一种ｌｉｎｕｘ集群文件系统研究

1、一种集群文件系统研究摘要本文首先提出了基于bysfs集群技术的效劳器群建立方案，然后对几个相关的关键技术进展了研究，最后对本研究进展了总结。关键词linux集群并行文件系统目前，对分布式/并行文件系统的研究可以分为三类：商业用处的并行文件系统、公开的分布式并行文件系统、供研究的并行文件系统。由于技术需要，笔者提出了一种基于linux的并行文件系统构造bysfs。与其它系统相比,bysfs具有如下优势：(1)具有更高的可用性；(2)具有更好的可扩展性；(3)提供分布式的元数据管理；(4)提供了元数据的访问速度；(5)配置简单。一、基于bysfs的效劳器群建立方案1.bysfs系统构造说明在笔者研

2、究的高可用并行文件系统中，每个效劳器既是etadataserver，又是idserver，它们一起构成一个逻辑环，形成对外效劳的server池，server与server之间可以平衡负载，并且互相容错。当有新的server要参加或者分开时，整个系统无需进展重新配置，系统可以自动适应这种动态变化。而且由于数据在其它节点均有备份，因此可以实现数据的动态迁移与恢复。2.系统模块划分整个系统主要分为如下几个功能模块:1访问接口模块：提供了并行文件系统的访问接口，以三种方式提供：用户层的库lib.a、并行程序访问接口ri-i、系统底层接口(vfs)。2jb管理模块：每个恳求将对应一个jb，由jbanag

3、er去完成。3状态机处理模块：每种类型的恳求对于一种状态机，一个恳求需要多个操作，由状态机决定下一步该转向那一步操作。4数据流管理模块：负责管理i/数据块的传输。5bi：基于消息的网络传输模块。6dhash：高可用的分布式存储子系统。提供key/value对的存储方式。7hrd：分布式查找协议。可以快速查找负责某个key的server。二、关键技术研究1.数据存取方式本系统中，不管是文件数据还是元数据都是通过handle值来存取的。每个handle对应一个key值，每个key对应一个相应的数据块，运用dhash提供的put(key,blk)存储到berkeleydb中。当客户端要存储k6对应的

4、数据块时，首先去查本地的glbalkeyrangetable，查出该key值k由节点nde3负责，于是将恳求发到nde3。nde3送到恳求后，调用get或put接口来存取数据，由下层的dhash来提供数据的高可用性。2.ida算法ida算法是一种信息分散算法。它的功能是能将一个长度为l的文件f，分成n个分片filin，每个分片的长度为l/,在fi中任取个分片都能重组成原来的文件f。这种分片和分片重组在计算效率上是很高的。在空间上，可以看出n个分片fi的总和是原来文件的n/倍，n/大于但可以趋近于1，所以数据冗余不会占用太多空间。3.文件系统接口的实现人们对任何数据的访问都是通过handle进展

5、的，而且handle被存放在块中，记录了各个对象之间的逻辑关系。人们只要知道文件系统超级块handle值，就可以顺藤摸瓜地找到该文件系统中的任何对象。4.动态可扩展性的实现要实现系统动态可扩展性，系统必须可以自动处理节点的任意参加和分开的事件，保证系统的稳定，而不用人为地重新进展配置。(1)节点参加当新节点参加时，会依次出现以下结果：(1)由自己的ndeip哈希出在keyspae中的位子psha-1(ndeip)；(2)对外组播自己参加的消息；(3)接收自己负责的keyrange【k2,k2)；(4)客户端收到节点参加的消息后，更新自己的glbalkeyrangetable。(2)节点分开节点

6、正常分开时，需要向其它节点发送组播消息，通知客户端更新glbalkeyrangetable，释放自己所管理的那局部keyrange【k2,k2)。(3)节点失效节点的突然实现属于无通知的节点分开行为，如何及时的检测到没个节点的失效，如何快速的到达新的稳定状态将是本系统的关键。笔者初步采取的是用ping的方式对各个节点进展周期性检测，其间隔时间有待研究。(4)进展故障屏蔽当有节点参加或分开时，系统会有一段时间处于不稳定状态，客户端假如访问已失效节点就会无响应，笔者为每个操作设置超时时间，假如在该时间内仍无响应，客户端就向该节点的前续节点重发恳求。三、总结本系统大大降低了硬件系统损坏对集群的影响；一次写入，永不改变，大大降低了程序的复杂度；同时增大了blk的长度，效率更高；且具有高冗余和高性能的特性，为数据中心的开展奠定了基矗参考文献:yifengzhu,hngjiang,xiaqin,danfeng.iprvedreadperfraneinast-effetive,fault-tlerantparal