Win2003文件服务技术概述

摘要

Microsoft Windows 服务器技术为企业计算基础结构提供了所要求的较低总拥有成本 (TCO) 和可靠的文件服务。Windows Server 2003 在文件服务方面提供了一系列令人激动的并且以用户为着眼点的改进，这些改进尤其针对那些使用 Windows NT Server 4.0 来提供文件服务的用户。本技术概述介绍了 Windows Server 2003 在文件服务方面的改进，它包括以下内容：核心基础结构的文件服务创新、新功能，以及为了降低与服务器管理有关的 TCO 而提供的增强管理工具。

关键改进

Microsoft 始终在倾听用户的反馈，作为对这些反馈信息的响应，它对 Windows Server 2003 产品系列中的文件服务进行了重要改进。这些改进集中在三个主要方面：

· 改进基础结构服务。增强的基础结构服务为存储选项和文件传递提供了更大的灵活性。由于新的存储拓扑结构和应用程序在过去 5 年内变得越来越普遍 [例如，存储区域网络（SAN）]，因此要使存储解决方案的不同组件齐心协力地工作已变成一个奋斗目标。Windows Server 2003 新提供的标准化基础结构服务有助于推进核心服务器管理和文件服务的发展。

· 增强最终用户的体验。如果联同 Microsoft Windows XP 一起使用，Windows Server 2003 将可以提供对网络数据和文件的无缝访问。它还为在网络共享中保存文件的用户增强了网络安全性，即使用户是从非 Windows XP 客户端进行这样的操作。

· 降低 TCO。Windows Server 2003 提供了更强的可管理性，从而降低了总拥有成本。这一目标是通过经过改进的 Web 管理工具和更为丰富的命令行工具（它们允许使用脚本对远程或本地文件服务器进行管理）得以实现的。

文档内容

本文涉及的主题包括：

· 新的功能以及改进之处

· 错误！未找到引用源。

· 得到增强的文件系统基础结构

· 虚拟磁盘服务（VDS

· 卷影复制服务 (VSS)

· 分布式文件系统

· 卷影副本恢复

· 对脱机文件的改进

· bWebDAV 重定向程序

· 命令行工具

· 自动系统恢复

· Chkdsk

· b磁盘碎片整理程序新的功能以及改进之处

Windows Server 2003 家族在文件系统基础结构方面提供了许多增强功能。通过下表中列举的功能和说明，您可以对 Windows Server 2003 在文件服务方面的新增内容和改进之处有一个总的了解。

||||||增强的文件系统功能

功能

说明

卷影副本（以前版本）恢复

卷影副本（以前版本）恢复为网络文件夹提供了时间点副本。用户通过右键单击 Windows 资源管理器中的文件或文件夹，可以非常方便地访问其以前版本的文件。基于 Windows Server 2003 的文件服务器会使用卷影副本功能为该文件服务器上的所有文件维护一组它们的以前版本。

增强的分布式文件系统 (DFS)

DFS 有助于商业机构以较低的总拥有成本提供高度可用的文件服务。借助 DFS，您可以从多个物理系统创建一个逻辑文件系统，从而使您的环境更易于为用户所使用并且在设备利用方面更为有效。通过 DFS，您可以创建一个包含部门、分支机构或企业中的多个文件服务器和文件共享的目录树，从而允许用户方便地查找分布在网络中的文件或文件夹。这个目录树（逻辑命名空间）可以容纳 5000 多个位于企业内不同服务器上的共享文件夹。

另外，还可以使用 Active Directory? 服务将 DFS 共享作为卷对象进行发布，并且可以委派管理任务。

在 Windows Server 2003 中，DFS 现在提供了最近站点选择功能。该功能中，DFS 会使用 Active Directory 站点信息将客户端路由到对指定路径而言最近的可用文件服务器上。另外，一个 Windows Server 2003 系统还可以容纳多个 DFS 根。

DFS 文件复制服务 (FRS)

就如同 DFS 一样，FRS 也允许商业机构实现较低的 TCO，方法是确保数据的始终同步。FRS 与 DFS配合起工作，它可以复制文件共享中的数据，并自动保持分布在多个服务器上的副本的同步性。

通过 Windows Server 2003 的一个新功能——即 DFS Microsoft 管理控制台 (MMC) 用户界面，用户可以对复制拓扑结构进行配置。FRS 服务自身也具有新功能——它可以压缩复制流量以及减少不必要的复制流量。

增强的加密文件系统 (EFS)

Windows Server 2003 通过增强的 EFS 加强了文件服务的安全性。EFS 是其它访问控制方法的补充，它为您的数据提供了附加保护。由于 EFS 作为一种集成的系统服务运行，因此它方便了您的管理、增加了攻击难度，而且对用户而言是透明的。

卷影复制服务

存储卷的卷影副本是原始文件在某个具体时间点的副本。备份应用程序通常使用卷影副本来备份那些使之看起来呈静态（实际上是不断变化的）的文件。如果在存储区域网络（SAN）中创建了卷影副本，可将该卷影副本传输到另外的服务器进行备份、测试或数据挖掘。

虚拟磁盘服务 (VDS)

VDS 采用一个标准接口进行磁盘管理。每个硬件供应商都会编写 VDS 提供程序，以便将通用的 VDS API 解释成用于各自硬件的特定指令。借助 VDS 提供的这种抽象层，Windows Server 2003 可以为用户提供更为强大的解决方案组合，以便在您在作出有关 SAN 和其它存储方法的长期投资决定时具有更大的灵活性。

命令行接口

管理员在 Windows Server 2003 中可以获得新提供的强大新命令行实用程序来执行多种磁盘管理任务，包括：扩充基本磁盘、执行各种磁盘配置和 RAID 配置、管理卷影副本以及调整文件系统。

提高了 CHKDSK 操作的性能

由于 NTFS 文件系统完全是一种真正日志化的文件系统，因此很少会要求 CHKDSK 操作。

即使确实需要检查磁盘（基本上不存在这种可能，因为在意外停机中，要求这种检查的低于 1%），CHKDSK 的执行速度也会比在 Windows 2000 中快 20% 到 38%。

性能更高的碎片整理工具

Windows 磁盘碎片整理工具可优化卷中的文件，从而提高磁盘的可用性和性能。Windows Server 2003 中的磁盘碎片整理比在 Windows 2000 中更快，而且更为有效。另外，它还支持以联机方式对主控文件表（Master File Table，MFT）进行碎片整理，并且可整理任何簇大小的 NTFS 卷。

内容索引

内容索引为用户搜索本地或网络上的信息提供了一个方便快捷而且安全的方法。用户可以通过“开始”菜单中的“搜索”命令或通过在浏览器中查看的网页来搜索使用了不同格式和语言的文件。

自动系统恢复 (ASR)

ASR 是 Windows Server 2003 中的新功能，它使得在灾难恢复情况下通过一个步骤即可恢复操作系统、系统状态和硬件配置，从而提高了效率。

远程文档共享 (WebDAV)

作为 Windows Server 2003 的一个新功能，远程文档共享提高了通过 WebDAV 重定向程序连接业务的能力。借助 WebDAV 重定向程序，客户端可以通过文件系统调用来访问 Web 资源库中的文件。

GUID 分区表 (GPT)

Windows XP 的 64 位版本和 64 位版本的 Windows Server 2003 企业版和 Datacenter 版都支持 GPT 这种新的磁盘分区格式。

与通过主引导记录（MBR）分区的磁盘不同，此时的关键性平台操作数据都位于分区中，而不是位于未分区的扇区或隐藏的扇区中。另外，通过 GPT 分区的磁盘都具有冗余的主分区表和备用分区表，这提高了分区数据结构的完整性。

为防病毒产品提供了新支持

保护资源免遭病毒产生的恶意代码的侵袭，是提供安全可靠的文件服务的关键一环。Windows Server 2003 新提供了可为第三方防病毒产品提供更高性能和可靠性的内核 API，增强了当前对防病毒产品的不懈支持。此外，我们当前还为防病毒文件系统的过滤驱动程序提供了 Windows 硬件质量实验室 (WHQL) 测试套件和驱动程序认证过程。

||||||优点

Windows Server 2003 家族在文件系统方面提供了以下优点：

优点

说明

提高了可靠性

Windows Server 2003 通过一些新功能（比如自动系统恢复，ASR）确保了更高的可靠性，从而使您可以更方便地恢复系统、备份文件以及保持最大限度的可用性。

提高了生产效率

Windows Server 2003 提供了增强的文件系统基础结构，这使得您可以更方便地使用、保护和存储文件以及其它重要的资源。用户的受益之处在于，他们总是可以访问所需要的资源，并且不用 IT 支持部门提供代价高昂的帮助即可迅速恢复文件。

增强了连接性

Windows Server 2003 提供了一些新功能和增强功能（比如远程文档共享），它们提高了组织内部和跨组织的连接性。

增强的基础结构服务

Windows Server 2003 在管理和使用本地存储系统的方式方面包含多种改进之处。这些改进包括：

改进了文件系统基础结构

· 虚拟磁盘服务（VDS）

· 卷影复制服务（VSS）

· 分布式文件系统

改善了最终用户的体验

· 卷影副本恢复

· 对脱机文件的改进

· 对 WebDAV 重定向程序的改进

降低了总拥有成本：提高了可管理性

· 命令行工具

· 自动系统恢复

通过更好的实用程序来提高性能和可用性

· Chkdsk

· 磁盘碎片整理程序

得到增强的文件系统基础结构

在 Windows Server 2003 中，虚拟磁盘和卷影复制服务是改进后的文件系统基础结构的关键元素。

虚拟磁盘服务（VDS）

卷影复制服务（请参阅下文）为管理磁盘上的数据提供了重要的构造单元；而虚拟磁盘服务 (VDS) 则为磁盘的自身管理提供了一组新的而且极其重要的命令行实用程序和管理应用程序。

在 Windows 2000 中，各个存储区域网络 (SAN) 硬件供应商都会提供各自专有的 API 来管理它们的硬件。这使得开发用来管理 SAN 的统一软件成为一个难题。Windows Server 2003 解决了这个 VDS 问题。VDS 采用一个标准接口进行磁盘管理。每个硬件供应商都可编写一个 VDS 提供程序，以便将通用的 VDS API 解释成各自硬件使用的特定指令。借助 VDS 提供的这种抽象层，Windows Server 2003 可以为用户提供更为强大的解决方案组合，您在作出有关 SAN 和其它存储方法的长期投资决定时将具有更大的灵活性。

管理性应用程序不再需要考虑要面临哪些特定硬件。相反，通过开发面向 VDS 的应用程序，下一代 Windows 磁盘管理应用程序将可以管理任何带有 VDS 提供程序的硬件。

该 VDS 架构提供了立竿见影的好处：Microsoft 已经实现了用于基本磁盘和动态磁盘的 VDS 提供程序。这使得以前仅适用于动态磁盘的功能（比如联机扩充），如今也适用于基本磁盘。有关虚拟磁盘服务的说明，请参阅下文的图 1。

图 1. 虚拟磁盘服务的架构

卷影复制服务 (VSS)

卷影复制服务 (VSS) 是为卷中的数据创建时间点副本的常用结构。卷影副本通常被称为“快照”(snapshot)。VSS 的目标是为下一代数据管理应用程序提供一种有效、可靠而且有用的机制。

由 VSS 实现的应用

当使用卷影复制服务时，您可以实现以下三个关键性应用。

· 使用卷影复制服务进行备份

使用 VSS 的应用程序大多是备份应用程序。当使用 Windows 2000 时，您在备份过程中必须停止服务器上的操作，或者必须忍受联机备份带来的副作用：数据不一致，以及无法备份打开的文件。在 Windows Server 2003 中，联机备份可得到一致的数据，在备份期间打开的文件也不会成为问题。

VSS 解决问题的方法是，通过提供以下三个重要实体之间的通讯来保证备份的高度真实和恢复过程的简便。

§ 请求程序 — 这些程序是用来请求时间点数据副本或卷影副本的应用程序，比如备份或存储管理应用程序。

§ 写入程序 — 这些是应用程序的组件，它们负责数据通知和数据保护。例如，Active Directory 和其它应用程序服务器都会有用来通知它们的数据、位置以及备份和恢复方法的写入组件。写入程序是 VSS 区别于其它卷影副本或快照解决方案的地方。为了保证卷影副本的高度真实和一致性，在 VSS 的卷影复制过程中会涉及一些应用程序。

§ 提供程序—提供程序用于暴露基于硬件或软件的卷影副本的机制。许多存储硬件供应商都会为它们的存储阵列编写提供程序。Windows Server 2003 附带了一个软件提供程序。

下文的图 2 显示了请求程序、写入程序和提供程序是如何交互的。

· 卷影副本传输

借助卷影副本传输，存储管理员可以轻松地在存储区域网络 (SAN) 中传输数据。例如，假定您需要让一个生产数据库可用于数据挖掘、备份或测试。借助 VSS，您只需创建一个卷影副本并将它导出到 SAN 中，然后再将该副本导入这个 SAN 的另一个服务器上。以这种方式，您可以在几分钟内将数 TB 的数据传输到 SAN 中。唯一的要求是，您必须拥有存储阵列供应商提供的提供程序。

· 卷影副本恢复

通过卷影副本恢复，用户可以查看网络文件夹内容的时间点副本。

图 2. 使用卷影复制服务 — 请求程序、写入程序和提供程序的交互方式

重点关于内置的 Windows 卷影副本提供程序，需要说明的一个重要事情是：它使用“写入时副本”(copy-on-write) 算法以最能节省空间的方式提供卷影副本。例如，如果在卷上有 3 GB 的数据，当您创建卷影副本时，Windows Server 2003 不会复制所有的 3 GB 数据。相反，Windows Server 2003 仅会制作应用程序更改该卷时位于该卷的原始数据。

分布式文件系统

Windows Server 2003 含有对分布式文件系统 (DFS) 的改进。DFS 是一个强大的功能，用于管理联合的文件服务器。它提供了以下能力：

· 服务层。DFS 通过将客户端用以访问网络文件的名称与这些文件实际驻留的服务器的名称分隔开来，提供了服务层。

· 可扩展性。DFS 允许您在多个服务器之间平衡客户端的工作载荷，从而提高了可扩展性。

· 可靠性。DFS 在有故障发生时可将客户端请求透明地重定向到不同的服务器，这提高了可靠性。DFS 可使用文件复制服务 (FRS) 自动同步各个副本。

DFS 根和 DFS 连接。DFS 的基本概念是 DFS 根和 DFS 连接：

· DFS 根即指服务器或服务器组，是客户端试图访问文件时首先要前往的地方。这些服务器通常分布在一个域的各个站点中。

· DFS 连接是指从逻辑目录到可以处理文件请求的服务器（位于企业内的任意位置）上的物理共享文件夹的引用。

Windows Server 2003 在可靠性方面包含针对 DFS 的重要增强 ---- 一个服务器可以主持多个 DFS 根。在 Windows 2000 中，您不可能在一个服务器上有多个 DFS 根。因此，需要有大量运行 Windows 2000 的服务器来主持多个 DFS 根。在 Windows Server 2003 中，该限制得到解除。此外，Windows 2000 群集的独立 DFS 服务器只能主持一个 DFS 根，而 Windows Server 2003 允许主持多个 DFS 根。

Windows Server 2003 还改进了在跨越多个站点对复制操作进行设置时的 DFS 行为。在 Windows 2000 中，DFS 会优先考虑与客户端位于同一站点中的目标，如果在该站点中没有连接目标，它会在任何其它站点中为该客户端请求选择任意的连接目标。这种算法不是最有效的。

例如：如果您的公司有分别位于 Redmond、Silicon Valley 和 Tasmania 的站点，并且您的客户端计算机试图访问 Silicon Valley 中的连接，则当 Silicon Valley 中的所有连接目标都无法访问时，该客户端计算机不会考虑通讯成本的高低而故障转移到 Redmond 或 Tasmania 中的任何目标。与此不同的是，Windows Server 2003 会使用 Active Directory 中的站点开销信息来选择能够满足客户端请求的站点外目标。

本例中，DFS 可能会从 Active Directory 了解到从 Silicon Valley 到 Tasmania 的通讯比从 Silicon Valley 到 Redmond 的更昂贵，因此它会根据Active Directory中的站点配置相应地将 Silicon Valley 的客户端重定向到最近的 Redmond 目标。

||||||文件服务方面的其它改进

Windows Server 2003 包含文件服务方面的其它多种改进：

· 提高了公共 Internet 文件系统（CIFS）的吞吐量（尤其在多处理器的服务器上）

· 提高了 DFS 可扩展性（包括降低了内存占用量和加快了启动/配置的速度）

· 为 FRS 提供了更好的诊断工具

· 为 FRS 提供了更好的磁盘空间和网络带宽管理

改善了最终用户的体验

卷影副本恢复功能以及对脱机文件和 WebDAV 重定向程序的改进组合在一起，提供了更佳的用户体验。

卷影副本恢复

研究表明，在所有的数据丢失事故中，由人工错误导致的占三分之一以上。Windows Server 2003 提供了解决该问题的新功能：卷影副本。

卷影副本是一个文件的以前版本。使用卷影副本，基于 Windows Server 2003 的文件服务器可以有效并且透明地为该文件服务器上的所有文件维护一组它们的以前版本。客户端可以使用单独的附件程序（该程序包含在 Windows Server 2003 光盘中，可以实现与客户端机器的无缝集成）查看这些以前的版本。

对于因为人为错误（比如不慎删除、毁坏或编辑了文件）而导致的多种使文件受损的事故，卷影副本不失为一种低成本的恢复方法。

虽然卷影副本无法代替您当前的备份解决方案——比如，卷影副本无法防止因为介质故障而导致的数据丢失——但是卷影副本可以减少您从磁带恢复数据时需要的时间。现在您可以从卷影副本恢复数据。下文的图 3 显示了使用卷影副本的方便性。

图 3. 使用卷影副本

对脱机文件的改进

Windows Server 2003 与对 Windows XP 客户端所作的更改一起，在文件服务方面提供了几个改进之处。在客户端一侧，Windows XP 包含了对脱机文件的几个改进。这个在 Windows 2000 中引入的功能允许客户端机器在本地机器上缓存网络文件和文件夹的副本。

有两种类型的缓存 —— 文件缓存和程序缓存。服务器管理员可以选择用于网络文件共享的缓存类型。

· 当客户端缓存文档时，操作系统会使用该文档在文件服务器上的副本（如果可用）。但当文件服务器无法访问时，Windows XP 会透明地允许用户使用该文档的缓存副本。

· 当客户端缓存程序并且文件服务器可用时，Windows XP 将仅检查文件服务器，以验证该程序的缓存版本是否是最新的。如果该程序是最新的，Windows XP 会执行该程序的缓存副本。这可将文件服务器的工作分流到桌面操作系统，从而提高文件服务器的伸缩性。

由于一些其它原因，在 Windows XP 和 Windows Server 2003 中对脱机文件的改进比在 Windows 2000 中的改进更大。比如，在 Windows XP 中，用户还可以从分布式文件系统（DFS）命名空间缓存文件 —— 这是一个在 Windows 2000 基础上的改进。另外，Windows XP 中的脱机文件还可以更好地使用加密文件系统（EFS）。

WebDAV 重定向程序

Web 文档创作和版本控制（Web Document Authoring Versioning，WebDAV）是行业标准的 HTTP 扩展，它允许专用的 Web 发布工具更新 Web 内容。WebDAV 重定向程序为所有 Windows 应用程序提供了该功能。用户可以将 WebDAV 服务器映射为盘符，或者直接使用符合 WebDAV 通用命名约定（UNC）的名称，就像当前使用服务器消息块（SMB）或本地文件那样。WebDAV 重定向程序处理应用程序的文件请求，并通过 WebDAV 协议将它们透明地映射到支持 WebDAV 的服务器。

降低总拥有成本

负责管理文件服务器的 IT 人员一直在寻求那些可帮助他们以较低成本提供服务的功能。Windows Server 2003 包括一些有助于实现降低总拥有成本目标的重大改进。

命令行工具

除了基于 Web 的接口外，Windows Server 2003 还添加了三个重要的命令行工具来管理本地存储。

Diskpart 用于管理分区。它允许您创建镜像集和条带集并且扩展卷，等等。

Fsutil 用于管理高级的 NTFS 功能，比如 USN 日志、硬链接和配额。

Vssadmin 用于管理卷影复制服务。

Dfsutil 用于管理 DFS 命名空间。借助它，您可以对 DFS 命名空间和服务器进行基于脚本的管理、排除故障或调试。

||||||自动系统恢复

服务器管理的另一个重要方面是灾难恢复。

Windows Server 2003 包含有助于灾难恢复应用的自动系统恢复（ASR）。不管您面临的是硬件的物理性损坏（比如由于地震或火灾），还是灾难性的硬件故障，ASR 都非常有帮助。

在 Windows 2000 中，灾难恢复是一个漫长的手工操作过程。该过程包括：

· 购买新硬件

· 安装基本版本的 Windows

· 手工配置存储硬件，以便与灾难前的配置一致

· 安装恢复软件

· 恢复操作系统设置

· 恢复应用程序设置

· 恢复应用程序数据

ASR 的目标是，自动将不能启动的机器迅速恢复到您可以运行恢复程序来恢复数据的状态。ASR 会将新存储系统的规范配置成与灾难前的存储系统完全一样；它还会恢复操作系统、所有应用程序以及设置。

当使用 Windows 2000 或更早版本的 Windows 操作系统时，一旦遇到灾难，您就要面对冗长的手工恢复过程。与此相对的是，Windows Server 2003 中的 ASR 为管理员提供了一个轻松的解决方案。

在 Windows 服务器中使用 ASR。在 Windows Server 2003 中使用 ASR 进行系统恢复的过程如下：

· 从 Windows 服务器光盘启动，然后选择“自动系统恢复”。

· 提供对备份介质和事先准备的 ASR 软盘的访问。

· 等待一会，时间可能比较长 —— 您将重新得到一个能正常工作的机器，并且其操作系统和所有应用程序都已得到正确配置。

若要使用 ASR，您在运行该过程之前必须准备 ASR 备份。ASR 备份是常规系统备份，只不过还要创建一张 ASR 软盘。该磁盘含有与存储系统有关的重要配置信息（例如，分区的数目个大小），以及如何恢复您刚创建的备份的信息。

让 ASR 能够工作的是 Windows 安装程序中的少量引导代码。如果从光盘启动并且根据提示按了 F8 键，您将输入 ASR 引导程序。Windows 安装程序中的 ASR 代码知道该如何读取 ASR 软盘来重新配置存储系统。这个 ASR 版本的 Windows 安装程序随后会仅安装为了运行恢复程序而所需的操作系统内容。之后，ASR 可以自动调用恢复程序从您的 ASR 备份中恢复其余的数据。

Microsoft 在 Windows Server 2003 中提供了一个完善的 ASR 解决方案，提供备份解决方案的第三方供应商完全可以对该方案进行扩展。

通过更好的实用程序来提高性能和可用性

Windows Server 2003 包含对关键性实用程序的增强。

Chkdsk

Windows Server 2003 包括了在 Chkdsk 操作性能方面的增强（这在 Windows 2000 中就已开始）。由 E Testing Labs 进行的独立测试表明，Windows Server 2003 中的 Chkdsk 操作比在 Windows NT? Server 4.0 中快 140% 到 1200% 以上；比在 Windows 2000 中快 20% 到 38%（该测试针对的是具有上百万文件的卷）。有关在这三种 Windows 操作系统上进行的 Chkdsk 性能对比的完整信息，请参考 e-Testing Labs 报告。

在这些对 Chkdsk 性能的改进之外，请记住 NTFS 文件系统的目标之一就是最大限度地减少那些需要运行 Chkdsk 的事件。NTFS 是一个完全日志化的文件系统：为确保元数据的一致性（即使在灾难之后），它使用了写入前日志技术（write-ahead logging，这是一种在大多数数据库中使用的技术）。只有在硬件发生故障并破坏了 NTFS 元数据时才需要运行 Chkdsk。

磁盘碎片整理程序

Windows Server 2003 还包含了对磁盘碎片整理程序的改进。为了提高性能，Microsoft 改进了碎片整理引擎。在 Windows Server 2003 中，磁盘碎片整理程序还可以整理 NTFS 主控文件表 (MFT) 的碎片。

总结

Windows Server 2003 家族通过一些可降低总拥有成本的新功能和改进加强了 Windows 2000 的基础。这些文件功能与得到改进的存储管理功能一起，加强了您的核心基础结构的可靠性。由于减少了停机时间并且方便了对文件和资源的获取，您的员工将可以实现更高的生产效率。最后，借助 Windows Server 2003，组织内的每个人都将可以保持更佳的联系状态，而且可以充分利用这个为 XML Web 服务提供的新型平台。