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客戶/服務器I/O-I/O重定向
時間:2013-08-22 09:37 來源:飛客數(shù)據(jù)恢復 作者:飛客數(shù)據(jù)恢復工程師
在討論了卷管理器為一個I / O請求產(chǎn)生多個路徑后,再探索通過網(wǎng)絡實現(xiàn)客戶/服務器I / O就很順理成章了。正像卷管理器可以沿著分開的路徑產(chǎn)生多個交替的I / O一樣,客戶/服務器I / O也使用一個交替的路徑,將I / O請求傳輸?shù)酱鎯υO備,即網(wǎng)絡。常用來描述客戶如何訪問服務器上數(shù)據(jù)的術語稱為重定向I / O。
I/O重定向
為了將有關I / O操作的必要信息傳輸?shù)酱鎯υO備,應用通常需要依靠文件系統(tǒng)、卷管理器以及設備驅(qū)動程序。從應用的角度看,只要它的I / O操作未變,它并不關心存儲是發(fā)生在網(wǎng)絡上,還是發(fā)生在本地I / O路徑上。在這個方面,存在幾種潛在的軟件設計方案,這些方案都能實現(xiàn)設備虛擬化,使遠程的網(wǎng)絡服務器和文件系統(tǒng)如同本地的一樣。提供這種功能的幾個產(chǎn)品幾年前就已經(jīng)面世,特別是文件服務器操作系統(tǒng)產(chǎn)品,如Novell NetWa r e 、Banyan Vi n e s 、Wi n d o w s NT Server和Sun NFS。這些產(chǎn)品都依賴于客戶端的軟件,由此提供設備虛擬化和通信服務,使它們的服務器文件系統(tǒng)資源就像本地的一樣。另一種方法是客戶端的軟件提供對遠程資源的透明訪問。因此,設備虛擬化并不是實現(xiàn)透明訪問惟一的技術,客戶端軟件也可以使遠程文件系統(tǒng)資源像本地的目錄或文件夾一樣。
實現(xiàn)網(wǎng)絡透明訪問的客戶軟件稱為I / O重定向器。它在I / O路徑上緊靠文件系統(tǒng)之前的位置,實現(xiàn)于文件系統(tǒng)的上層,將遠程服務器的文件系統(tǒng)資源與客戶系統(tǒng)的本地文件系統(tǒng)資源視圖合而為一。
I / O重 定向器不必保存任何存儲數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù),但它必須提供對遠程服務器上的數(shù)據(jù)及元數(shù)據(jù)的訪問。從用戶或應用的觀點看,I / O重定向給它們的客戶系統(tǒng)添加了另外的存儲資源。然而,遠程存儲資源的表現(xiàn)可能并不完全像本地資源一樣。例如,遠程服務器可能使用區(qū)分大小寫字母的命令, 而客戶則不是這樣。在UN I X 系統(tǒng)中,由I / O重定向器表示的遠程虛擬存儲資源特別稱為遠程安裝點,而在P C機上,則稱為映射驅(qū)動器。O ffice 2000 中引入的We b 文件夾實現(xiàn)了另一種I / O重定向。
當一個用戶或應用試圖訪問由I / O重定向器表示的文件時,重定向器解釋文件I / O請求,并將它從文件系統(tǒng)的本地I / O路徑重定向到另一路徑,該路徑使用的是網(wǎng)絡資源。因為工作站無法知道服務器使用的設備類型,因此,由客戶I / O重定向器起動的所有I / O操作和交換都在文件級或字節(jié)范圍級,即I / O重定向器的I / O操作通常不在數(shù)據(jù)塊級。
重定向信息最終由通常的網(wǎng)絡進行傳輸,如以太網(wǎng)或F D D I,即重定向的I / O必須從重定向器傳輸?shù)骄W(wǎng)絡接口卡(N I C)協(xié)議驅(qū)動程序,它由網(wǎng)絡文件協(xié)議完成。網(wǎng)絡文件協(xié)議指定操作和交
換的類型,使它們能夠通過底層的網(wǎng)絡協(xié)議進行傳輸。按照所使用的不同網(wǎng)絡環(huán)境,可以分為多個協(xié)議層加以實現(xiàn),通常可以看成是一系列有序的設備驅(qū)動程序。
遠程網(wǎng)絡I / O操作的重定向I / O路徑,這個I / O重定向器為應用和/或用戶提供一個或多個虛擬設備。沿著I / O路徑往下看,重定向I / O操作首先通過網(wǎng)絡文件協(xié)議驅(qū)動器,然后通過系統(tǒng)的底層協(xié)議,最后通過網(wǎng)絡接口卡到達網(wǎng)絡。
一般來說,網(wǎng)絡文件協(xié)議位于現(xiàn)有的低層的通信協(xié)議之上,如T C P和I P等。當網(wǎng)絡文件系統(tǒng)(N F S)作為網(wǎng)絡文件協(xié)議時,用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議(U D P)提供了I P之上的傳輸功能。
I / O重 定向可以借助協(xié)議棧的方式加以分析,它與網(wǎng)絡通信的分析方式一樣。建立在T C P / I P 協(xié)議之上的網(wǎng)絡文件協(xié)議可以位于幾個不同的位置,一些文件協(xié)議可以直接位于T C P / I P之上,也可以使用U D P / I P協(xié)議棧,如N F S。用于傳輸網(wǎng)絡文件I / O的常見協(xié)議包括:
通用I n t e r n e t文件系統(tǒng)(C I F S),用于微軟的Windows 產(chǎn)品。
網(wǎng)絡文件系統(tǒng)(N F S),差不多用于所有的系統(tǒng),特別是UN I X 系統(tǒng)。
文件傳輸協(xié)議(F T P),差不多用于所有的系統(tǒng),提供通過I n t e r n e t進行的文件訪問。
C I F S使 用T C P / I P協(xié)議棧,但需要另外一層N e t B I O S的支持。希望Windows 2000以后的版本逐漸擺脫對N e t B I O S的依賴。N F S最初使用無態(tài)的U D P,但現(xiàn)在的大部分實現(xiàn)中,它也使用T C P 協(xié)議。盡管T C P是一個有態(tài)的協(xié)議,但N F S卻仍然是無態(tài)的。F T P已經(jīng)成為I n t e r n e t傳輸?shù)闹饕獏f(xié)議,它運行在廣域環(huán)境中的T C P協(xié)議之上。目前,最常用的M A C層遵從標準的8 0 2 . 3規(guī)范,即碰撞監(jiān)聽網(wǎng)絡訪問。這些常見的網(wǎng)絡協(xié)議棧。
本地和重定向的兩種I / O路徑。應用發(fā)出了兩個I / O請求:一個是本地存儲,另一個是網(wǎng)絡存儲。本地I / O請求沿著本章曾經(jīng)介紹的路徑進行,從卷管理器,經(jīng)過I / O控制器設備驅(qū)動程序、主機I / O總線、主機I / O控制器、存儲總線,最后到達設備。
重定向網(wǎng)絡I / O請求采取另一種途徑,從I / O重定向器開始,經(jīng)過網(wǎng)絡文件協(xié)議驅(qū)動程序,進入TCP/IP協(xié)議棧,再由I/O總線到達網(wǎng)絡接口卡。從這里開始,請求開始通過網(wǎng)絡傳送到網(wǎng)絡服務器。
I/O重定向
為了將有關I / O操作的必要信息傳輸?shù)酱鎯υO備,應用通常需要依靠文件系統(tǒng)、卷管理器以及設備驅(qū)動程序。從應用的角度看,只要它的I / O操作未變,它并不關心存儲是發(fā)生在網(wǎng)絡上,還是發(fā)生在本地I / O路徑上。在這個方面,存在幾種潛在的軟件設計方案,這些方案都能實現(xiàn)設備虛擬化,使遠程的網(wǎng)絡服務器和文件系統(tǒng)如同本地的一樣。提供這種功能的幾個產(chǎn)品幾年前就已經(jīng)面世,特別是文件服務器操作系統(tǒng)產(chǎn)品,如Novell NetWa r e 、Banyan Vi n e s 、Wi n d o w s NT Server和Sun NFS。這些產(chǎn)品都依賴于客戶端的軟件,由此提供設備虛擬化和通信服務,使它們的服務器文件系統(tǒng)資源就像本地的一樣。另一種方法是客戶端的軟件提供對遠程資源的透明訪問。因此,設備虛擬化并不是實現(xiàn)透明訪問惟一的技術,客戶端軟件也可以使遠程文件系統(tǒng)資源像本地的目錄或文件夾一樣。
實現(xiàn)網(wǎng)絡透明訪問的客戶軟件稱為I / O重定向器。它在I / O路徑上緊靠文件系統(tǒng)之前的位置,實現(xiàn)于文件系統(tǒng)的上層,將遠程服務器的文件系統(tǒng)資源與客戶系統(tǒng)的本地文件系統(tǒng)資源視圖合而為一。
I / O重 定向器不必保存任何存儲數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù),但它必須提供對遠程服務器上的數(shù)據(jù)及元數(shù)據(jù)的訪問。從用戶或應用的觀點看,I / O重定向給它們的客戶系統(tǒng)添加了另外的存儲資源。然而,遠程存儲資源的表現(xiàn)可能并不完全像本地資源一樣。例如,遠程服務器可能使用區(qū)分大小寫字母的命令, 而客戶則不是這樣。在UN I X 系統(tǒng)中,由I / O重定向器表示的遠程虛擬存儲資源特別稱為遠程安裝點,而在P C機上,則稱為映射驅(qū)動器。O ffice 2000 中引入的We b 文件夾實現(xiàn)了另一種I / O重定向。
當一個用戶或應用試圖訪問由I / O重定向器表示的文件時,重定向器解釋文件I / O請求,并將它從文件系統(tǒng)的本地I / O路徑重定向到另一路徑,該路徑使用的是網(wǎng)絡資源。因為工作站無法知道服務器使用的設備類型,因此,由客戶I / O重定向器起動的所有I / O操作和交換都在文件級或字節(jié)范圍級,即I / O重定向器的I / O操作通常不在數(shù)據(jù)塊級。
重定向信息最終由通常的網(wǎng)絡進行傳輸,如以太網(wǎng)或F D D I,即重定向的I / O必須從重定向器傳輸?shù)骄W(wǎng)絡接口卡(N I C)協(xié)議驅(qū)動程序,它由網(wǎng)絡文件協(xié)議完成。網(wǎng)絡文件協(xié)議指定操作和交
換的類型,使它們能夠通過底層的網(wǎng)絡協(xié)議進行傳輸。按照所使用的不同網(wǎng)絡環(huán)境,可以分為多個協(xié)議層加以實現(xiàn),通常可以看成是一系列有序的設備驅(qū)動程序。
遠程網(wǎng)絡I / O操作的重定向I / O路徑,這個I / O重定向器為應用和/或用戶提供一個或多個虛擬設備。沿著I / O路徑往下看,重定向I / O操作首先通過網(wǎng)絡文件協(xié)議驅(qū)動器,然后通過系統(tǒng)的底層協(xié)議,最后通過網(wǎng)絡接口卡到達網(wǎng)絡。
一般來說,網(wǎng)絡文件協(xié)議位于現(xiàn)有的低層的通信協(xié)議之上,如T C P和I P等。當網(wǎng)絡文件系統(tǒng)(N F S)作為網(wǎng)絡文件協(xié)議時,用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議(U D P)提供了I P之上的傳輸功能。
I / O重 定向可以借助協(xié)議棧的方式加以分析,它與網(wǎng)絡通信的分析方式一樣。建立在T C P / I P 協(xié)議之上的網(wǎng)絡文件協(xié)議可以位于幾個不同的位置,一些文件協(xié)議可以直接位于T C P / I P之上,也可以使用U D P / I P協(xié)議棧,如N F S。用于傳輸網(wǎng)絡文件I / O的常見協(xié)議包括:
通用I n t e r n e t文件系統(tǒng)(C I F S),用于微軟的Windows 產(chǎn)品。
網(wǎng)絡文件系統(tǒng)(N F S),差不多用于所有的系統(tǒng),特別是UN I X 系統(tǒng)。
文件傳輸協(xié)議(F T P),差不多用于所有的系統(tǒng),提供通過I n t e r n e t進行的文件訪問。
C I F S使 用T C P / I P協(xié)議棧,但需要另外一層N e t B I O S的支持。希望Windows 2000以后的版本逐漸擺脫對N e t B I O S的依賴。N F S最初使用無態(tài)的U D P,但現(xiàn)在的大部分實現(xiàn)中,它也使用T C P 協(xié)議。盡管T C P是一個有態(tài)的協(xié)議,但N F S卻仍然是無態(tài)的。F T P已經(jīng)成為I n t e r n e t傳輸?shù)闹饕獏f(xié)議,它運行在廣域環(huán)境中的T C P協(xié)議之上。目前,最常用的M A C層遵從標準的8 0 2 . 3規(guī)范,即碰撞監(jiān)聽網(wǎng)絡訪問。這些常見的網(wǎng)絡協(xié)議棧。
本地和重定向的兩種I / O路徑。應用發(fā)出了兩個I / O請求:一個是本地存儲,另一個是網(wǎng)絡存儲。本地I / O請求沿著本章曾經(jīng)介紹的路徑進行,從卷管理器,經(jīng)過I / O控制器設備驅(qū)動程序、主機I / O總線、主機I / O控制器、存儲總線,最后到達設備。
重定向網(wǎng)絡I / O請求采取另一種途徑,從I / O重定向器開始,經(jīng)過網(wǎng)絡文件協(xié)議驅(qū)動程序,進入TCP/IP協(xié)議棧,再由I/O總線到達網(wǎng)絡接口卡。從這里開始,請求開始通過網(wǎng)絡傳送到網(wǎng)絡服務器。