第四章 存储理（下）.ppt

存储管理概述 内存管理的基本原理 Windows 的内存管理 外存管理的基本原理 Windows 的外存管理 (?) 高速缓存管理的基本原理(?) Windows 的高速缓存管理 (?) Windows的外存管理 磁盘管理的基本术语 Windows 外存管理的演变 动态分区 驱动程序 多重分区管理 卷名字空间 磁盘管理的基本术语 盘——一种物理存储设备。 扇区——可寻址的大小固定的块。 分区——盘上连续扇区的集合。 简单卷——代表文件系统驱动程序作为一个独立单元管理来自一个分区的所有扇区。 多分区卷——代表文件系统驱动程序作为一个独立单元管理来自多个分区的所有扇区。多分区卷提供简单卷所不支持的性能、可靠性和大小等特性。 Windows外存管理的演变 MS—DOS在一个物理盘上采用多个分区，也就是逻辑盘 Windows外存管理的演变 Windows NT （5.0以前）扩展了MS-DOS分区的基本概念，支持企业级操作系统所需的一些存储管理的特征：跨磁盘管理（disk spanning）和容错（fault tolerance） ——支持由多个分区组成的卷，允许一个大的卷由分布在不同物理盘上的分区组成 早期Windows磁盘管理的缺点 对大多数磁盘设置的改变需要重启操作系统才能生效 多分区磁盘的配置信息保存在注册表中 每个卷有一个唯一的从A到Z的驱动器名 Windows 5.0开始引入了基本盘和动态盘的概念 基本盘——基于MS-DOS分区方式的盘 基本盘的多分区卷配置信息保存在注册表中 动态盘支持创建新的多分区卷 动态盘的多分区卷配置信息保存在磁盘上 动态盘分区格式是专有的，与其他操作系统不兼容，包括Windows早期版本 动态分区 由逻辑磁盘管理子系统(LDM)负责管理 动态分区 动态分区 私有头：GUID，磁盘组的名字（该名字是由Dg0和计算机的名字一起组成，例如SusanDg0，意味着计算机的名字是Susan）和一个指向数据库内容表的指针。为了保证可靠性，LDM在磁盘的最后一个扇区保存了私有头的拷贝。 动态分区 数据库内容表有16个扇区大小，其中包含关于数据库布局的信息。 数据库记录区域紧接着内容表，并将内容表后第一个扇区作为数据库记录头。这个扇区中存储了数据库记录区的信息，包括其所包含的记录个数，数据库相关的磁盘组的名字和GUID，以及LDM用于创建下一项的序列号。 LDM数据库结构 数据库中的每一项可以是如下四种类型之一：分区，磁盘，组件，卷。LDM把每一项与内部对象的标识符联系到一起。 分区项描述软分区，它是在一个盘上的连续区域。存储在分区项中的标识符把这个项与一个组件和一个磁盘项联系起来。 磁盘项代表一个磁盘组中的动态盘，包括磁盘的GUID。 组件项像一条链子把一个或多个分区项和与分区相连的卷项联系起来。 卷项存放这个卷的GUID，卷的大小和状态，驱动器的名字。 LDM数据库结构 LDM需要三个项来描述一个简单卷：分区项、组件项和卷项。分区项描述系统分配给某个卷的磁盘上的一个区域，组件项把一个分区项和一个卷项联系起来，卷项中包含Windows 2000/XP内部用来识别卷的GUID。 多分区卷需要的项数多于三个。例如，一个条带卷包括最少两个分区项，一个组件项和一个卷项。唯一一种含有一个以上组件项的卷的类型是：镜像卷。镜像卷含有两个组件项，每个只表示这个镜像的一半。LDM为每个镜像卷使用两个组件项的目的是,当一个镜像破坏时LDM能够在组件一级将他们分割开来，并创建两个各含有一个组件项的卷。 因为简单卷需要三个项，而1MB数据库空间大约可以容纳8000个项，所以在Windows 2000/XP中可以创建的卷数目的有效上界大约是2500个。 动态分区 LDM数据库的最后部分是事务处理日志区，它包含的几个扇区在数据库信息改变时用来存储备份信息。这样确保在系统崩溃或断电时，LDM能够利用日志把系统恢复到一个正确的状态。 Windows的外存驱动程序 磁盘驱动程序 遵循类/端口/小端口结构 类：实现所有存储设备共同的功能 端口：基于某种特定总线设备的共同功能，如SCSI、IDE 小端口：OEM提供 卷管理器 FtDisk.sys驱动程序创建代表基本盘上卷的设备对象，为每一个卷都创建一个形如\Device\HarddiskVolumeX的设备对象 DMIO.sys驱动程序控制对动态盘上LDM数据库的访问并创建代表动态盘上卷的设备对象，它为动态盘的每一个卷都创建一个形如\Device\HarddiskDmVolumes\PhysicalDmVolumes\BlockVolumeX的设备对象 FtDisk和 DMIO负责识别文件系统驱动程序管理的卷，并将I/O直接从卷映射到组成卷的底层分区。 对简单卷来说，通过把卷的偏移量加上卷