第3章 Windows Server 2003的磁盘.ppt

第3章WindowsServer2003的磁盘管理主讲人 刘晓辉 本章要点 磁盘管理概述 RAID的管理 NTFS压缩与碎片整理 配置DFS 3 1磁盘管理概述 3 1 1文件系统3 1 2RAID3 1 3基本磁盘与动态磁盘3 1 4卷 3 1 1文件系统 在操作系统中 在其中命名 存储 组织文件的综合结构 NTFS FAT和FAT32都是WindowsServer2003支持的文件系统的类型 1 FAT FAT 也称FAT16 是FileAllocationTable 文件分配表 的缩写 用来跟踪硬盘上每个文件的数据库 而FAT表存储关于簇的信息 这样 它就可以在以后检索文件 FAT文件系统可以在DOS 所有版本的Windows和OS 2等众多的操作系统中被正确识别 2 FAT32 FAT32是Windows95OSR2 Windows98以及Windows2000 XP和WindowsServer2003可以识别的文件系统 DOS Windows3 x和WindowsNT4 0以下版本 以及Windows95操作系统都不能识别FAT32文件系统 FAT32是FAT系统的增强版本 支持32位体系结构 允许单个分区的容量高达2T字节 由于FAT32使用的簇较小 在使用大硬盘的空间时要比其他文件分配系统更有效 据统计 使用FAT32可使硬盘的可用空间增加25 FAT32所用簇的大小也取决于硬盘或逻辑分区大小 3 NTFS文件系统 NTFS即NTFileSystem 是WindowsNT 2000 XP和WindowsServer2003使用的文件系统 NTFS文件系统的核心结构叫做主文件表 MasterFileTable NTFS会对主文件表的关键部分做出数份拷贝 以防治数据的残缺或丢失 NTFS中簇的大小并不依赖于磁盘或分区的大小 不管磁盘的大小是800MB还是8GB 都可以指定NTFS中的簇为512bytes 簇尺寸的缩小不但降低了磁盘空间的浪费 还减少了产生所谓磁盘碎片 即大量不连续的簇 会使磁盘操作变慢 的可能 由于可以使用小尺寸的簇 在大尺寸的硬盘上 NTFS表现出较高的性能 4 簇与文件系统 操作系统对数据区的存储空间是按簇进行划分和管理的 簇是磁盘空间分配和回收的基本单位 也就是说一个文件总是占用一个或多个簇 文件所占用的最后一个簇在多数情况下会有剩余空间 这些剩余空间无法被利用 只能浪费掉 所以 簇的大小直接影响到磁盘空间的利用效率 簇的大小和文件系统以及磁盘容量都有关系 在相同容量的硬盘分区里 采用NTFS文件系统的簇比采用FAT32 FAT16文件系统的簇要小得多 大大减少了磁盘空间的浪费 而采用同一种文件系统的硬盘分区 则在一定范围内 磁盘容量越大 簇也越大 造成的浪费也越多 5 将FAT32转换为NTFS 若欲将FAT或FAT32文件系统转换为NTFS文件系统 可以使用Windows2000 XP的转换工具Convert 如果convert不能锁定驱动器 则将在下一次重新启动计算机时转换该驱动器 3 1 2RAID RAID是独立磁盘冗余阵列的缩写 RAID通过廉价和冗余的磁盘系统 彻底改变计算机管理和存取大容量存储器中数据的方式 将数据写入多个廉价磁盘 从而保证单一硬盘的损坏不会导致数据的丢失 RAID技术作为一种标准 可以分成很多的等级 常见的有RAID0 RAID1和RAID5 1 RAID 0RAID 0是无冗余阵列 通过条带化存储来实现其快速存取数据的目标 它将数据分割存储到多块硬盘上 磁盘读写时负载平均分配到多块硬盘 由于多块硬盘均可同时读写 所以速度显著提升 从严格意义上说 RAID 0不是RAID 因为它没有数据冗余和校验的RAID 同时 由于数据块保存在不同的磁盘上 数据同时在多个硬盘上存取 因此 能成倍地提高磁盘的性能和吞吐量 所以 RAID 0可靠性虽差 但性能非常好 另外 由于所有空间都可以用来保存数据 所以 存储空间利用率也是最高的 1 RAID标准 2 RAID 1RAID 1和RAID 0截然不同 其技术重点全部放在如何能够在不影响性能的情况下最大限度地保证系统的可靠性和可修复性 RAID 1又称Mirror阵列 它将同样的数据写入2块硬盘 在2个硬盘上存储完全相同的数据 2块硬盘互为镜像盘 当一块硬盘中的数据受损或磁盘故障时 另一块硬盘可继续工作 并可在需要时重建 3 RAID 5类似于RAID 0 但它将数据的每个字节按bit拆分到硬盘 在数据出错时可以按奇偶校验码重建数据 容错能力强于RAID 0 但它需要至少3块硬盘来容纳额外的奇偶校验信息 奇偶校验通过在传输后对所有数据进行冗余校验可以确保数据的有效性 利用奇偶校验 当RAID系统的一个磁盘发生故障时 其他磁盘能够重建该故障磁盘 如果一个用户具有由5个磁盘组成的阵列 其中4个用于存储数据而1个用于奇偶校验 它的开销仅为20 当需要考虑成本时 这是一个很大的优势 不同RAID特性一览表 1 软件RAID软件RAID是指包含在操作系统中 RAID功能完全用软件方式由系统的核心磁盘代码来实现 这种方式提供了最便宜的可行方案 不需要昂贵的磁盘控制器卡和热插拔机架 由于RAID功能完全依靠CPU执行 主板的CPU占用相当严重 系统性能会大大下降 因为是由操作系统实现的 所以RAID依赖于操作系统 2 硬件RAID和软件RAID 2 硬件RAID硬件RAID独立于主机对RAID存储子系统进行控制 RAID系统的控制卡本身集成了CPU 能够操纵磁盘控制器和保持运作 在这样一种方式下 通常会有一个标准SCSI控制器将整个存储子系统连接到主机 整个RAID阵列作为一个单独的SCSI磁盘 RAID控制器作为一个SCSI控制器的形式出现在操作系统里 但是自己处理所有的实际磁盘通信 由于脱离了操作系统 硬件RAID在容错性和性能上更胜一筹 3 1 3基本磁盘与动态磁盘 一个硬盘既可以是基本的 也可以是动态的 但不能既是基本又是动态 在同一磁盘上不能组合多种存储类型 然后 如果计算机有多个硬盘 就可以将各个硬盘分别配置为基本的或者动态的 3 1 4卷 所谓卷 其实就是WindowsServer2003的数据存储单元 WindowsServer2003支持5种类型的动态卷 即简单卷 跨区卷 带区卷 镜像卷和RAID 5卷 其中 镜像卷和RAID 5卷是容错卷 简单卷简单卷由单个物理磁盘上的磁盘空间组成 如图所示 它可以由磁盘上的单个区域或者链接在一起的相同磁盘上的多个区域组成 可以在同一磁盘中扩展简单卷或把简单卷扩展到其他磁盘 如果跨多个磁盘扩展简单卷 则该卷就是跨区卷 简单卷 带区卷带区卷是通过将2个或更多磁盘上的可用空间区域合并到一个逻辑卷而创建的 如图所示 带区卷使用RAID 0 从而可以在多个磁盘上分布数据 带区卷不能被扩展或镜像 并且不提供容错 如果包含带区卷的其中一个磁盘出现故障 则整个卷无法工作 当创建带区卷时 最好使用相同大小 型号和制造商的磁盘 带区卷 跨区卷跨区卷将来自多个磁盘的未分配空间合并到一个逻辑卷中 这样可以更有效地使用多个磁盘系统上的所有空间和所有驱动器号 如果需要创建卷 但又没有足够的未分配空间分配给单个磁盘上的卷 则可通过将来自多个磁盘的未分配空间的扇区合并到一个跨区卷来创建足够大的卷 用于创建跨区卷的未分配空间区域的大小可以不同 跨区卷先将一个磁盘上为卷分配的空间充满 然后从下一个磁盘开始 再将该磁盘上为卷分配的空间充满 依次类推 虽然利用跨区卷可以快速增加卷的空量 但是 跨区卷既不能提高对磁盘数据的读取性能 也不提供容错功能 当跨区卷中的某个磁盘出现故障 那么 存储在该磁盘上的所有数据将全部丢失 跨区卷 镜像卷利用镜像卷即RAID 1卷 可以将用户的相同数据同时复制到2个物理磁盘中 如果一个物理磁盘出现故障 虽然该磁盘上的数据将无法使用 但系统能够继续使用尚未损坏而仍继续正常运转的磁盘进行数据的读写操作 从而通过另一磁盘上保留完全冗余的副本 保护磁盘上的数据免受介质故障的影响 镜像卷的磁盘空间利用率只有50 每组数据有两个成员 所以镜像卷的花费相对较高 不过 对于系统和引导分区而言 稳定是压倒一切的 所以 镜像卷被大量应用于系统和引导分区 镜像卷 RAID 5卷在RAID 5卷中 WindowsServer2003通过给该卷的每个硬盘分区中添加奇偶校验信息带区实现容错 如果某个硬盘出现故障 WindowsServer2003便可以用其余硬盘上的数据和奇偶校验信息重建发生故障的硬盘上的数据 RAID 5卷 RAID 1卷与RAID 5卷的比较 3 2RAID的管理 RAID是英文RedundantArrayofInexpensiveDisks的缩写 翻译成中文即为廉价磁盘冗余阵列 或简称磁盘阵列 简单地说 RAID是一种把多块独立的硬盘 物理硬盘 按不同方式组合起来形成一个硬盘组 逻辑硬盘 从而提供比单个硬盘更高的存储性能和提供数据冗余的技术 组成磁盘阵列的不同方式成为RAID级别 RAIDLevels 数据冗余的功能是在数据一旦发生损坏后 利用冗余信息可以使损坏数据得以恢复 磁盘组就像是一个硬盘 可以对它进行分区 格式化等 总之 对磁盘阵列的操作与单个硬盘是相同的 不同的是 磁盘阵列的存储性能要比单个硬盘高很多 而且可以提供数据冗余 WindowsServer2003提供了内嵌的软件RAID 实现了RAID0 RAID1 RAID5 3 2 1设置为动态磁盘 1 将基本磁盘转换为动态磁盘 2 将新磁盘设置为动态磁盘 3 2 2实现软RAID 软RAID也必须在多磁盘系统中才能实现 实现RAID 1最少要拥有2块硬盘 实现RAID 5最少要拥有3块硬盘 通常情况下 操作系统所在磁盘采用RAID 1 而数据所在磁盘采用RAID 5 1 实现RAID 5 创建或修复镜像卷或RAID 5卷时 最好使用型号 大小和制造商都相同的磁盘 这确保了磁盘相同 而且简化了创建新的镜像卷或RAID 5卷 以及替换出现故障的磁盘的过程 另外 还建议具有可用的备用磁盘和磁盘控制器 这样 当磁盘或磁盘控制器出现故障时 可快速使用同一类型的磁盘或磁盘控制器替换出现故障的磁盘或磁盘控制器 2 添加镜像卷 对于已有的动态磁盘 可以简单地通过添加镜像卷的方式提高数据的安全性 3 3设置磁盘配额 WindowsServer2003提供了卷的磁盘配额跟踪以及控制磁盘空间的使用 磁盘配额是以文件所有权为基础的 只应用于卷 且不受卷的文件夹结构及物理磁盘上的布局影响 它监视个人用户卷的使用情况 因此 每个用户对磁盘空间的利用都不会影响同一卷上其他用户的磁盘配额 3 3 1磁盘配额概述 在集中式存储 FTP服务或E mail服务等网络服务中 都要求用户有对服务器磁盘的写入权限 服务器硬盘的价格无疑是非常昂贵 因此 磁盘空间也就非常地珍贵 为了避免个别用户滥用磁盘空间 WindowsServer2003提供了磁盘配额功能 使得系统管理员可以限制用户使用磁盘空间 并拒绝超过指定数额的数据存储 从而既满足了用户的写入需要 又有效地避免了对磁盘空间无限制的使用 3 3 2磁盘配额管理 如果要在已经使用的磁盘中启用磁盘配额 WindowsServer2003将计算到启动时间点为止在该卷中复制文件 保存文件 或取得文件所有权的所有用户使用过的磁盘空间 然后 根据计算机的结果 自动为每个用户配额限度和警告级别 管理员可以为某个或多个用户设置不同的配额或禁用配额 另外 也可以为还没有在卷上复制文件 保存文件和取得文件所有权的用户设置配额 或者在一个新创建的卷上启用磁盘配额 1 启用磁盘限额 2 为特定的用户指定配额 网络中的用户的级别 任务和权限是不同的 因此 往往需要不同的磁盘空间 除了可以为不同的磁盘设置不同的配额 以使用户拥有各自的访问权限外 也可以在同一磁盘上指定不同的磁盘份额 也就是说 若欲让某些特殊用户享有不同于一般用户的磁盘容量 从而使其拥有更多或更少的空间 可以分别为这些用户或用户组单独指定不同的磁盘配额 3 4NTFS与碎片压缩整理 NTFS压缩与碎片整理也是磁盘日常管理的重要内容 压缩的意义在于最大限度地利用宝贵的磁盘空间 不过 由于压缩 解压缩过程会占用部分系统资源 因此 会导致系统性能下降 所以 只适用于那些并不常用的文件夹 碎片整理的意义在于将同一文件存储在相邻的簇中 从而提高磁盘读取速率 减少服务器的响应时间 3 4 1NTFS压缩 文件压缩概述压缩文件 文件夹和程序可以减小其大小 并可减小它们在驱动器或可移动存储设备上所占用的空间 驱动器压缩可以减小存储在该驱动器上的文件 文件夹所占用的空间 Windows支持两种压缩类型 即NTFS压缩和使用 zip压缩文件夹 功能的压缩 1 NTFS压缩 只有NTFS文件系统中才支持NTFS压缩 NTFS压缩具有以下特性 可以利用NTFS压缩各个文件和文件夹 也可以压缩整个NTFS驱动器 可以压缩一个文件夹而不压缩其中的内容 可以直接使用NTFS压缩文件 而不必将它们解压缩 可以使用不同颜色来显示NTFS压缩文件和文件夹名称 以易于区分它们 2 ZIP压缩文件夹 除了可以使用WindowsServer2003的NTFS压缩功能外 还可以使用第三方软件 如WinZip WinRAR等 执行压缩 解压缩操作 与 NTFS压缩 不同 使用 zip压缩文件夹 功能压缩的文件和文件夹时 既可以在FAT32文件系统上执行 也可以在NTFS驱动器上执行 3 4 2磁盘碎片整理和磁盘清理 WindowsServer2003及其平台下的应用程序在安装和运行过程中会产生大量的临时文件和备份文件 即使是在正常关机的情况下某些临时文件也还是不能被自动删除 非正常关机就更不用说了 时间一长 大量的临时文件 备份文件和磁盘碎片充斥于硬盘之中 不仅极大地浪费了有限的硬盘空间 而且还会严重影响系统性能 甚至导致系统瘫痪 通过扫描并清除临时文件 副本文件和其它浪费空间的垃圾文件来清洁系统 将文件存储在相邻的簇 可以有效地避免可能产生的致命错误 提高系统运行速度 当系统速度越来越慢 硬盘空间越来越小 或者经常莫名其妙地死机时 那说明应该打扫一下那尘封已久了的硬盘了 3 5配置DFS 随着网络服务器数量的不断增加 局域网中的共享文件夹也就越来越多 由于共享文件夹分布在不同的服务器上 无论是管理员的管理 还是用户的访问 都变得非常困难 分布式文件系统 DFS 作为一种服务 使得系统管理员可以把局域网中不同服务器上的共享文件夹组织在一起 构建成一个目录树 这样 用户就不必知道这些共享文件夹到底在哪台服务器上 也不必一一搜索并映射他们 只需访问共享的DFS根目录 就能够很轻松地访问分布在网络上的文件或文件夹 3 5 1DFS概述 借助于分布式文件系统 DFS 可以为网络中的所有共享文件提供一个访问点和一个逻辑树结构 使分布在多个服务器上的文件如同位于网络上的一个位置一样显示在用户面前 而无论这些共享资源的位于网络的什么地方 用户在访问文件时不再需要知道和指定它们的实际物理位置 1 分布式文件系统特性及应用 分布式文件系统 DFS 提供以下重要特性 访问文件更加容易 可用性 服务器负载平衡 文件和文件夹安全 2 DFS类型 分布式文件系统有两种方式 一种是独立的根目录分布式文件系统 另一种是域分布式文件系统 独立的根目录分布式文件系统 目录配置信息本地存储在主服务器上 访问根或链接的路径以主服务器名称开始 独立的根目录只有一个根目标 没有根级别的容错 因此 当根目标不可用时