Глава 7 Управление хранилищем данных
Эффективное управление хранилищами данных в сфере современных информационных технологий играет все более важную роль. Основные проблемы перечислены далее.
Увеличение объемов хранения требует расширения административного штата, даже несмотря на то, что на одного администратора возлагается обслуживание все большего количества единиц хранения данных. Значительное сокращение стоимости дисковых хранилищ (особенно дисков начального уровня) также приводит к увеличению подсистем хранения, используемых в компаниях.
Требования к времени простоя современных подсистем хранения постоянно ужесточаются.
Рабочее окружение. развивается от поставщика, предлагающего систему высокого уровня для больших корпораций, к поставщикам набора операционных систем и подсистем хранения, внедряемых в более мелких корпоративных средах. Проблему составляют требования к минимизации стоимости и многочисленные закрытые системы управления, предлагаемые разными поставщиками.
Как отмечается во введении, эта книга – не пошаговое руководство. Поэтому вместо описания различных утилит с графическим интерфейсом, которые могут использоваться для управления хранилищами (например, для администрирования дисков), в этой главе рассматривается архитектура и технологии для управления хранилищами данных.
Глава начинается введением в общую информационную модель управления (Common Information Model – CIM), определенную рабочей группой DMTF и принятую ассоциацией SNIA. Далее следует описание технологии WMI (Windows Management Instrumentation), которая представляет собой реализацию модели CIM от компании Microsoft. Затем рассматривается схема виртуализация хранилищ, а также технология виртуализации хранилищ от Microsoft, включая службы виртуализации дисков и связных архитектур. Далее обсуждаются методы использования API для адаптеров шины, принятые в ассоциации SNIA и компании Microsoft, после чего рассматривается архитектура HSM, которая впервые появилась в Windows 2000. И в завершение описывается стандарт управления хранилищем от ассоциации SNIA, который изначально имел кодовое имя Bluefin. В настоящее время стандарт официально называется SMI (Storage Management Initiative).
7.1 Общая информационная модель и стандарт WBEM
Протокол SNMP (Simple Network Management Protocol) представляет собой стабильную технологию управления, имеющую свои преимущества и недостатки. Он обеспечивает эффективный мониторинг систем, однако не подходит для моделирования взаимоотношений между ними и предоставления активных методов управления хранилищами.
Учитывая необходимость в разработке новой парадигмы управления хранилищами, в 1996 году появился промышленный стандарт WBEM (Web- Based Enterprise Management). Разработка стандарта Проводилась под наблюдением группы DMTF (Distributed Management Task Force, ранее известной как Desktop Management Task Force). В стандарте WBEM определена общая информационная модель (CIM), которая включает в себя, такие уже существующие стандарты, как SNMP и DMI (Desktop Management Interface).
Общая информационная модель относится не только к подсистеме хранения в целом, но к сетям и персональным компьютерам в частности, а также к моделированию внешних и внутренних взаимоотношений между структурными элементами, например между устройствами хранения и компьютерами. В модели CIM определена последовательность схем для реализации управленческой информации и взаимоотношений между компонентами. В следующем списке представлен набор схем CIM, определенных рабочей группой DMTF:
базовая CIM;
CIM приложений;
CIM сети;
CIM QoS сети;
CIM пользователей;
CIM систем хранения данных.
Стоит отметить, что рабочая группа DMTF определила CIM в качестве модели, а не конкретной реализации. Для того чтобы сделать CIM более привлекательной и обеспечить межплатформенную совместимость в гетерогенном окружении, рабочая группа DMTF разработала метод, с помощью которого гетерогенные системы могут обмениваться управляющей информацией по протоколу HTTP, применяя для хранения этих данных документы XML.
Модель CIM все еще развивается и, без сомнений, приобретет большую популярность в ближайшем будущем, особенно после недавних демонстраций некоторыми поставщиками на конференции Storage Networking World в марте 2002 года. Основная проблема реализации CIM состоит в том, что поставщикам приложений управления и аппаратных систем приходится действовать методом проб и ошибок. Поставщики аппаратного обеспечения не имеют ясного представления о том, какой инструментарий должен быть разработан, а поставщики приложений управления не знают, каких классов и инструментария стоит ожидать, чтобы все возможности были доступны постоянно, а не только в отдельных случаях (в зависимости от производителя), Тем не менее через некоторое время эта проблем будет решена.
7.2 Интерфейс WMI
Как уже отмечалось, модель CIM определена в рабочей группе DMTF и принята к использованию ассоциацией SNIA. Интерфейс WMI представляет собой реализацию модели CIM от Microsoft. Другими словами, WMI – это «CIM для Windows».
Интерфейс WMI был разработан для режима ядра и пользовательского режима. Операционная система Windows NT 4.0 SP6 поставлялась с интерфейсом WMI только для пользовательского режима. В Windows 2000, Windows ХР и Windows Server 2003 интерфейс WMI реализован как в режиме ядра, так и в пользовательском режиме.
Интерфейс WMI имеет трехуровневую архитектуру (рис. 7.1).
Уровень приложений WMI.
Уровень служб WMI.
Уровень поставщиков WMI.
На самом верху находится уровень приложений WMI. Приложения WMI обычно используются для управления системой. Независимые поставщики программного обеспечения создают приложения управления с помощью интерфейса, предоставляемого службой WMI, или с помощью интерфейса сценариев, который размещен уровнем выше службы WMI. Несколько приложений WMI могут сосуществовать на одном и том же компьютере.
Далее следует уровень службы WMI, который включает в себя единственный компонент – собственно службу WMI. Эта служба поставляется в составе Windows NT и представляет собой реализацию схемы, основанной на модели CIM. Иногда службу WMI называют объектным диспетчером CIM, или
Рис. 7.1. Архитектура WMI
CIMOM (CIM Object Manager). Служба WMI предоставляет единый интерфейс для приложений управления. Источник информации и тип приложения управления не имеют значения. Другими словами, служба WMI осуществляет операции мультиплексирования и демультиплексирования запросов между приложениями и различными поставщиками. Кроме того, служба предоставляет интерфейс сценариев WMI, который позволяет с помощью любого языка сценариев, поддерживаемого интерфейсом Windows Scripting Host (Visual Basic, JScript, VBScript), получать доступ к объектам службы WMI.
Последним в иерархии представлен уровень поставщиков WMI. На этом уровне находятся различные поставщики WMI: одни из них созданы компанией Microsoft, другие предоставлены сторонними производителями. Поставщики WMI создаются с помощью набора WMI SDK, который входит в пакет Platform SDK и включает в себя обычные динамически подключаемые библиотеки пользовательского режима. Компания Microsoft создала большое количество поставщиков WMI. Производители компьютеров, программного и аппаратного обеспечения также создают различных поставщиков. Например, производитель компьютеров может создать поставщика WMI, который позволяет наблюдать за различными параметрами внутри корпуса сервера, например за температурой и скоростью вращения вентиляторов. Такой поставщик WMI может даже подавать сигнал тревоги, когда открывается корпус сервера.
Многие поставщики WMI от Microsoft поддерживают управление приложениями пользовательского уровня и службами. Особое значение имеет поставщик WDM (Windows Driver Model), который позволяет предоставлять события и данные драйверов режима ядра пользовательским приложениям. Программный код режима ядра и драйвера находится под управлением кода WMI, однако от разработчиков драйверов создание поставщика WMI не требуется.
Расширение WMI для WDM предоставляет методы публикации информации и передачи событий от драйверов режима ядра. WMI может быть реализован в виде драйвера, который получает пакет запроса ввода-вывода (IRP). Кроме того, интерфейс WMI может быть реализован в виде драйвера мини- портов SCSI, Storport или NDIS. В каждом из этих случаев драйвер порта, предоставленный компанией Microsoft, выполнит необходимую трансляцию данных между пакетом IRP и интерфейсом мини-порта. Компания Microsoft реализовала интерфейс WMI в различных драйверах классов и портов. Производители также могут добавлять возможности WMI в драйверы собственных устройств. WMI реализуется в драйверах с помощью набора Windows Driver Development Kit. Интерфейс WMI внедряет новую функцию с помощью пакета IRP_MJ_SYSTEMCONTROL и позволяет управлять параметрами устройства.
