在討論了卷管理器為一個(gè)I / O請(qǐng)求產(chǎn)生多個(gè)路徑后,再探索通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)客戶/服務(wù)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(gè)交替的I / O一樣,客戶/服務(wù)器I / O也使用一個(gè)交替的路徑,將I / O請(qǐng)求傳輸?shù)酱鎯?chǔ)設(shè)備,即網(wǎng)絡(luò)。常用來描述客戶如何訪問服務(wù)器上數(shù)據(jù)的術(shù)語(yǔ)稱為重定向I / O。
I/O重定向
為了將有關(guān)I / O操作的必要信息傳輸?shù)酱鎯?chǔ)設(shè)備,應(yīng)用通常需要依靠文件系統(tǒng)、卷管理器以及設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。從應(yīng)用的角度看,只要它的I / O操作未變,它并不關(guān)心存儲(chǔ)是發(fā)生在網(wǎng)絡(luò)上,還是發(fā)生在本地I / O路徑上。在這個(gè)方面,存在幾種潛在的軟件設(shè)計(jì)方案,這些方案都能實(shí)現(xiàn)設(shè)備虛擬化,使遠(yuǎn)程的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器和文件系統(tǒng)如同本地的一樣。提供這種功能的幾個(gè)產(chǎn)品幾年前就已經(jīng)面世,特別是文件服務(wù)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(shè)備虛擬化和通信服務(wù),使它們的服務(wù)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(duì)遠(yuǎn)程資源的透明訪問。因此,設(shè)備虛擬化并不是實(shí)現(xiàn)透明訪問惟一的技術(shù),客戶端軟件也可以使遠(yuǎn)程文件系統(tǒng)資源像本地的目錄或文件夾一樣。
實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)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(shí)現(xiàn)于文件系統(tǒng)的上層,將遠(yuǎn)程服務(wù)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(chǔ)數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù),但它必須提供對(duì)遠(yuǎn)程服務(wù)器上的數(shù)據(jù)及元數(shù)據(jù)的訪問。從用戶或應(yīng)用的觀點(diǎn)看,I / O重定向給它們的客戶系統(tǒng)添加了另外的存儲(chǔ)資源。然而,遠(yuǎn)程存儲(chǔ)資源的表現(xiàn)可能并不完全像本地資源一樣。例如,遠(yuǎn)程服務(wù)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(yuǎn)程虛擬存儲(chǔ)資源特別稱為遠(yuǎn)程安裝點(diǎn),而在P C機(jī)上,則稱為映射驅(qū)動(dòng)器。O ffice 2000 中引入的We b 文件夾實(shí)現(xiàn)了另一種I / O重定向。
當(dāng)一個(gè)用戶或應(yīng)用試圖訪問由I / O重定向器表示的文件時(shí),重定向器解釋文件I / O請(qǐng)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(luò)資源。因?yàn)楣ぷ髡緹o(wú)法知道服務(wù)器使用的設(shè)備類型,因此,由客戶I / O重定向器起動(dòng)的所有I / O操作和交換都在文件級(jí)或字節(jié)范圍級(jí),即I / O重定向器的I / O操作通常不在數(shù)據(jù)塊級(jí)。
重定向信息最終由通常的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)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(luò)接口卡(N I C)協(xié)議驅(qū)動(dòng)程序,它由網(wǎng)絡(luò)文件協(xié)議完成。網(wǎng)絡(luò)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(luò)協(xié)議進(jìn)行傳輸。按照所使用的不同網(wǎng)絡(luò)環(huán)境,可以分為多個(gè)協(xié)議層加以實(shí)現(xiàn),通常可以看成是一系列有序的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。
遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)I / O操作的重定向I / O路徑,這個(gè)I / O重定向器為應(yīng)用和/或用戶提供一個(gè)或多個(gè)虛擬設(shè)備。沿著I / O路徑往下看,重定向I / O操作首先通過網(wǎng)絡(luò)文件協(xié)議驅(qū)動(dòng)器,然后通過系統(tǒng)的底層協(xié)議,最后通過網(wǎng)絡(luò)接口卡到達(dá)網(wǎng)絡(luò)。
一般來說,網(wǎng)絡(luò)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(dāng)網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)(N F S)作為網(wǎng)絡(luò)文件協(xié)議時(shí),用戶數(shù)據(jù)報(bào)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(luò)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(luò)文件協(xié)議可以位于幾個(gè)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(luò)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(luò)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(jìn)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(duì)N e t B I O S的依賴。N F S最初使用無(wú)態(tài)的U D P,但現(xiàn)在的大部分實(shí)現(xiàn)中,它也使用T C P 協(xié)議。盡管T C P是一個(gè)有態(tài)的協(xié)議,但N F S卻仍然是無(wú)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(yùn)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(biāo)準(zhǔn)的8 0 2 . 3規(guī)范,即碰撞監(jiān)聽網(wǎng)絡(luò)訪問。這些常見的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧。
本地和重定向的兩種I / O路徑。應(yīng)用發(fā)出了兩個(gè)I / O請(qǐng)求:一個(gè)是本地存儲(chǔ),另一個(gè)是網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)。本地I / O請(qǐng)求沿著本章曾經(jīng)介紹的路徑進(jìn)行,從卷管理器,經(jīng)過I / O控制器設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序、主機(jī)I / O總線、主機(jī)I / O控制器、存儲(chǔ)總線,最后到達(dá)設(shè)備。
重定向網(wǎng)絡(luò)I / O請(qǐng)求采取另一種途徑,從I / O重定向器開始,經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)文件協(xié)議驅(qū)動(dòng)程序,進(jìn)入TCP/IP協(xié)議棧,再由I/O總線到達(dá)網(wǎng)絡(luò)接口卡。從這里開始,請(qǐng)求開始通過網(wǎng)絡(luò)傳送到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。
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