Организация базовых и динамических дисков. Разделы и тома. Динамический режим хранения информации

Разделы и тома

В отличие от ранних операционных систем производства компании Microsoft, позволяющих использовать физические диски только в базовом режиме хранения информации (basic storage), в системах Windows 2000/XP существует новый тип хранения информации — диски с динамическим режимом хранения данных (dynamic storage). Диск, инициализированный для динамического режима хранения, называется динамическим диском (dynamic disk).
Используя динамические диски, можно без перезагрузки операционной системы управлять дисками и томами, а также динамически расширять тома. Для клиентских систем — это, пожалуй, единственное преимущество динамических дисков, да и то не слишком ценное, поскольку на рабочих станциях диск обычно один и размечается "раз и навсегда". Поэтому эффект от использования Динамических дисков можно в первую очередь получить на серверных платформах, имеющих сложную дисковую конфигурацию. Дисковая система этих систем может состоять из любой комбинации базовых и динамических дисков. Однако том, состоящий из нескольких дисков, должен иметь один режим хранения данных.
Для начала определимся с терминологией. В табл. 4.10 перечислены основные понятия для базовых и динамических дисков: понятию, указанному в одной колонке таблицы, соответствует логический эквивалент из соседней колонки той же строки.

Таблица 4.10. Организация базовых и динамических дисков

Базовый диск	Динамический диск
Системный (system partition) и загрузочный разделы (boot partition)	Системный (system volume) и загрузочный тома (boot volume)
Основной раздел (primary partition)	Простой том (simple volume)
Дополнительный раздел (extended partiotion)	Простые тома и свободное пространство диска
Логический диск (logical drive)	Простой том
Набор томов (volume set)	Составной том (spanned volume)
Чередующийся набор (stripe set without parity)	Чередующийся том (stripped volume)
Зеркальный набор (mirror set)	Зеркальный том (mirrored volume)

Основной (системный) раздел содержит системные файлы Windows. Системному разделу обычно присваивается буква C. В Windows первые три созданных раздела являются основными разделами. На компьютере может содержаться несколько основных разделов с собственной операционной системой. При этом загрузка происходит именно с того основного раздела, который в данный момент является активным.

Активный раздел – это основной раздел, с которого происходит загрузка компьютера.
Дополнительный раздел не содержит системные файлы, с него не загружается Windows. Основное предназначение такого раздела – для хранения личных файлов пользователя, музыки, графики, текстов, видео, игр и т.д. Преимущество хранения данных на разных разделах в том, что если из строя выйдет основной раздел, то будет достаточно переустановки Windows, в то время как остальная информация пользователя, записанная на дополнительном разделе, останется нетронутой.

Создать дополнительный раздел можно только в том случае, если на диске есть невыделенное пространство (неотформатированное пространство, не входящее в существующий раздел или том). Можно сжать существующий том или воспользоваться сторонней утилитой перераспределения разделов, чтобы создать невыделенное пространство.

Создание дополнительных разделов является способом обойти ограничение на количество основных разделов на базовом диске. Дополнительный раздел является контейнером, содержащим один или более логических дисков. Логические диски работают так же, как и основные разделы, за исключением того, что них невозможен запуск операционной системы.

Логический диск – это на самом деле не то же самое, что и раздел. Логический диск – это часть дополнительного раздела, идентичная ему только в том случае, если занимает весь дополнительный раздел. Логические диски создаются в дополнительном разделе и имеют собственную логическую структуру, что позволяет использовать их как самостоятельные физические (с тем только ограничением, что их нельзя вынуть из компьютера). Наличие логического диска обязательно для эксплуатации дополнительного раздела.

Базовый диск для упорядочения информации использует основные разделы, дополнительные разделы и логические диски. В Windows Vista базовые диски могут содержать четыре основных раздела или три основных и один дополнительный. Дополнительный раздел может содержать несколько логических дисков (поддерживается до 128 логических дисков). Разделы базового диска не могут совместно использовать или делить информацию с другими разделами. Каждый раздел базового диска представляет собой отдельный объект физического диска.

Динамический диск может содержать около 2000 динамических томов, имеющих те же функции, что и основные разделы на базовых дисках. В некоторых версиях Windows можно объединять отдельные динамические жесткие диски в единый динамический том (распределение) или разделять данные между несколькими жёсткими дисками (чередование) для повышения производительности, а также дублировать данные на нескольких жёстких дисках (зеркальное отображение) для повышения надёжности. Динамические диски поддерживаются только в версиях Windows Vista Enterprise и Windows Vista Ultimate.

И базовый, и динамический диск являются типами конфигурации жёсткого диска в операционной системе Windows. У большинства пользователей диски сконфигурированы как базовые диски, так как они просты в управлении. Опытным пользователям для быстрого и надёжного сохранения данных удобнее использовать динамические диски, в которых используются несколько жёстких дисков.

Версии Windows Vista Ultimate и Windows Vista Enterprise поддерживают распределение и чередование, но не поддерживают зеркалирование. (Версия Windows Server 2008 поддерживает зеркалирование.)

Внешний диск (подключаемый) обычно представлен в виде флешки или мобильного жёсткого диска. Оба подключаются через порт USB и при подключении сразу получают букву. Если подключаемый диск отформатирован в системе FAT32б то его можно использовать как загрузочный.

Виртуальный диск создаётся программами-эмуляторами компакт-дисков. Одна такая программа может создать несколько виртуальных дисков. Буква для каждого диска выбирается пользователем из списка доступных (незанятых) буквенных обозначений. Назовём самые популярные программы-эмуляторы виртуальных дисков: Daemon, Alcohol, VirtualCD.

Все операции по созданию разделов, присвоению буквы диска, а также форматированию выполняются в окне Управление компьютером. Открывается оно в меню Пуск – Панель управления – Администрирование. В разделе Управление дисками отображаются все определённые системой диски. Правый клик на выбранном диске открывает меню с доступными функциями.

Динамический режим хранения информации

Динамический диск подразделяется не на разделы, а на тома. Том состоит из одного или нескольких физических дисков в одной из следующих конфигураций:

• простой том;
• чередующийся том;
• составной том;
• том RAID-5.
• зеркальный том;

Базовый диск в любой момент может быть превращен в динамический диск без потери информации; обратное преобразование приводит к потере данных.

Отказоустойчивые тома — зеркальные и тома RAID-5 — поддерживаются только на серверных платформах (Windows 2000 Server и Windows Server 2003)! Однако системы Windows 2000 Professional и Windows XP можно использовать для удаленного администрирования таких томов.
Динамические диски недоступны для компьютеров под управлением MS-DOS, Windows 95, Windows 98, Windows ME, Windows NT 4.0 и Windows Server 2003 Home Edition.
Динамические диски не поддерживаются на портативных компьютерах, съемных (removable) и переносимых (detachable) дисках (подключенных по шинам USB или IEEE 1394 (FireWire).
Не преобразовывайте базовые диски в динамические, если на этих дисках имеются другие инсталляции Windows 2000, Windows XP или Windows Server 2003 — после преобразования эти системы не смогут загружаться. На одном динамическом диске может быть установлена только одна операционная система (из перечисленных).
Выполнить новую инсталляцию Windows Server 2003 можно только на динамический том, который был преобразован из базового загрузочного или системного (содержащего файлы операционной системы) тома. Если динамический том был создан из свободного пространства, то устанавливать систему на него нельзя.

Свободное пространство — это неиспользованная и неформатированная часть жесткого диска, которая может быть задействована при создании томов.
Системный том содержит файлы, жестко привязанные к оборудованию (Ntldr, Boot.ini, Ntdetect.com), необходимые для загрузки системы.
Загрузочный том содержит файлы операционной системы Windows Server 2003, расположенные в папках %SystemRoot% и %SystemRoot9S\system32.
Том — это логическая единица хранения, образованная из свободного (unallocated) пространства на одном или нескольких дисках. Том может быть отформатирован средствами файловой системы с присвоением ему имени (литеры) или смонтирован как папка имеющегося тома. На динамических дисках обычно используется NTFS (а есть ли смысл использовать другую систему с учетом имеющихся ограничений?!), однако с помощью команды Format том можно отформатировать под FAT 16 или FAT32. Тома на динамических дисках могут иметь одну из нескольких структур: простой, составной, зеркальный, чередующийся том и том RAID-5.
Простой том использует пространство одного физического диска. Это может быть один участок на диске или несколько участков, соединенных друг с другом. Простой том может быть расширен в пределах одного диска или на дополнительный диск. Если простой том распространяется на несколько дисков, он становится составным томом. Простой том не обеспечивает отказоустойчивости.
Составной том состоит из связанного вместе пространства нескольких дисков (до 32 дисков). Он может быть распространен на дополнительные диски и не может принимать участие в зеркальных системах. Составные тома создаются, когда ни на одном жестком диске нет достаточного свободного пространства. Кроме того, создавая составные тома, можно распределять нагрузку на дисковые системы. Составные тома не обеспечивают отказоустойчивости. Поскольку тома такого типа расположены на нескольких жестких дисках, возрастает вероятность их отказа, связанного с выходом из строя одного из дисков.
Зеркальный том — это средство обеспечения отказоустойчивости, для чего данные дублируются на двух физических дисках. Все данные одного диска копируются на дополнительный диск, что обеспечивает возможность получения избыточности данных. Если один из дисков отказывает, данные могут быть доступны на уцелевшем диске зеркала. Зеркальный том не может быть расширен. Зеркало также известно как RAID-1. Зеркальными можно делать практически любые тома, включая системный и загрузочный.
Данные на чередующемся томе разбиваются при записи и помещаются на несколько физических дисков, причем информация равномерно распределяется среди всех дисков, входящих в состав такого тома. Такой подход удобен при необходимости быстрой записи или считывания с физических дисков большого объема информации. Скорость работы с дисковой системой увеличивается за счет распараллеливания потоков данных и одновременной записи или считывания информации с дисков тома. "Расщепление" информации также полезно при балансировке нагрузки ввода/вывода в многопользовательских приложениях. Тома с чередованием записываемой информации не обеспечивают отказоустойчивость. Том такого типа не может входить в зеркальный набор и его нельзя расширить. Чередование данных известно как RAID-0.
Том RAID-5 является средством обеспечения отказоустойчивости дисковой системы, поскольку данные тома расщепляются при записи на три или большее количество дисков. Том RAID-5 обеспечивает избыточность информации, благодаря подсчету контрольной суммы данных, расположенных на каждом диске. Контрольная сумма (вычисляемая величина, которая может быть использована для восстановления данных в случае их разрушения) также расщепляется и записывается на все диски массива. Если отказывает один из дисков массива, то информация, которая на нем находилась, может быть восстановлена с использованием данных работоспособных дисков и контрольной суммы. Том RAID-5 не может входить в зеркальный набор и его нельзя расширить.