Лекция № 9. Управление дисковой памятью

Физический диск – устройство для хранения данных (жесткий диск). Логический том – единица дисковой памяти, подлежащая настройке и управлению. Может объединять пространство нескольких физических дисков. Один физический диск может быть «разбит» на несколько логических томов. Логические диски и логические тома – синонимы. Как правило, логические диски обозначают одной буквой латинского алфавита. При необходимости пространство логического диска можно смонтировать к папке файловой системы, расположенной на другом диске. Это позволяет расширить объем нужных папок и снимает ограничение на количество логических дисков, обозначаемых одной буквой.

Отказоустойчивость – способность системы продолжать работу при сбое одной из ее частей. Отказоустойчивость дисковой системы обеспечивают два типа логических томов: зеркальный (RAID-1) и чередующийся с четностью (RAID-5). В отказоустойчивых дисковых системах используется не менее двух дисков, продолжить работу нельзя в случае, если в системе сломалось более одного диска. При создании отказоустойчивых систем не рекомендуется использовать диски, подключенные к разным шинам.

Системы RAID-5, реализованные программно, могут сильно снизить производительность системы, поэтому по возможности рекомендуется приобретать аппаратные RAID-5 – массивы. При планировании дисковой системы следует разделять данные между логическими томами по их типам. Данные системы нужно хранить на одном диске, приложения на другом, а данные пользователя на третьем. При этом отказоустойчивость обеспечивают для тома с системными файлами, а для остальных данных ограничиваются процедурами резервного копирования.

Физический диск может быть разделен на базовые (простые) логические диски и динамические диски. Базовые диски разбивают на разделы (партиции), каждый из которых представляет собой единицу хранения. Базовый диск может содержать до четырех разделов (четыре основных или три основных и один дополнительный). Информация о расположении и размере каждого из разделов хранится на диске в таблице разделов главной загрузочной записи (NBR). Основной раздел может быть активным, если он используется для запуска операционной системы. Каждому основному разделу соответствует один логический том на базовом диске. Дополнительный раздел не форматируется и ему не назначается буква диска. Его делят на логические диски. В предыдущих версиях Windows дополнительные разделы использовали потому что система видела только два раздела: один основной и один дополнительный, который можно было разбить на несколько логических томов. Начиная с Windows NT, такого ограничения нет, и дополнительный раздел используется в случае если один физический диск требуется разбить более чем на четыре логических диска.

Динамические диски отличаются от базовых тем, что на них можно настроить неограниченное количество томов, информация о которых хранится в базе данных службы Диспетчер логических дисков. Если на компьютере настроено несколько динамических дисков, их можно компоновать в следующие структуры:

· простой том (аналог раздела на базовом диске. Его можно расширять, добавляя нераспределенное пространство того же диска),

· составной том (содержит пространство нескольких физических дисков – до 32, данные записываются последовательно, занимая пространство с первого диска, не обеспечивают отказоустойчивости, т.к. если хотя бы один диск выйдет из строя, теряются все данные),

· чередующийся (полосатый) том (обозначается как RAID-0, объединяет пространство нескольких жестких дисков, но данные записываются параллельно на все жесткие диски, скорость записи очень велика, но скорость чтения достаточно высокая. Если из строя выходит один диск, теряются все данные тома. Для восстановления чередующегося тома необходимо иметь резервные копии всего тома в целом. При выходе из строя какого-либо из дисков тома, необходимо удалить том, восстановить диск и заново создать том),

· зеркальный том (RAID-1, состоит из двух одинаковых копий простого тома, каждый из которых находится на отдельном жестком диске. Если один из дисков вышел из строя, система продолжает работу. В случае если на зеркальном томе присутствуют ошибки ввода – вывода, необходимо проверить состояние кабелей и Реактивизировать том в консоли Управление дисками. При более серьезных ошибках необходимо либо Разбить зеркало – копии данных останутся на обоих дисках, либо удалить зеркало – копии данных останутся на одном диске, а на втором будет нераспределенное пространство),

· том RAID-5 (объединяет пространство трех и более дисков, данные равномерно записываются на все физические диски и чередуются с информацией о контрольной сумме, называемой четностью. Если один из дисков выходит из строя, потерянную информацию можно восстановить, используя оставшиеся данные и информацию о контрольной сумме).

На практике полезно использовать зеркала для системных томов с контроллерами SCSI, RAID-5 – тома, для томов с приложениями и базами данных и полосатые тома для данных пользователей. В сочетании со стратегией резервного копирования такая конфигурация обеспечит наилучшую производительность и необходимую отказоустойчивость.

Динамические диски не поддерживаются на портативных компьютерах и для съемных носителей. Динамические диски не дают преимуществ, в случае если на компьютере установлен только один физический диск. По умолчанию в Windows Server 2003 являются базовыми, т.к. это промышленный стандарт и к базовым дискам можно обращаться из любой операционной системы.

Для управления дисками используют одноименную оснастку из консоли управления компьютером. С помощью этой оснастки можно управлять дисками не только на локальном, но и на удаленном компьютере. Она взаимодействует с дисками не напрямую, а использует Службу администрирования диспетчера логических дисков. Настройка дисков включает в себя следующие действия:

· установка диска (диск необходимо подключить к шине компьютера и подать на него питание, а в оснастке Управление дисками выбрать команду Повторить сканирование дисков),

· инициализация дисков (чтобы с диском можно было работать его нужно инициализировать, выбрав в оснастке Управления дисками одноименную команду),

· создание разделов и логических томов (можно перевести базовый диск в динамический, указать размеры разделов на данном диске и создать из с помощью мастера),

· форматирование томов (поддерживаются три файловые системы FAT, FAT32 и NTFS. Использовать первые две файловые системы необходимо только в случаях если на компьютере установлена более ранняя вервия Windows в качестве второй системы или в сети есть клиенты под управлением таких ОС),

· назначение букв дискам или монтирование томов к пустым папкам (монтировать можно только к папкам, расположенным на локальных томах NTFS, а монтируемый том может быть отформатирован с использованием любой файловой системы. Назначать дискам можно любые латинские буквы кроме уже занятых. Нельзя изменить букву тома, который является системным или загрузочным).

В случае если в системе используются динамические диски, а на физическом диске есть неразмеченное пространство, динамические диски можно расширять. Расширять можно тома NTFS, не являющиеся системными и загрузочными. Делать это можно в оснастке Управление дисками или с помощью утилиты командной строки DISKPART.

Диски с одного компьютера можно переносить на другой. Для этого необходимо сделать следующее:

· проверить работоспособность диска на родительском компьютере (в консоли Управление дисками диск должен быть помечен значком Исправен);

· удалить диск на родительском компьютере;

· отключить физический диск;

· подключить диск к новому компьютеру (если он не обнаружен автоматически, пересканировать диски в консоли Управление дисками);

· следовать инструкциям Мастера нового оборудования;

· в консоли Управление дисками выбрать любой диск с пометкой Чужой и выполнить команду Импорт чужих дисков.

При импорте необходимо учитывать: если переносимый диск содержит тома, распространяющийся на другие физические диски, необходимо переносить их все вместе; переносить с нескольких дисков на один нужно последовательно. При переносе буквы диска могут измениться.

Базовые диски можно преобразовывать в динамические. При преобразовании разделы становятся простыми томами, а данные не теряются. Если базовые диски содержат несколько операционных систем после преобразования такого диска в динамический, доступной останется система, используемая в момент преобразования.

Динамические диски можно преобразовывать в базовые, но при этом теряются все данные на диске, а разделы придется создавать заново. Для управления дисками также можно использовать команды CHKDSK (ищет ошибки на диске) и CONVERT (преобразует файловые системы). Также полезно выполнять Дефрагментацию диска. Смысл дефрагментации в том, что большие файлы начинают занимать соседние кластеры (по умолчанию в файловой системе NTFS кластер равен 4Кб). Для полной дефрагментации требуется чтобы на томе было свободно не менее 15% его объема.

На томах NTFS можно ограничивать дисковое пространство, выделенное пользователем. Для этого надо применять дисковые квоты. Смысл квот в том, что при обращении к тому пользователь видит ровно столько свободного пространства, сколько установлено в квоте. Записать информации больше, чем установлено в квоте пользователь не сможет. По умолчанию квоты отключены. Их необходимо включать отдельно для каждого тома, открыв его свойства. Квоты поддерживаются только на томах NTFS. Квоты можно настраивать для отдельных пользователей или сразу для всех. Для настройки квот достаточно указать количество свободного пространства, выделяемого для того или иного пользователя на жестком диске. Также можно задать параметры протоколирования использования квот. Администратором назначается квота без лимита. Нельзя назначить квоты группам или для отдельных папок на томе. Файлы профиля пользователя учитываются при расчете квоты.