在討論了卷管理器為一個I / O請求產生多個路徑后,再探索通過網絡實現客戶/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請求傳輸到存儲設備,即網絡。常用來描述客戶如何訪問服務器上數據的術語稱為重定向I / O。
I/O重定向
為了將有關I / O操作的必要信息傳輸到存儲設備,應用通常需要依靠文件系統、卷管理器以及設備驅動程序。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生在網絡上,還是發生在本地I / O路徑上。在這個方面,存在幾種潛在的軟件設計方案,這些方案都能實現設備虛擬化,使遠程的網絡服務器和文件系統如同本地的一樣。提供這種功能的幾個產品幾年前就已經面世,特別是文件服務器操作系統產品,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透明訪問惟一的技術,客戶端軟件也可以使遠程文件系統資源像本地的目錄或文件夾一樣。
實現網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之前的位置,實現于文件系統的上層,將遠程服務器的文件系統資源與客戶系統的本地文件系統資源視圖合而為一。
I / O重 定向器不必保存任何存儲數據的元數據,但它必須提供對遠程服務器上的數據及元數據的訪問。從用戶或應用的觀點看,I / O重定向給它們的客戶系統添加了另外的存儲資源。然而,遠程存儲資源的表現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分大小寫字母的命令, 而客戶則不是這樣。在UN I X 系統中,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,則稱為映射驅動器。O ffice 2000 中引入的We b 文件夾實現了另一種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,并將它從文件系統的本地I / O路徑重定向到另一路徑,該路徑使用的是網絡資源。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范圍級,即I / O重定向器的I / O操作通常不在數據塊級。
重定向信息最終由通常的網絡進行傳輸,如以太網或F D D I,即重定向的I / O必須從重定向器傳輸到網絡接口卡(N I C)協議驅動程序,它由網絡文件協議完成。網絡文件協議指定操作和交
換的類型,使它們能夠通過底層的網絡協議進行傳輸。按照所使用的不同網絡環境,可以分為多個協議層加以實現,通??梢钥闯墒且幌盗杏行虻脑O備驅動程序。
遠程網絡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操作首先通過網絡文件協議驅動器,然后通過系統的底層協議,最后通過網絡接口卡到達網絡。
一般來說,網絡文件協議位于現有的低層的通信協議之上,如T C P和I P等。當網絡文件系統(N F S)作為網絡文件協議時,用戶數據報協議(U D P)提供了I P之上的傳輸功能。
I / O重 定向可以借助協議棧的方式加以分析,它與網絡通信的分析方式一樣。建立在T C P / I P 協議之上的網絡文件協議可以位于幾個不同的位置,一些文件協議可以直接位于T C P / I P之上,也可以使用U D P / I P協議棧,如N F S。用于傳輸網絡文件I / O的常見協議包括:
通用I n t e r n e t文件系統(C I F S),用于微軟的Windows 產品。
網絡文件系統(N F S),差不多用于所有的系統,特別是UN I X 系統。
文件傳輸協議(F T P),差不多用于所有的系統,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最初使用無態的U D P,但現在的大部分實現中,它也使用T C P 協議。盡管T C P是一個有態的協議,但N F S卻仍然是無態的。F T P已經成為I n t e r n e t傳輸的主要協議,它運行在廣域環境中的T C P協議之上。目前,最常用的M A C層遵從標準的8 0 2 . 3規范,即碰撞監聽網絡訪問。這些常見的網絡協議棧。
本地和重定向的兩種I / O路徑。應用發出了兩個I / O請求:一個是本地存儲,另一個是網絡存儲。本地I / O請求沿著本章曾經介紹的路徑進行,從卷管理器,經過I / O控制器設備驅動程序、主機I / O總線、主機I / O控制器、存儲總線,最后到達設備。
重定向網絡I / O請求采取另一種途徑,從I / O重定向器開始,經過網絡文件協議驅動程序,進入TCP/IP協議棧,再由I/O總線到達網絡接口卡。從這里開始,請求開始通過網絡傳送到網絡服務器。
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