Краткие теоретические сведения .

BIOS (базовая система ввода-вывода) является набором системных подпрограмм (функций), среди которых есть и программа чтения-записи данных на жестком диске. Для получения содержимого одного сектора требуется указать его CHS-адрес. Контроллер жесткого диска производит трансляцию поступающих адресов, такую же трансляцию производит и BIOS, работая по механизму LBA (Logical Block Addressing). Первый сектор жесткого диска имеет название Master Boot Record, MBR и состоит из двух частей - программы начального загрузчика и таблицы разделов (Disk Partition Table, DPT). DPT состоит из четырех записей, обозначающих

· адрес начала раздела,

· его размер в секторах,

· адрес конца и

· тип файловой системы.

загрузка возможна с того раздела, у которого установлен флаг активности в таблице DPT. Первый сектор раздела называется Boot Sector. В его составе также есть загрузочная программа и таблица BIOS Parameter Block, BPB.

 

Таблица разделов GUID (GUID Partitioning Table GPT) была представлена в рамках  инициативы по созданию (Unified Extensible Firmware Interface UEFI). GPT обеспечивает более гибкий механизм разбиения диска на разделы, чем схема Основной загрузочной записи (Master Boot Record MBR), которая до недавнего времени была единственным вариантом.

 

Унифицированный Расширяемый интерфейс прошивки (Extensible Firmware Interface EFI) - интерфейс между операционной системой и микропрограммами, управляющими низкоуровневыми функциями оборудования, его основное предназначение: корректно инициализировать оборудование при включении системы и передать управление загрузчику операционной системы.

В таблице разделов GPT  для обратной совместимости с дисковыми утилитами присутствует защищенная область MBR. Заголовок GPT содержит диапазон адресов логических блоков для использования записями о разделах, их GUIDы, контрольную сумму CRC. Каждая запись о разделе имеет копию. Диск GPT может содержать теоретически неограниченное число разделов, но реализация Windows  ограничивает их число до 128 разделов. Число разделов ограничено размером пространства зарезервированного для записей о разделах в GPT.

 

Windows 7/2003 поддерживает два типа дисков MBR и GPT: базовые (Basic) и динамические (Dynamic).

Диски, созданные по схеме разделения на разделы, принятой в MS-DOS, в Windows 7/2003 называются базовыми. По умолчанию, все диски, создаваемые в Windows XP, являются базовыми.

Базовые диски возможно разбивать на основные и дополнительный разделы. Физический диск может иметь от одного до четырех разделов. Даже если разделов четыре, дополнительный раздел может быть только один, в то время как основными могут быть все четыре.

Динамические диски – диски, управляемые LDM (Logical Disk Manager) диспетчером логических дисков, разработанным компанией VERITAS Software. LDM поддерживает одну унифицированную базу данных, где хранится информация о разделах на всех динамических дисках системы. Динамические диски поддерживают составные тома и отказоустойчивые дисковые конфигурации.

Физический диск, инициализированный в качестве динамического, называется динамическим диском и содержит динамические тома, в том числе

§ простые (simple),

§ составные (spanned),

§ с чередованием (striped),

§ зеркальные (mirrored)

§ тома уровня RAID 5.

Составные тома образуются объединением незанятых областей диска для формирования одного большого логического диска. Составные тома позволяют расширять пространство логического диска путем добавления новых областей к составному тому.

Чередующийся набор состоит из областей различных дисков одинакового размера, объединенных в один логический диск. Не допускает расширения. Чередующиеся наборы аналогичны наборам томов в том, что они также объединяют области незанятого дискового пространства в один логический диск. Однако череду­ющийся набор требует наличия минимум двух дисков. Чередующиеся наборы, подобно наборам томов, способны включать области с 32 дисков, причем эти области могут принадлежать дискам различных типов — SCSI, ESDI и IDE. Запись данных в чередующиеся наборы производится равными блоками поочередно на каждый диск. Размер используемой на каждом диске области равен размеру са­мой меньшей из включенных в набор областей.

Каждый из жестких дисков в чередующемся наборе — полноценный жесткий диск. В результате появляется возможность параллельного исполнения команд ввода/вы­вода на всех дисках одновременно, что позволяет увеличить производительность системного ввода/вывода.

 

Практические задания

Задание 1. Изучение базовых дисков в ОС Windows 2003 Server.

 

Запустите VMWare Player, выберите образ ОС Windows 2003 Server. Путь к образу ОС задайте согласно указаниям преподавателя.

· Зарегистрируйтесь в системе в качестве локального администратора.

· Запустите Диспетчер дисков (Disk Management) из консоли администрирования Пуск – Панель управления –Администрирование  Управление компьютером – Запоминающие устройства –Управление дисками.

· В Вашей виртуальной машине имеется в наличии четыре физических диска. Убедитесь, что Disk1, Disk2, Disk3 инициализированы в качестве базовых дисков. Если нет, удалите все существующие разделы и проинициализируйте диски в качестве базовых.

· На диске Disk1 создайте 4 основных (Primary) раздела, каждый размером 50Мб. Отформатируйте каждый раздел любой из доступных файловых систем, назначьте букву диска, предложенную системой по умолчанию. Для создания нового раздела щелкните правой кнопкой мыши по пустому пространству диска и выберите в выпадающем меню Новый раздел. Далее следуйте указаниям мастера создания разделов.

· В оставшемся пустом пространстве диска попробуйте создать еще один раздел. Возможно ли создание еще одного раздела любого типа на пустом пространстве диска Disk 1? Почему? Какое максимальное количество основных разделов можно создать на базовом диске?

· На диске Disk2 создайте один основной раздел размером 50Мб и оставшееся место используйте для создания дополнительного раздела. В рамках дополнительного раздела создайте 5 логических дисков по 50Мб каждый. Сколько логических дисков Вам удалось создать на диске Disk 2?

ПРОДЕМОНСТРИРУЙТЕ ПОЛУЧЕННЫЙ РЕЗУЛЬТАТ ПРЕПОДАВАТЕЛЮ.

· Удалите все созданные Вами разделы на дисках 1 и 2.

 

Письменно ответьте на вопросы, выделенные курсивом.

С чем связано ограничение количества создаваемых основных разделов на базовом диске?

Возможно ли создание отказоустойчивых дисковых конфигураций на базовых дисках?

 

Задание 2. Изучение возможностей динамических дисков в ОС Windows 2003 Server.

· Инициализируйте диски Disk1, Disk2, Disk3 в качестве динамических. Для этого щелкните правой кнопкой мыши по области слева от одного из дисков и в выпадающем меню выберите Convert to Dynamic Disk. Следуйте дальнейшим указаниям мастера конвертации диска.

· Создайте зеркальный том на дисках Disk1 и Disk2 размером 50Мб. Для этого щелкните правой кнопкой мыши по невыделенному пространству диска Disk1, выберите в выпадающем меню New Volume, нажмите кнопку Next, выберите тип создаваемого раздела Mirrored. Добавьте Disk2 в окно Selected и ограничьте размер каждого из дисков до 50Мб. Нажмите Next, согласитесь с назначением буквы диска или укажите другую по Вашему усмотрению, измените VolumeLable на Mirrored и установите галочку Perform a quick format. Нажмите Next, проверьте выбранные Вами установки и нажмите Finish.

· Создайте последовательно: набор томов с чередованием (striped) на 2 и 3 дисках выделив по 50Мб на каждом из дисков, имя диска – Striped,

·  RAID5 на каждом из трех дисков, выделив по 100Мб на каждом из дисков,

· составной том на 1 и 3 дисках, состоящий из области 50Мб на 1-м диске и 100Мб – на 3-м диске с названием Spanned.

· Расширьте полученный составной том еще на 50 Мб.

·  Создайте простой том на диске 1 размером 100Мб.

 

ПРОДЕМОНСТРИРУЙТЕ ПОЛУЧЕННЫЙ РЕЗУЛЬТАТ ПРЕПОДАВАТЕЛЮ.

Заполните табл. 4.

 

 

                 Таблица 4

Буква логического диска	Тип тома	Название тома	Суммарный размер областей, из которых состоит том	Результирующий размер тома (доступный для записи информации)	% дискового пространства, потраченного на отказоустойчивость

 

Зарисуйте полученную дисковую конфигурацию и запишите ответы на вопросы:

· Чем отличается набор томов от набора с чередованием?

· Чем отличается набор томов с чередованием от набора томов с чередованием и контролем четности?

· Какой тип тома является наиболее уязвимым к отказу одного из физических дисков?

·  Какие из созданных Вами дисковых конфигурация являются отказоустойчивыми? К какому из отказов они устойчивы?

· Каково минимальное количество свободных областей диска, необходимое для создания зеркального набора, набора с чередованием и контролем четности. Как Вы можете это объяснить?

· В чем основное назначение создания отказоустойчивых дисковых конфигураций?

Контрольные вопросы

1. В чем основные отличия BIOS  и UEFI?

2. Какие типы дисков реализованы в ОС Windows 7? Опишите кратко особенности каждого из этих типов.

3. Опишите структуру базового диска. Какие разделы можно организовать на базовом диске?

4. Опишите структуру динамического диска. Какие типы томов можно организовать на динамических дисках?

5. Сравните набор томов и набор томов с чередованием.

6. Каково минимальное количество свободных областей диска, необходимое для создания зеркального набора, набора с чередованием, набора с чередованием  и контролем четности. Как Вы можете это объяснить?

7. В чем основное назначение создания отказоустойчивых дисковых конфигураций? Какие из них Вы можете создать на домашнем компьютере при минимальных дополнительных затратах?

8. Опишите последовательность действий для создания зеркального набора в ОС Windows XP.

9. Опишите последовательность действий для создания набора с чередованием и контролем четности в ОС Windows XP.

10. Сравните зеркальный набор и набор с чередованием и контролем четности. Обратите внимание на следующие параметры: скорость записи, скорость чтения, минимальное необходимое количество дисков, % потери дискового пространства, поведение при выходе из строя одного из дисков.

Практическое занятие №4