Московский Государственный Технический Университет имени Н. Э. Баумана

Кафедра «Автоматизированные системы обработки информации и управления»

Домашнее задание №1

по дисциплине «Сетевое Программное Обеспечение»

Реализация распределенной файловой системы DFS ОС Windows

ИСПОЛНИТЕЛЬ:

ФИО Зайков С.А.

Группа ИУ5-62 "__"___________2015 г.

ПРЕПОДАВАТЕЛЬ:

ФИО Семкин П.С.

"__"___________2015 г.

Москва 2015

Реализация распределенной файловой системы DFS ОС Windows

DFS (Distributed File System) - компонент Microsoft Windows, использующийся для упрощения доступа и управления файлами, физически распределёнными по сети. При её использовании файлы, распределённые по серверам, представляются находящимися в одном месте.

Изолированный DFS хранит его конфигурации в реестре локального компьютера. Изолированный DFS-сервер не использует Active Directory, не может иметь реплики на корневом уровне и может иметь только один уровень ссылок DFS. Она предназначена для обеспечения обратной совместимости с предыдущими версиями DFS.

Конфигурации DFS на основе домена хранятся в службе каталогов Active Directory. Поскольку эти данные доступны на нескольких контроллерах домена в домене, DFS на основе домена обеспечивает отказоустойчивость для любой DFS в домене. Корень доменной DFS должны размещаться на контроллер домена или рядовой сервер домена, могут иметь общие папки на корневом уровне и поддерживает root и файл репликации с помощью службы репликации файлов (FRS).

Распределенная файловая система существует со времени Windows NT. Существует несколько ее конфигураций и вариантов развертывания, и она может работать в автономном и доменном режиме.

Преимущества работы DFS

Среди преимуществ данной системы выделяют несколько пунктов:

• Простой доступ к файлам

Распределенная файловая система упрощает доступ к файлам. Пользователи используют единый сетевой ресурс для доступа к файлам, даже если эти файлы физически находятся на разных серверах. Даже если изменится физическое расположение целевой папки, это не повлияет на доступ пользователей к ней. Они смогут обращаться к папке как раньше, поскольку её видимое расположение не изменится. Пользователям не требуется подключать несколько дисков для доступа к своим файлам. Кроме того, задачи по обслуживанию сервера, обновлению программ и другие, которые обычно требуют отключения сервера, могут выполняться без отключения пользователей от ресурсов. Это особенно полезно для веб-серверов. Выбрав корневой каталог веб-узла в качестве корня DFS, можно перемещать ресурсы в рамках распределенной файловой системы, не нарушая ссылки HTML.

• Доступность

Доменные DFS обеспечивают пользователям доступ к файлам двумя способами.

Во-первых, операционная система Windows Server 2003 автоматически публикует топологию DFS в Active Directory. Благодаря этому, пространство имен DFS всегда видимо для пользователей всех серверов в домене.

Во-вторых, администратор может реплицировать корень DFS и целевые папки. Репликация означает дублирование корней и целевых папок DFS на нескольких серверах домена. При этом пользователи всегда могут получить доступ к своим файлам, даже если один из физических серверов, на котором эти файлы находятся, становится недоступным.

• Эффективная загрузка сервера

Корень DFS может поддерживать несколько целевых папок DFS, которые физически распределены по сети. Например, это полезно, если есть файл, который активно используется пользователями. Пользователи будут обращаться к этому файлу не на одном сервере, сильно загружая его, а к файлу, распределенному системой DFS по разным серверам. Однако для пользователей этот файл будет виден в едином месте в сети.

• Безопасность файлов и папок

Поскольку общие ресурсы, управляемые DFS, используют стандартные разрешения NTFS и разрешения общего доступа к файлам, можно использовать существующие группы безопасности и учетные записи пользователей, чтобы гарантировать, что только авторизованные пользователи имеют доступ к важным данным.

Устройство и принцип работы DFS

Компоненты, образующие архитектуру DFS, показаны на рисунке выше. Реализация DFS на серверной стороне включает Windows-сервис (\Windows\System32\Dfssvc.exe) и драйвер устройства (\Windows\System32\Drivers\Dfs.sys). Служба DFS отвечает за экспорт интерфейсов управления топологией DFS и поддержку топологии DFS либо в реестре (в отсутствие Active Directory), либо в Active Directory. Драйвер DFS принимает клиентский запрос и переадресует его системе, на которой находится запрошенный файл.

Ha клиентской стороне поддержка DFS реализована в драйвере MUP и использует редиректор CIFS для взаимодействия с серверами DFS на внутреннем уровне. Провайдер клиента DFS реализован в \Windows\System32\Ntlanman.dll. Когда клиент выдает запрос на ввод-вывод для файла в пространстве имен DFS, драйвер MUP на клиентской стороне взаимодействует с сервером, на котором находится этот файл, через подходящий редиректор.

Различия и особенности разных версий

Первоначально DFS использовалось совместно с FRS (File Replication Service), отвечающий за механизм репликации файлов (процесс их синхронизации на нескольких компьютерах). FRS обнаруживает изменения с помощью журнала NTFS, который меняется при изменениях файла или папки в файловой системе. FRS не имеет механизмов определения необходимости репликации того или иного изменения.

Из-за этого может возникать следующая ситуация: в ходе сканирования файлов антивирусной программой, был изменен описатель безопасности файла. Никаких изменений содержимого файла не происходило. Однако данные изменения были записаны в журнал NTFS, что, в свою очередь, приводило к вызову репликации со стороны FRS. Таким образом, данная система слишком сильно загружала сеть и ресурсы компьютеров из-за необходимости частого и ненужного обновления.

Помимо этого, DFS и FRS множество ограничений на их использование:

• Ограничение объема папки: 65ГБ

• Число ссылок в доменном пространстве имен DFS не может превышать 5000.

• Длина пути DFS ограничена 260 символами.

• Доменную DFS нельзя создать на узлах кластера

Новыми версиями данных сервисов были DFS-N и DFS-R. DFS-N взяло на себя функции DFS, а DFS-R – FRS. DFS-R стала проводить репликацию не целого файла, а отдельных его блоков. Таким образом, при изменении файла происходила не полная синхронизации его содержимого, а лишь измененных байтов. С помощью данного механизма стало возможным работа с большими объемами данных, чем при помощи DFS и FRS. Кроме того появилась возможность быстрого динамического изменения файлов.

В новой версии присутствуют следующие ограничения:

• Каждый сервер может быть членом не более 256 репликационных групп.

• В каждой репликационной группе может быть не более 256 реплицируемых папок.

• У каждого сервера может быть не более 256 подключений

• На каждом сервере произведение числа репликационных групп на число реплицируемых папок и на количество одновременно активных подключений не может превышать 1024.

• В каждой репликационной группе может быть не более 256 членов.

• На томе может размещаться не более 8 млн реплицируемых файлов, а на сервере может храниться не более 1 ТБ таких файлов.

• Максимальный размер файла — 64 ГБ.

• DFS-R не поддерживает связь с FRS.

Таким образом можно отметить, что новые версии значительно расширили границы применимости и увеличили производительность системы.

Итоги

В ходе выполнения данной работы были получены знания о распределенных файловых системах DFS. Были разобраны различные версии DFS м выявлены ограничения, накладываемые на данные.

Литература

1. https://ru.wikipedia.org/wiki/Distributed_File_System

2. https://technet.microsoft.com/ru-ru/magazine/gg690154.aspx

3. http://redmondmag.com/articles/2011/02/01/dfs-best-practices.aspx

4. http://searchwindowsserver.techtarget.com/definition/distributed-file-system-DFS

5. https://www.cs.washington.edu/lab/sw/uwcsentdfs.html