一种san环境下集群文件系统的元数据缓存研究

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1、万方数据计算机研究与发展ISSN1000—12391CN11-1777／TPJournalofComputerResearchandDevelopment49(Suppl．)：240—244，2012一种SAN环境下集群文件系统的元数据缓存研究许祥罗宇(国防科学技术大学计算机学院长沙410073)(xcwei@163．corn)ResearchofaSANEnvironmentClusterFileSystem’SMeta-dateCacheXuXiangandLuoYu(CollegeofComputer，NationalUniversityofDeferiseT

2、echnology，Changsha410073)AbstractTousetheadvantageoftheSANenvironment，．introduceanewclusterfilesystembasedonCIFS，aftertheanalysisoftherelationshipofdataandthemeta—data，itproposeameta—datacachemethod；Toreducetheperformancelossofthenewsystembecauseoftheobtainmentofthemeta—data，givesupthe

3、originalmanagementmethod，makingsurethatthemeta—datacancacheasitpossible；Analysethesituationthatcausestheinconsistentofthemeta—databetweenclientandserver，proposeasolutiontosolvethisproblem．Keywordsstorageareanetwork(SAN)；dusterfilesystem；meta—datacache；coherence摘要为了发挥SAN环境的存储访问优势，阐明了一种以

4、CIFS协议为原型的集群文件系统，通过考察此架构下数据和元数据相互独立又彼此制约的特殊关系，提出了一种元数据缓存方法；为了减少因元数据获取而给数据读写带来的性能损失，对元数据缓存舍弃了原有的管理方法，尽可能地保证其在客户端是可缓冲的；针对可能引起客户端与服务器端元数据不一致的情况进行了分析，并提出了解决方法；最后通过测试进行了初步验证．关键词SAN；集群文件系统；元数据缓存；一致性中图法分类号TP311存储区域网(storageareanetwork)是指采用SCSI块I／O的命令集，通过专用高速网络(通常是光纤)，在主机与存储设备之间提供数据传输的系统．逻辑上，存

5、储设备直接连接到主机，且同一存储设备允许多台主机同时访问．它将原本在LAN上的数据交换转移到由存储设备和光纤组成的专用网络上，使得客户对数据的访问、备份和恢复等操作不会明显影响到LAN的性能，同时由于存储网络的开放性，使得存储设备具有良好的可扩展性，可以随着数据量的变化在容量和性能方面进行灵活的变化．基于以太网的IP—SAN的出现，更使得该技术得到较为广泛的应用．收稿日期：2012-01—04本文阐明了一种充分利用SAN环境这些特性、基于CIFS(CommonInternetFileSystem)协议uo改进的存储区域网文件系统(SANFileSystem)c引，同

6、时针对其数据访问的特殊性，对影响性能的关键因素——元数据缓冲——进行了详细考察和重新设计，并通过测试，初步验证了该设计所带来的性能提升．1基于CIFS协议的集群文件系统设计CIFS是基于SMB(servermessageblokck)‘31实现的支持多用户读写的文件共享协议，它运行在TCP／IP上，是一种客户端朋艮务器模型．客户端连接万方数据许祥等：一种SAN环境下集群文件系统的元数据缓存研究服务器成功后．向服务器端发送SMB请求，服务器端将所请求的数据准备好后返回给客户端，若是文件属性等元数据操作则直接在服务器端完成．CIFS结构如图1所示：国凰酽蝗圄图1CIFS

7、结构CIFS在普通应用环境下可以很方便地实现数据共享，且具有架设简便、成本低廉的优势．但由于该协议下数据处理和1／o全部集中在服务器端进行，因此在客户端增多、数据访问量增大时，性能会有明显的瓶颈限制，不适合多客户量、高数据吞吐量等应用的要求．考虑到在SAN环境下，各主机均可自由访问系统内的存储设备，因此可以对C1FS的模型做一些改动，使其充分利用SAN的优势，获得大容量、高吞吐量、高速的数据共享性“]．新的模型如图2所示：画画作站ii作站i⋯⋯三S孓一圄图2改进的CIFS模型在该模型下．所有主机均通过光纤或ISCSI_5J的方式与存储设备相连，服务器端简化为只提