An introduction to BeeGFS-2018 v2.0——论文泛读

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Paper 分布式元数据论文阅读笔记整理

BeeGFS介绍

BeeGFS是并行集群文件系统，提供高性能和可扩展性，高度的灵活性，并为健壮性和易用性而设计。在多个服务器之间透明地分布用户数据，将所有磁盘和服务器的容量和性能聚合在一个命名空间中。

开源代码：Home - BeeGFS - The Leading Parallel Cluster File System

架构

BeeGFS由四个主要服务组成：

• 管理服务：所有其他服务的注册表和监视程序

• 存储服务：存储分布式用户文件内容

• 元数据服务：存储访问权限和条带信息

• 客户端服务：安装文件系统以访问存储的数据

• 可选的图形管理和监控服务（Admon）。

管理服务

管理服务可以配置为BeeGFS元数据、存储和客户端服务的“汇合点”。监视所有注册的服务并检查它们的状态，维护所有其他BeeGFS服务及其状态的列表。

元数据服务

元数据服务存储关于数据的信息，例如目录信息、文件和目录所有权以及用户文件内容在存储目标上的位置。每个元数据服务都负责其全局命名空间的独占部分。

每个元数据服务实例有一个元数据对象来存储其数据。在元数据对象上，为每个用户文件创建一个元数据文件，以避免将所有元数据存储在可能损坏的单个数据库中。通常，元数据对象是基于闪存驱动器的RAID1或RAID10的ext4文件系统，以实现低元数据访问延迟。

元数据非常小，并且随着用户创建的文件数量的增加而线性增长。512GB的可用元数据容量通常适合大约1.5亿个用户文件。

存储服务

存储对象通常是内部或外部连接驱动器的硬件RAID-6（通常由8+2或10+2组成）或zfs RAIDz2卷。存储服务可与任何本地Linux POSIX文件系统配合使用。通常，在硬件RAID控制器的情况下，存储对象是基于xfs的。

利用RAM缓存，小I/O聚合写入。

对于单个大文件也使用条带化，将文件被拆分为固定大小的块，分布在多个存储对象上。条带模式可以按目录进行配置（例如，通过使用beegfs-ctl命令行工具），也可以针对单个文件进行配置。

默认情况下，随机选择文件的存储对象，因为在多用户环境中（从文件系统的角度来看），不同的用户会同时创建大小文件的随机混合，从而提供最佳结果。

客户端服务

本机BeeGFS客户端性能最高，也可以通过NFSv4或Samba重新导出BeeGFS挂载点，或者使用BeeGFS作为Hadoop HDFS的替代品。

管理和监控服务

• 后端服务，运行在任何可以通过网络访问元数据和存储服务的计算机上。收集其他BeeGFS服务的状态信息，并将其存储在数据库中。

• 图形化的基于Java的客户端，在工作站上运行。它通过http连接到远程Admon守护程序。

内置复制：伙伴镜像

基于服务器对（伙伴）的概念，服务器对在内部相互复制，并在其中一个出现问题时相互帮助。与共享存储方法相比，伙伴镜像的优势在于，一个组的两个伙伴可以放置在不同的硬件故障域中。与共享RAID-6卷的方法相比，伙伴镜像提高了容错级别，即使一个伙伴的完整RAID-6卷丢失，另一个伙伴仍有所有数据。

伙伴镜像是同步的（这对于透明故障切换很重要），这意味着应用程序在两个伙伴都收到数据后才收到I/O完成信息，复制通过正常的网络连接进行。

总结

对BeeGFS的基本介绍，包括四个基本服务：管理服务：所有其他服务的注册表和监视程序；存储服务：存储分布式用户文件内容；元数据服务：存储访问权限和条带信息；客户端服务：安装文件系统以访问存储的数据。提出伙伴镜像的概念， 进行服务器间相互复制，实际就是同步的多副本。

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