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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
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