Выбор оптимальных сетевых решений на базе многозадачных операционных систем для построения компьютерной сети вуза
После завершения операции ввода-вывода приложению разрешается продолжение
дальнейшего выполнения.
Одним из способов оптимизации эффективности приложении является применение
асинхронного ввода-вывода (asynchronous I/O); этот метод используется
многими процессами в Windows NT. Когда приложение инициализирует операцию
ввода-вывода, диспетчер ввода-вывода принимает запрос, но не блокирует
работу приложения в процессе выполнения ввода-вывода. Вместо этого
приложение продолжает свое функционирование. Большинство устройств ввода-
вывода очень медленно в сравнении с процессором компьютера; таким образом,
прикладная программа может выполнить множество операции в процессе ожидания
завершения операции ввода-вывода. Когда подсистема среды выдает асинхронный
запрос ввода-вывода, диспетчер ввода-вывода возвращается к подсистеме среды
немедленно после помещения запроса в очередь, без ожидания завершения
операции драйвером устройства. В это время отдельная нить управления
диспетчера ввода-вывода выполняет запросы из очереди наиболее эффективным
образом (не обязательно в порядке поступления)
По завершении любого запроса ввода-вывода диспетчер ввода-вывода уведомляет
об этом процесс, запросивший операцию.
Так как применение асинхронного ввода-вывода разрешает приложению
использовать процессор компьютера во время операций ввода-вывода, это
затрудняет для приложения определение завершения операции ввода-вывода.
Некоторые приложения применяют функцию повторного вызова (АРС), которая
вызывается после завершения асинхронной операции ввода-вывода. Другие
приложения используют объекты синхронизации, типа событий или описателей
фактов, которые система ввода-вывода приводит в соответствующее состояние
после выполнения ввода — вывода.
Диспетчер кэша
Архитектура ввода-вывода содержит единственный диспетчер кэша (Cache
Manager), который осуществляет кэширование ддя всей системы ввода-вывода.
Кэширование (caching) — метод, используемый файловой системой для
увеличения эффективности. Вместо непосредственной записи и считывания с
диска, часто используемые файлы временно сохраняются в кэш-памяти; таким
образом, работа с этими файлами выполняется в памяти. Операции с данными,
находящимися в памяти, производятся значительно быстрее операции с данными
на диске.
Диспетчер кэша использует модель отображения файла, которая интегрирована с
диспетчером виртуальной памяти Windows NT. Диспетчер кэша обеспечивает
службу кэширования для всех файловых систем и сетевых компонентов,
функционирующих под управлением диспетчера ввода-вывода. В зависимости от
объема доступной оперативной памяти диспетчер кэша может динамически
увеличивать или уменьшать размер кэша. Когда процесс открывает файл,
который уже находятся в кэше, диспетчер кэша просто копирует данные из кэша
в виртуальное адресное пространство,
Диспетчер кэша поддерживает службы типа ленивой записи (lazy write) и
ленивой фиксации (lazy commit), которые могут значительно увеличил)
эффективность файловой системы. В процессе ленивой записи изменения
регистрируются в кэше файловой структуры, обеспечивающем более быстрый
доступ. Позднее, когда загрузка центрального процессора снижена, диспетчер
кэша заносит изменения на диск. Ленивая фиксация подобна ленивой записи.
Вместо немедленной маркировки транзакции как успешно завершившейся,
переданная информация кэшируется и позднее в фоновом режиме записывается в
журнал файловой системы.
Драйверы файловой системы
В архитектуре ввода-вывода Windows NT управление драйверами файловой
системы осуществляет диспетчер ввода-вывода. Windows NT допускает
использование множества файловых систем, включая существующие файловые
системы типа FAT. Для обеспечения совместимости снизу вверх с операционными
системами MS-DOS, Windows З.х и OS/2, Windows NT поддерживает файловые
системы FAT и HPFS.
Редиректоры и серверы функционируют как драйверы файловой системы и
выполняются на уровне интерфейса поставщика или ниже, где находятся NetBIOS
и Windows-сокет.
Драйверы транспортного протокола общаются с редиректорами и серверами через
уровень, называемый интерфейсом транспортного драйвера (TDI — Transport
Driver Interface). Windows NT включает следующие транспортные средства:
• Протокол управления передачей/межсетевой протокол TCP/IP, который
обеспечивает возможность работы с широким диапазоном существующих сетей.
• NBF, потомок расширенного интерфейса пользователя NetBIOS (NetBEUI),
который обеспечивает совместимость с существующими локальными
вычислительными сетями на базе LAN Manager, LAN Server и MS-Net.
• Управление передачей данных (DLC — Data Link Control), которое
обеспечивает интерфейс дня доступа к мэйнфреймам и подключенным к сети
принтерам,
• NWLink, реализация IPX/SPX, обеспечивающая связь с Novell NetWare.
В нижней части сетевой архитектуры находится драйвер платы сетевого
адаптера. Windows NT в настоящее время поддерживает драйверы устройств,
выполненные и соответствии со спецификацией NDIS (Network Device Interface
Specilication) версии 3.0. NDIS предоставляет гибкую среду обмена данными
между транспортными протоколами и сетевыми адаптерами. NDIS 3.0 позволяет
отдельному компьютеру иметь несколько установленных в нем плат сетевого
адаптера. В свою очередь, каждая плата сетевого адаптера может поддерживать
несколько транспортных протоколов для доступа к различным типам сетевых
станций.
3.2 Файловая система NTFS
NTFS обеспечивает комбинацию эффективности, надежности и совместимости,
отсутствующую в FAT или HPFS. Она разработана дня быстрого выполнения
стандартных файловых операций типа чтения, записи и поиска, а также
улучшенных операций типа восстановления файловой системы на очень больших
жестких дисках.
NTFS также включает возможности безопасности, требуемые для файловых
серверов и высококачественных персональных компьютеров в корпоративной
среде. NTFS поддерживает управление доступом к данным и привилегии
владельца, что является важным для целостности корпоративных данных. В то
время как каталогам, разделяемым при помощи Windows NT Server, назначаются
специфические разрешения, файлам и каталогам NTFS могут назначаться
разрешения вне зависимости, разделены они иди нет. NTFS - единственная
файловая система в Windows NT, которая позволяет назначить разрешения для
отдельных файлов.
NTFS является простой, но очень мощной разработкой. Для этой перспективной
файловой системы вся информация на томе NTFS является файлом им часшо
файла. Каждый распределенный на томе NTFS сектор принадлежит некоторому
файлу. Даже метаданные (metadata) файловой системы (информация, которая
описывает непосредственно файловую систему) являются частью файла.
Эта основанная на атрибутах файловая система поддерживает объектно-
ориентированные приложения, обрабатывая все файлы как объекты, которые
имеют определяемые пользователем и системой атрибуты.
Главная файловая таблица
Каждый файл на томе NTFS представлен записью в специальном файле,
называемом главной файловой таблицей (MFA — master file table). NTFS
резервирует первые 16 записей таблицы для специальной информации. Первая
запись этой таблицы описывает непосредственно главную файловую таблицу; за
ней следует зеркальная запись (mirror record) MFT. Если первая запись MFT
разрушена, то NTFS читает вторую запись для отыскания зеркального фата MFT,
первая запись которого идентична первой записи MFT. Местоположения
сегментов данных MFT и зеркального файла MFT записаны в секторе начальной
загрузки. Дубликат сектора начальной загрузки находится в логическом центре
диска.
Третья запись MFT — файл регистрации (log file); используется для
восстановления файлов. Файл регистрации подробно описан в настоящей главе
ниже. Семнадцатая и последующие записи главной файловой таблицы
используются собственно файлами и каталогами (также рассматриваются как
файлы NTFS) на томе.
Главная файловая таблица отводит определенное количество пространства для
каждой записи файла. Атрибуты файла записываются в распределенное
пространство MFT. Небольшие файлы и каталоги (обычно до 1500 байт или
меньше) могут полностью содержаться внутри записи главной файловой таблицы.
Подобный подход обеспечивает очень быстрый доступ к файлам. Рассмотрим,
например, файловую систему FAT, которая использует таблицу размещения
файлов, в которой перечисляются имена и адрес каждого файла. Элементы
каталога FAT содержат индекс в таблице размещения файла. В случае если
необходимо просмотреть содержимое файла, FAT сначала читает таблицу
размещения файлов и убеждается в существовании файла. Далее FAT
восстанавливает файл, ища цепочку распределенных блоков, относящихся к
этому файлу. В NTFS поиск файла производится только для непосредственного
его использования.
Записи каталога помещены внутри главной файловой таблицы так же, как записи
файла. Вместо данных каталоги содержат индексную информацию. Небольшие
записи каталогов находятся полностью внутри структуры MFT. Большие каталоги
организованы в B-tree, имея записи с указателями на внешние кластеры,
содержащие элементы каталога, которые не могли быть записаны внутри
структуры MFT.
Атрибуты файла NTFS
NTFS просматривает каждый ф
| |  скачать работу |
Выбор оптимальных сетевых решений на базе многозадачных операционных систем для построения компьютерной сети вуза |
