере необходимости. При фиксированной подготовке физические блоки выделяются виртуальному диску независимо от того, будут они использованы или нет. При тонкой подготовке только используемые блоки сопоставляются с физическими блоками. Это позволяет подготовить виртуальный диск гораздо большего размера, чем в фиксированном варианте. Если виртуальный диск подходит к пределу сопоставления физических блоков, можно добавить новые физические диски.

Преимущество тонкой подготовки - гибкость дискового пространства. Если вам нужен виртуальный диск на 10 Тбайт, не обязательно заранее обеспечивать для него физическое пространство. Можно подготовить тонкий виртуальный диск размером 10 Тбайт и добавлять физические диски по мере надобности. Эффективность этого подхода еще более повышается благодаря усовершенствованиям NTFS, обеспечивающим восстановление пространства после удаления или оптимизации файлов. Windows также оптимизирована для более эффективной работы с решениями хранения данных высокого уровня, располагающих функциями тонкой подготовки. В частности, это возможность задействовать неиспользуемые сектора, как это делает Storage Spaces and Pools.

Принципы архитектуры

Рассмотрим, что происходит во внутренних механизмах, чтобы получить описанные результаты. На рисунке 1 показан стек хранилища Windows. Драйвер SSP (SpacePort.sys) подключается непосредственно выше Partition Manager (Partmgr.sys). Когда в пул вводится физический диск, на нем создается раздел и физический диск скрывается из интерфейса пользователя. На следующем шаге из пула вырезается виртуальный диск, затем этот виртуальный диск вновь представляется в интерфейсе пользователя как логический диск. Физические диски по-прежнему видны в диспетчере устройств, но новое устройство Microsoft Storage Space Device также указано для каждого созданного виртуального диска.

На рисунке 2 показано, как будут выглядеть разделы на физических дисках (как унаследованные MBR-диски, так и диски с использованием схемы GPT.) Небольшая область раздела будет выделена для хранения метаданных для Storage Spaces and Pools. Основная часть раздела будет использоваться для хранения данных файлов. После того, как создан виртуальный диск, его можно настроить как MBR или GPT, а затем использовать как обычный физический диск. Его можно представить в формате NTFS или новой системы Resilient File System (ReFS) компании Microsoft.

Дополнительные параметры

В целях повышения производительности можно выполнить более глубокую настройку Storage Spaces and Pools. Полезно изучать эти настройки, добавляя физические диски к существующему виртуальному диску. В частности, функция Storage Spaces and Pools в Windows 8 отличается простотой использования, но если вы хотите расширить возможности управления хранением данных, то в Storage Spaces and Pools для этого есть все необходимое.

Доступ к большинству углубленных настроек можно получить через команду PowerShell под названием New-VirtualDisk. Интерес представляют элементы NumberOfColumns (указывает число создаваемых столбцов), NumberOfDataCopies (указывает число создаваемых копий данных) и ResiliencySettingName (указывает имя требуемого параметра устойчивости - например, Simple, Mirror или Parity).

Число столбцов. На рисунке 3 показана диаграмма, состоящая из трех дисков. Диски делятся на блоки. При чередовании между дисками можно выполнять запись на каждый диск одновременно. В технологии RAID этот метод известен как чередующийся набор без контроля четности. Приблизительно это и происходит на виртуальном диске с «простой» структурой.

Каждый физический диск - столбец в виртуальном диске. Чем больше физических дисков доступно при создании виртуального диска, тем больше будет столбцов и возможных одновременных операций записи. Аналогичная ситуация с наборами с контролем четности. Чем больше физических дисков в начальный момент, тем больше столбцов в виртуальном диске. Единственное различие заключается в потере части пространства, отводимого для хранения разрядов четности. Благодаря возможностям масштабирования Windows можно использовать до восьми столбцов при создании виртуального диска (даже если это делается с использованием PowerShell).

Элемент, используемый для управления столбцами - NumberOfColumns. Ниже приводится пример ручного управления этим элементом и элементом ResiliencySettingName. Следующая команда формирует виртуальный диск с тремя столбцами:

New-VirtualDisk -FriendlyName NewVDisk -StoragePoolFriendlyName MyPool -NumberOfColumns 3 -ResiliencySettingName simple -UseMaximumSize

Рисунок 3. Простая структура

Объединение столбцов с копиями данных. Копия данных - это именно копия данных. Если избыточность существует в виде автономного экземпляра, то у вас будет больше одной копии данных. В противном случае копия единственная.

* Простое пространство с единственной копией.

* Зеркальные пространства с двумя или тремя копиями.

* Пространства с контролем четности имеют всего одну копию.

Только зеркальное пространство имеет полную копию экземпляра данных, как показано на рисунке 4. Отказоустойчивость пространства с контролем четности достигается за счет того, что не используется полностью отдельный экземпляр данных. Поэтому имеется лишь единственная копия данных. В трехстороннем зеркале существует три копии данных. Недостаток дополнительной копии данных заключается в необходимости выполнять запись несколько раз. В результате зеркальные пространства работают медленнее при выполнении записи. Один из недостатков зеркалирования - увеличение времени записи из-за необходимости записывать одни и те же данные несколько раз.

При наличии достаточного дискового пространства можно отчасти компенсировать снижение скорости записи, применяя чередование внутри каждой копии данных. В примере на рисунке 5 четыре физических диска используются для формирования зеркального пространства. Поэтому внутри каждой копии данных можно вести запись одновременно на два диска. Число столбцов в зеркальных пространствах, созданных в графическом интерфейсе, может достигать четырех (на копию данных), но в зеркальных пространствах, созданных с использованием PowerShell, может быть больше четырех столбцов (обратите внимание, что приведено только число столбцов для каждой копии данных).

Можно использовать элемент New-VirtualDisk (NumberOfDataCopies), чтобы задать число копий данных. В качестве примера взгляните на следующую команду PowerShell, которая создает двухстороннее зеркальное пространство с шестью столбцами, как на рисунке 6.

New-VirtualDisk -FriendlyName NewVDisk -StoragePoolFriendlyName MyPool -NumberOfColumns 6 -NumberOfDataCopies 2 -ResiliencySettingName mirror -UseMaximumSize

Дополнительные сведения о столбцах

Число столбцов в дисковых пространствах обычно соответствует числу физических дисков, имеющихся при создании виртуального диска. Число столбцов может быть меньше числа дисков, но не больше. Столбцы важны, так как показывают число дисков, к которым можно обратиться одновременно. Например, на рисунке 7 мы видим два простых пространства. В обоих используется два диска, но в левом используется один столбец, а в правом - два. Для простого пространства справа можно одновременно выполнять операции ввода-вывода, теоретически увеличивая скорость вдвое.

Рисунок 7. Два простых пространства

Число столбцов, используемое в дисковом пространстве, задается при создании пространства. В графическом интерфейсе назначается максимально возможное число столбцов. Здесь действует следующая логика:

* если пространство создано с помощью интерфейса пользователя, максимальное число столбцов - восемь;

* при использовании команды New-VirtualDisk можно установить значение NumberOfColumns больше восьми;

* в пространствах с контролем четности больше восьми столбцов (даже при использовании PowerShell).

Добавление пространства

Добавление дискового пространства к уже существующему может быть делом нелегким. На рисунке 8 было создано простое пространство с использованием двух физических дисков. Если нужно расширить виртуальный диск, необходимо сначала добавить физический диск к пулу носителей, если таковой был недоступен. Но если попытаться расширить виртуальный диск после того, как диск добавлен, вы потерпите неудачу. Ошибка указывает, что не существует физических ресурсов, обеспечивающих добавление пространства к виртуальному диску, даже если пул дополнен новым чистым диском.

Рисунок 8. Одно простое пространство, созданное с двумя физическими дисками

Проблема заключается в количестве столбцов. Windows должна придерживаться той же модели чередования, которая использовалась при создании пространства. Нельзя просто добавить столбец. Если бы такое было возможно, терялись бы все преимущества чередования, когда заполняются два первоначальных диска. Кроме того, нельзя пристроить новый диск к одному из имеющихся столбцов снизу (в сущности, по тем же причинам). Для расширения виртуального диска нужно добавить столько дисков, чтобы их число равнялось или превышало число столбцов в указанном виртуальном диске. В результате чередование продолжается первоначально заданным способом. То же относится к простым пространствам и пространствам с контролем четности. Число добавляемых дисков должно быть равным или больше числа столбцов в виртуальном диске.

Работая с зеркальными пространствами, необходимо принимать во внимание как число столбцов, так и число копий данных. Например, двухстороннее зеркало, созданное с использованием четырех физических дисков, будет выглядеть так, как показано на рисунке 9. NumberOfDataCopies равен 2, и NumberOfColumns равен 2. Число дисков, необходимое для расширения этого виртуального диска вычисляется по следующей формуле:

NumberOfDataCopies * NumberOfColumns 2 * 2 = 4

Четыре физических диска необходимо для расширения тестового пространства, см. рисунок 10. Ту же формулу можно использовать для простых пространств и пространств с контролем четности. Однако значение NumberOfDataCopies всегда равно 1 для обеих структур.

Рисунок 10. Четыре физических диска, расширяющих тестовое пространство

Определение числа копий данных и столбцов

Если неизвестно число копий данных и/или столбцов, имеющихся в виртуальном диске, то несложно найти ответ, выяснив значения NumberOfColumns и NumberOfDataCopies с помощью графического интерфейса. Команда PowerShell принесет ту же информацию:

Get-VirtualDisk -FriendlyName MyVirtualDisk | ft FriendlyName, NumberOfColumns, NumberOfDataCopies ReFS на зеркале

· Отметим дополнительное преимущество зеркал Storage Spaces and Pools. В данной статье уже упоминалось о новой файловой системе Microsoft, ReFS. В случае порчи файлов или метаданных в ReFS операционная система может использовать избыточную копию с другой стороны зеркала для устранения ошибок. Это возможно отчасти благодаря контрольным суммам как данных, так и метаданных в ReFS.

Мощная функциональность хранения данных

Благодаря Storage Spaces and Pools в распоряжение обладателей систем хранения данных начального и среднего уровня предоставляется функциональность, которая в противном случае была бы недоступна. Ее легко настроить; возможна углубленная настройка для желающих задействовать дополнительные параметры, а файловая система ReFS приобретает дополнительную устойчивость. Storage Spaces and Pools обеспечивает тонкую подготовку, и как большинство компонентов Server 2012 и Windows 8, может управляться сценариями с использованием PowerShell. Думаю, это будет самое востребованное из всех новшеств Windows, относящихся к хранению данных.





Если заметили ошибку, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter
ПОДЕЛИТЬСЯ:
NexxDigital - компьютеры и операционные системы