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CXFS共享文件系統(tǒng)

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SGI的存域網(wǎng)(SAN)解決方案，采用業(yè)界領(lǐng)先的存儲產(chǎn)品作為基礎(chǔ)架構(gòu)，配有SGI專為SAN環(huán)境匠心獨(dú)具的數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)共享軟件以提供卓越的應(yīng)用性能和數(shù)據(jù)可用性。SGI SAN硬件產(chǎn)品包括業(yè)界領(lǐng)先的SGI IS4100、IS4600、IS150000、IS16000磁盤陣列，StorageTek、IBM、ADIC磁帶庫，存儲產(chǎn)品通過專用的光纖通道交換機(jī)(Brocade)與各個服務(wù)器相連。SAN軟件包括業(yè)界速度最快的共享的文件系統(tǒng)SGI CXFS，用于分層存儲管理的SGI DMF、集中式備份與存儲的Legator Networker、以及提供SAN環(huán)境全冗余保證的高可用性軟件SGI FailSafe。SGI的SAN解決方案可提供統(tǒng)一存儲資源、集中的存儲管理、可連接性及數(shù)據(jù)共享、并且可以大大降低總擁有成本。功能齊備的光纖通道結(jié)構(gòu)具有可伸縮性、容易擴(kuò)展的優(yōu)點(diǎn)，可以滿足日益增長的數(shù)據(jù)存儲和管理需求。

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SGI CXFS：存域網(wǎng)（SAN）的核心

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隨著CXFS SAN文件系統(tǒng)的引入，SGI為新的存儲方案奠定了基礎(chǔ)，CXFS將NAS的共享數(shù)據(jù)訪問和SAN的可縮放性與性能融為一體，其設(shè)計專門針對共享數(shù)據(jù)訪問的關(guān)鍵環(huán)境，而簡單的局域網(wǎng)則不能提供足夠的帶寬。CXFS允許SAN中的所有系統(tǒng)同時高速訪問相同的文件系統(tǒng)和文件。單個系統(tǒng)可以有多個連接，這使得以每秒數(shù)GB的傳輸速率訪問數(shù)據(jù)成為可能。CXFS主要技術(shù)特點(diǎn)如下：

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CXFS—可擴(kuò)展的日志群集文件系統(tǒng)

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CXFS是一個直接可訪問高性能共享文件系統(tǒng)如下圖，它使得所有的連在SAN上的系統(tǒng)均可同時直接讀/寫所有的文件，其讀寫文件的速度可以與本地的具有業(yè)界領(lǐng)先水平的XFS文件系統(tǒng)相媲美，這意味著在CXFS系統(tǒng)中所有的主機(jī)能夠同時以接近本地文件系統(tǒng)的速度讀寫同一個文件，從而使得數(shù)據(jù)共享突破了傳統(tǒng)的NFS/FTP傳輸模式，解決了網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)钠款i問題,同時也減少了磁盤管理和備份的復(fù)雜性。

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CXFS提供了安全的SAN數(shù)據(jù)共享模式。SAN提供了在多臺主機(jī)和存儲介質(zhì)之間的直接高速物理連接，CXFS則提供了允許所有系統(tǒng)同時直接訪問存儲的軟件架構(gòu)。這樣主機(jī)就可以以SAN提供的帶寬直接讀寫磁盤，避免了網(wǎng)絡(luò)擁塞和文件服務(wù)器的過載。

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CXFS作為SGI XFS 文件系統(tǒng)的擴(kuò)展，是業(yè)界廣泛認(rèn)可的最具可擴(kuò)展性的高性能文件系統(tǒng)。

CXFS能提供：

業(yè)界領(lǐng)先的性能

日志功能—提供可靠性和快速恢復(fù)

64位擴(kuò)展性，可以支持大的文件和文件系統(tǒng)

實時文件系統(tǒng)

動態(tài)分配metadata數(shù)據(jù)空間

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1）擴(kuò)展性和性能

CXFS繼承了XFS的擴(kuò)展性和高性能，并將之應(yīng)用到SAN環(huán)境中。單一文件大小可以達(dá)到9M TB，文件系統(tǒng)可以達(dá)到18M TB，確保CXFS能夠滿足用戶將來的需求。動態(tài)分配算法使得一個文件系統(tǒng)可以存儲數(shù)百萬個文件而不浪費(fèi)磁盤空間，單一目錄管理百萬個文件而不影響性能。

通過使用先進(jìn)的XVM卷管理工具，一個磁盤卷可以有幾千個磁盤構(gòu)成，當(dāng)現(xiàn)有磁盤卷容量不能滿足用戶需求時，可以在線增加新的磁盤，確保CXFS能滿足日見增長的存儲需要。

使用CXFS實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享比傳統(tǒng)方式更加有效，CXFS通過集中的統(tǒng)一存儲減少了數(shù)據(jù)的重復(fù)存放，降低了管理費(fèi)用，避免了LAN傳輸瓶頸，大大減少了用戶等待數(shù)據(jù)的時間，減少了用戶購買存儲的費(fèi)用。

CXFS的擴(kuò)展也很容易，用戶可以通過增加更多的磁盤擴(kuò)大存儲容量，通過增加更多的光纖通路增加帶寬；與之相比，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享方式則只能通過購買更快的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備來實現(xiàn)。

CXFS的性能與單機(jī)XFS文件系統(tǒng)相近主要體現(xiàn)在對主要的讀寫操作上如：

單進(jìn)程讀寫單一文件

單機(jī)上多進(jìn)程讀寫同一文件

多機(jī)上多進(jìn)程讀同一文件

多主機(jī)上多進(jìn)程使用直接I/O方式讀寫同一文件

這些能力使得CXFS成為基于大文件應(yīng)用的理想解決方案如靜態(tài)圖象、視/音頻、數(shù)據(jù)庫。

網(wǎng)絡(luò)的速度，服務(wù)器的能力和協(xié)議本身都是NFS性能的障礙。NFS協(xié)議是同步操作，每一數(shù)據(jù)塊請求都需要兩次網(wǎng)絡(luò)I/O；CXFS只通過網(wǎng)絡(luò)請求少量的Metadata信息，大量的數(shù)據(jù)I/O是直接通過讀寫磁盤實現(xiàn)的。另外CXFS還可以在單一系統(tǒng)I/O路徑使用多塊FC卡增加I/O帶寬。因為CXFS服務(wù)器只在數(shù)據(jù)傳輸之初將文件信息和文件控制權(quán)限賦予CXFS客戶機(jī)，而不參與每一次的數(shù)據(jù)傳輸，所以CXFS服務(wù)器并不需要很大即可支持大量的客戶機(jī)。

CXFS也可以與NFS很好地結(jié)合在一起。NFS服務(wù)器可以運(yùn)行在每一個CXFS客戶機(jī)上，這樣就大大增加了NFS服務(wù)器的數(shù)量，從而可以更好的響應(yīng)客戶端的請求。

2）先進(jìn)的Metadata管理

Metadata管理是影響CXFS性能的一個關(guān)鍵因素。Meatdata包括所有文件和文件系統(tǒng)信息如：文件大小、訪問時間、存儲位置等。所有的文件信息數(shù)據(jù)都由Metadata服務(wù)器控制、修改，從而確保數(shù)據(jù)的完整性和一致性。

CXFS服務(wù)器與客戶機(jī)之間的Metadata數(shù)據(jù)傳輸是在TCP/IP網(wǎng)上實現(xiàn)的。因為Metadata數(shù)據(jù)相對于文件數(shù)據(jù)來說小而且傳輸不頻繁，所以快速以太網(wǎng)是比較合適的，當(dāng)然也支持千兆以太網(wǎng)和其他高速網(wǎng)絡(luò)。

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XFS的一些特征也提高了Metadata的性能：

帶有優(yōu)異緩存性能的快速M(fèi)etadata算法

精巧的結(jié)構(gòu)和算法用于快速查找

分配大的擴(kuò)展塊，減少請求存儲空間分配的Metadata數(shù)據(jù)交換

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為了提高M(jìn)etadata性能，還采用了一些特殊設(shè)計。CXFS采用：

特別的小RPC包

在客戶機(jī)上同時緩存數(shù)據(jù)和Metadata

多個Metadata服務(wù)器，每一個CXFS文件系統(tǒng)一個active服務(wù)器

在Metadata服務(wù)器上將旁路掉CXFS層

采用專用的小機(jī)器作為Metadata服務(wù)器

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CXFS采用快速高效的令牌機(jī)制控制文件訪問，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確。因為文件鎖是非常關(guān)鍵的，CXFS完全兼顧了POSIX，BSD，SVR4文件鎖。使用CXFS文件系統(tǒng)應(yīng)用程序不需要對文件鎖作任何修改。

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3）高可用性

CXFS被設(shè)計成能自動識別并恢復(fù)單點(diǎn)失敗，單點(diǎn)失敗包括：主Metadata服務(wù)器失敗、SAN失敗、TCP/IP網(wǎng)絡(luò)失敗等。

在CXFS配置中，一臺主機(jī)是Metadata服務(wù)器，所有其他主機(jī)都可以設(shè)計成備份Metadata 服務(wù)器，一個備份服務(wù)器探測到主Metadata服務(wù)器失敗后將自動變成主Metadata服務(wù)器如下圖所示。這種切換大約只需要幾十秒。從而可以確保任一系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的連續(xù)訪問。

對于應(yīng)用在CXFS之上的應(yīng)用的高可用性，CXFS可以與Failsafe集成使用，從而可以確保在任何時間從任一點(diǎn)的數(shù)據(jù)訪問。

4）易用的管理

CXFS能夠通過基于Java的圖形界面實現(xiàn)配置、監(jiān)測和管理。CXFS能夠從任一支持Java的Web瀏覽器進(jìn)行管理，從而為用戶管理提供了極大的靈活性。CXFS同時也支持命令行管理模式。

5）非網(wǎng)絡(luò)的備份

基于LAN的備份會花費(fèi)大量的時間并會造成網(wǎng)絡(luò)擁塞。CXFS可以將基于LAN的備份很容易的SAN中?；赟AN的備份服務(wù)器只需將備份數(shù)據(jù)安裝成CXFS文件系統(tǒng)，然后就可以象本地文件一樣進(jìn)行備份，所有的數(shù)據(jù)傳輸均通過SAN完成。這些備份操作不需要增加任何新的軟件即可實現(xiàn)。

6）CXFS數(shù)據(jù)導(dǎo)出

沒有加入CXFS群集的系統(tǒng)仍然可以訪問所有的數(shù)據(jù)。這些系統(tǒng)只需要通過加入CXFS群集的機(jī)器通過傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享方法如NFS，F(xiàn)TP，Samba即可訪問這些數(shù)據(jù)。

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7）支持HSM—結(jié)構(gòu)化存儲管理

CXFS支持DMAPI，從而使得CXFS主機(jī)不需修改任何系統(tǒng)內(nèi)核即可應(yīng)用HSM軟件如SGI的DMF。

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目前市場上也有很多用于SAN環(huán)境的共享文件系統(tǒng)。我們主要從性能和異質(zhì)性兩方面進(jìn)行比較。從性能方面，目前絕大部分產(chǎn)品都是作為文件系統(tǒng)上的應(yīng)用進(jìn)行實現(xiàn)的，主要基于NFS，也有個別產(chǎn)品是在文件系統(tǒng)一級實現(xiàn)的，但由于其系統(tǒng)不是遵循標(biāo)準(zhǔn)的，因而在可用性上受到大大限制。SGI CXFS是在系統(tǒng)核心級實現(xiàn)的，它基于被業(yè)界公認(rèn)的性能超群的、并被Linux采用的SGI XFS文件系統(tǒng)實現(xiàn)的。因此CXFS是目前SAN環(huán)境中性能最高的、具有近乎本地XFS性能的超高速共享文件系統(tǒng)。另外從異質(zhì)性方面，CXFS目前也是支持的平臺最多的共享文件系統(tǒng)，除SGI IRIX操作系統(tǒng)外，它還支持SUN Solaris，Windows NT，Windows 2000，Linux，IBM平臺。SGI會繼續(xù)擴(kuò)大其在SAN環(huán)境中的技術(shù)優(yōu)勢，再創(chuàng)復(fù)雜數(shù)據(jù)管理領(lǐng)域的新高峰。

SAN/NAS?共存

SGI NAS 平臺是標(biāo)準(zhǔn)的配置，可連接到SAN，通過NAS協(xié)議提供公共共享文件系統(tǒng)的輸出，并通過CXFS提供SAN中的直接訪問。CXFS顯著增加了總體應(yīng)用的處理能力，大文件被多個主機(jī)同時共享。在SAN環(huán)境中，CXFS比任何網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)共享機(jī)制，如NFS或CIFS能夠提供大得多的I/O性能和帶寬。

基于業(yè)界領(lǐng)先的XFS 文件系統(tǒng)和XVM 卷管理，CXFS 具有如下特性：

§? 64-bit 擴(kuò)充能力支持文件尺寸達(dá)9M TB 和文件系統(tǒng)18M TB

§? 久經(jīng)考驗的技術(shù)

§? 極其優(yōu)化的分布緩存技術(shù)獲得業(yè)界最快的性能

§? 高可用，使用自動失敗檢測和恢復(fù)

§? 集中的Java-based 管理工具

§? 對所有文件系統(tǒng)操作完全POSIX 兼容，不需要應(yīng)用改變

§? 與SGI基礎(chǔ)架構(gòu)的軟件集成，包括：FailSafe, DMF, TMF, Trusted IRIX, 和SGI Media Server? for broadcast.

SGI CXFS MultiOS6.0 是最新的CXFS 版本，具有可靠性和性能的改進(jìn)，允許其它操作系統(tǒng)共享相同的數(shù)據(jù)，包括SGI IRIX 6.5 、SUN Solaris 8、Solaris 9、Windows NT、Windows 2000、Windows XP、Linux IA32、IBM AIX 5L和SGI Altix。?

通過CXFS，SGI 支持通過NAS頭對共享的文件系統(tǒng)進(jìn)行并發(fā)的和緩存一致性訪問(使用IP 協(xié)議，如NFS, FTP, HTTP, 等) ，同時通過FC連接的SAN對相同的文件進(jìn)行直接的訪問。

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