Сегодня мы решили рассмотреть направления дальнейшего развития файловых систем.
В традиционных системах хранения данных действия выполняются как над небольшими блоками информации определенных размеров, так и над метаданными.
Сегодня разрабатываются объектные системы хранения данных, где вместо блоков данных оперируют объектами, имеющими разные параметры.
Системы хранения объектов основаны на стандарте устройств хранения объектов T-10 (OSD).
Фундаментальное различие между блочными и объектными системами хранения заключается в том, что в первой вы создаете объекты из наборов блоков, содержащих данные и метаданные, а во второй вы напрямую работаете с объектами и связанными с ними метаданными.
Рисунок 1 – Блочные и объектные системы хранения данных
Одним из примеров файловых систем, построенных на основе объектной системы хранения, является экзофы (Расширенная объектная файловая система).
Схему exofs можно изобразить следующим образом:
Рисунок 2 – диаграмма exofs
VFS (переключатель виртуальной файловой системы) обеспечивает доступ к exofs, а exofs уже взаимодействует с системой хранения объектов через локальный инициатор OSD.
Хотя объектное хранилище — интересная идея, Рави Тандон, выпускник компьютерных наук, считает, что будущее за файловыми системами с журнальной структурой.
«Это мое мнение, поскольку технологии флэш-памяти и SSD будут играть большую роль в дальнейшем развитии систем хранения данных», — говорит Рави.
Файловые системы с журнальной структурой идеально подходят для твердотельных накопителей, поскольку они равномерно распределяют операции записи по всему устройству, что приводит к меньшему количеству циклов стирания, что может значительно продлить срок службы твердотельного накопителя.
Идея файловой системы с журнальной структурой была предложена еще в 1988 году Джоном Остерхаутом и Фредом Дуглисом и реализована в 1992 году в операционной системе Sprite. Идея здесь такая: файловая система представлена как циклический журнал, куда записываются новые данные и метаданные, а свободное место всегда берется с конца.
Это значит, что в журнале может быть много копий одного и того же файла, но активной всегда будет считаться самая последняя.
Эта интересная особенность позволяет получить ряд преимуществ.
Рисунок 3 – Файловая система с журнальной структурой
Такой подход к хранению данных приводит к снижению накладных расходов на запись — записи выполняются последовательно, данные быстрее попадают на диск, а значит и файловая система работает быстрее.
Рави Тандон также пишет, что системы с журнальной структурой поддерживают такие функции, как контроль версий и восстановление данных, что, по сути, позволяет вам «путешествовать во времени».
Примером файловой системы с журнальной структурой может быть НИЛФС2 .
NILFS2 действительно может создавать снимки состояния файловой системы.
Это очень удобно, если вам нужно восстановить ранее удаленные или потерянные файлы.
Однако за все приходится платить; Файловая система с журнальной структурой также имеет свои недостатки — она требует использования сборщика мусора для удаления старых данных и метаданных.
В это время может наблюдаться значительное снижение производительности.
Рассмотренные два типа файловых систем, безусловно, хороши (хотя и не лишены своих недостатков), но есть и другие стоящие идеи.
В частности, Джефф Дарси, программист и блоггер, верит , что в течение нескольких лет произойдет разделение на локальные и распределенные файловые системы, где последние будут построены на основе первых.
Что касается первого случая, то в последнее время все большую популярность приобретают файловые системы ZFS и Btrfs. ZFS (файловая система зеттабайт) — это 128-битная файловая система, которая поддерживает невероятно огромные размеры файлов (16 эксабайт) и может обрабатывать диски размером до 256 зеттабайт. Руководитель проекта ZFS Джефф Бонвик заявил, что «заполнение 128-битных файловых систем превысит квантовую емкость хранилища Земли».
«Невозможно заполнить и хранить 128-битный том, не вскипятив океаны», отмеченный Бонвик.
Пример того, насколько велики эти цифры: если бы каждую секунду создавалась тысяча файлов, то для достижения предела количества файлов ZFS потребовалось бы около 9000 лет. В целом файловая система ZFS спроектирована таким образом, что в обозримом будущем она не столкнется с какими-либо ограничениями.
Рисунок 4. Традиционные файловые системы и ZFS.
ZFS построена на основе виртуальных пулов данных (zpools).
Получается, что все подключенные диски являются частью одного гигантского раздела.
Более того, диски можно объединять в виртуальные RAID-массивы, обладающие способностью «самовосстановления».
Эта файловая система также позволяет делать снимки для восстановления данных в случае повреждения.
Вы можете узнать больше о ZFS Здесь .
Файловая система Btrfs является прямым конкурентом ZFS и имеет практически те же функции.
В качестве пары примеров сравнительного анализа вы можете увидеть эти две статьи: 1 И 2 .
www.diva-portal.org/smash/get/diva2 :822493/FULLTEXT01.pdf Что касается распределенных файловых систем, по словам Джеффа Дарси, который занимается разработкой ГлюстерФС , за ними будущее.
Однако в этом случае придется уделить большое внимание надежности.
В общем, распределенная файловая система — это совокупность независимых компьютеров, которые для пользователя выглядят как единая целостная система.
Эта концепция имеет ряд преимуществ.
Например, он имеет огромный потенциал для масштабирования.
Традиционные файловые системы работают следующим образом: когда пользователь загружает файл на сервер, его содержимое и метаданные разделяются и сохраняются в соответствующем хранилище.
Рисунок 5 – Разгрузка для ДФС
Когда пользователь хочет вернуть свой файл, он обращается к файловой системе, которая извлекает метаданные с атрибутами файла и определяет его местоположение в хранилище данных.
Файл отправляется клиенту, который, в свою очередь, отправляет сообщение о получении.
В принципе, такая схема имеет как преимущества, так и недостатки.
К плюсам, конечно же, можно отнести то, что при работе в сети можно сэкономить место на диске.
Но, с другой стороны, вам придется работать с удаленными файлами, что существенно медленнее, чем работа с локальными.
Кроме того, фактическая возможность доступа к удаленному файлу критически зависит от работоспособности сервера и сети.
Кстати, совсем недавно мы рассказывали о том, как проверить надежность дата-центра( здесь И здесь ).
Помимо этого мы привезли Примеры наши дела и подготовились календарь мероприятия на 2016 год по теме ИТ-инфраструктуры, информационной безопасности и телекоммуникаций.
Теги: #Хранение данных #zfs #файловая система #dfs #vfs #exofs
-
Яндекс Переехал На Урал
19 Oct, 24 -
Камеры Hp Для Экономных Фотографов-Любителей
19 Oct, 24 -
Сформирована Программа Pycon Russia 2013
19 Oct, 24 -
Coffee`n`code В Харькове: Первая Встреча
19 Oct, 24