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详析邮件服务器邮件存储和日志

时间:2006-11-28栏目:电子商务论文

本文以数据库的基本原理为基础,分析了EXCHANGE SERVER的存储系统,并说明了各部分的作用。

一、IS服务和ESE的层次关系

IS服务是EXCHANGE服务器中重要的服务之一,它控制着对邮箱和PF的存储操作请求,EXCHANGE服务器的存储实际上是由ESE的数据库引擎来管理的。这个ESE引擎是微软专门为保存非关系型数据而开发的,目前在微软的很多产品中都有广泛的应用,如:AD数据库、DHCP、WINS、SRS等等。

EXCHANGE的数据库是由EDB文件、STM文件和LOG文件组成。在这些文件里,微软使用了“B+树”的内部数据结构。ESE的引擎的任务之一,就是当IS服务请求访问数据库的时候,把这些请求转化为对内部数据结构的读写访问。B+树的特点是能够对存储在硬盘上的数据提供快速访问能力。微软利用“B+树”作为ESE的后台结构的主要原因,就是尽可能的提高访问数据时I/O性能。当然,这些结构对于EXCHANGE STORE来说是透明的。

另外,作为一个数据库系统,ESE有责任提供事务级别的操作的支持,并维护数据库的完整性和一致性。对数据库系统而言,我们提到事务时,一般用ACID来描述事务的特点。

A--Atomic(原子的):事务必须是全或全无的操作,要么全部成功更新,要么全部不被更新

C--Consistent(一致的):一个成功提交的事务必须使数据库处于一个一致的状态。

I--Isolated(孤立的):所有未提交的更改都必须能够和其他事务孤立。

D--Durable(持久的):当事务一旦提交,所做的更改必须存储到稳定的介质上,防止系统失败导致的数据库不一致。(此点非常重要!!)

二、EXCHANGE 2000/2003存储系统的新特点

在EX5.5中,ESE的版本为ESE97,而在EX2000/2003里,ESE版本已经升级ESE98了。ESE引起在以下方面得到了改进:

* I/O性能进一步提高和优化

* 对日志文件增加了计算校验操作

* 提高了ESEUTIL等工具的维护速度

而IS也在以下方面有了更新:

* 在每个SERVER上提供多个SG支持

* 数据库STM文件格式的引入,提高了INTERNET邮件的性能

* WSS的引入,用户可以使用多种协议访问数据库

三、EDB和STM的关系

常有人问,EDB文件是数据库,那STM文件是做什么用的?可以删除吗?

在EX5.5里,只有EDB文件,因为在EX5.5发布时,微软主推的是内部邮件系统,因此其主要协议为MAPI,这是微软的私有邮件西医,EDB文件是专门为此协议优化过的。因此在EX5.5中,为了支持INTERNET邮件,必须在每次处理INTERNET邮件时,做一个格式转换。这显然带来了性能的损失。

在EX2000里,微软加大了对INTERNET邮件的支持,这就是STM文件的来源。MAPI格式是RPC和二进制标准的,而STM是纯文本加上一些MIME编码格式,这样的区别使得它们不可能存储在同一数据库里。因此EX2000中,微软开始使用EDB和STM两个文件来分别保存两种格式的邮件。并且在两个文件之间建立了引用和关联。对于用户来说,它的邮箱实际上是跨越了EDB和STM文件共同组成的。另外,需要注意的是,EDB文件中还保留着用户的邮箱结构。所以EDB文件更加重要。那么EDB和STM是怎么协同工作的呢?我们以几个情景来分析之。

情景一:用户使用OUTLOOK(MAPI)发送接收邮件

在该情景下,用户将邮件通过MAPI协议提交给数据库,直接被保存EDB文件中。当用户通过MAPI访问邮箱里的邮件时,如果被访问的邮件在EDB里,直接返回,如果在STM里(如外来邮件),则执行转换,将STM转换为EDB文件格式,再返回用户。

情景二:用户使用标准SMTP/POP3/IMAP4等协议访问

用户使用非MAPI协议提交的邮件,内容保存在STM文件里,但是由于EDB里有邮箱结构,STM没有,因此系统会把邮件的重要信息提取出来,放在EDB里。当用户用MAPI提取邮件时,过程同上,当用户通过标准协议访问时,同样需要进行格式转换,转换为STM文件格式返回。 这些转换是在后台发生的。对用户来说是透明的。通过上面的描述,你会看到,这两个文件是紧密联系的缺一不可。所以,在任何时间我们都不要单独操作这两个文件,它们是一个整体。同时也要注意的是,无论用户使用何方式访问邮箱,都需要向EDB文件请求邮箱结构信息,这是需要注意的。

四、LOG文件的重大作用

在论坛里经常会看到有人说我的硬盘怎么很快就没了,一看原来是日志文件搞的鬼,于是就有人删除日志文件,甚至使用循环日志来强制减少日志,甚至有人提出这样的疑问,日志到底有什么用?是不是多余的?那我们来看看日志的重大作用。

对于一个SG来说,系统会产生一系列的日志,这些日志的扩展名为LOG,前缀一般是E00、E01……除了这些连续的日志文件外,还有一些特殊的日志文件(res1.log,res2.log,e0x.chk))),它们又有什么用呢?我们的管理员通常不喜欢备份这一操作,因此对这些日志是痛恨不已啊。那么微软在EXCHANGE数据库系统中引入日志的作用难道真的是多此一举吗?我们从以下几个方面来考察一下日志的作用:

1、作为一个企业级的邮件系统,必须要保证数据安全和完整。必须能够面对随时可能发生的意外灾难,把数据损失降低到最小。

2、必须提供高性能的邮件处理能力,对数据库中的邮件的事务操作在完成后必须马上(或是说立即)被记录在存储介质上(见前面的事务持久性说明)

3、灾难发生后,使用数据库备份恢复必须要返回到灾难发生前一刻的数据库状态(这是至关重要的!!)

现在我们来更进一步的看一下,当用户要修改邮箱中的内容时,被修改的内容首先被提取出来放到内存中,实际的修改是发生在内存里的,这是众所周知的,当修改完成后,这些内容必须被尽快写回存储介质,这样才表示一个事务成功完成了。

从事务的描述中我们可以看到,事务是具有原子特性的,为了保证数据库的一致和完整,事务必须全部成功或全部失败,如果事务失败,则必须回滚到事务开始的状态。而当邮件在内存中修改完成后,此时事务并没有完成(为什么呢?)因为一旦系统崩溃,这些修改就丢失了。所以要确保事务修改完成,必须尽快将修改写回到数据库里去(也就是硬盘上)。这也是事务的持久性要求。注意,我们这里说的第一时间或是尽快,是一个什么样的概念。如果我们直接修改EDB文件,由于EDB

文件比较大,那么在硬盘上修改一个大文件,就 需要花费大量的时间在等待和寻找数据存储块上(见操作系统原理),当系统出现高负载的繁忙状态时,这将是一个非常大的瓶颈。也就无法做到“尽快”了。那怎么办呢?所以数据库系统使用了日志,而日志通常很小(EXCHANGE的日志只有5MB),向这些文件写入修改结果是很快速的,因此当内存的修改完成后,这些结果就会立即写入日志中,以保证了事务的持久性。当成功写入日志后,该事务就成功完成了(现在在硬盘上了,不会因为当机丢失了)接下来,ESE引擎会在后台慢慢将这些日志里的修改记录写回真正的数据库里去(这对用户来说已经不是那么重要了),这就是日志的第一个作用:确保事务在第一时间(尽可能快的)保存到非易失存储器上(提供了事务持久性支持)。

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