【文章內容簡介】 供全局鎖機制，保證不同節(jié)點訪問相同文件系統(tǒng)相同文件并發(fā)訪問的一致性，通過細粒度的鎖設計，保證系統(tǒng)的并發(fā)性，如圖13所示。圖 13 集群多節(jié)點并發(fā)訪問技術當不同節(jié)點訪問文件F1的不同區(qū)域時，通過該文件的所有者(Owner)進行仲裁，如果沒有其他節(jié)點訪問對應區(qū)域，則允許該節(jié)點讀寫數據；如果發(fā)現有其他節(jié)點訪問該區(qū)域，則出現沖突，該所有者就會讓新請求等待，直到讀寫該區(qū)域的請求完成，然后通知等待該區(qū)域的節(jié)點競爭鎖。通過此機制，實現了集群多節(jié)點范圍內的一致鎖所處理；同時，通過細粒度的區(qū)域鎖設計，保證高并發(fā)。 技術特點N8500集群存儲系統(tǒng)采用全Active、全共享設計。文件系統(tǒng)為所有引擎節(jié)點共享而不是與特定節(jié)點綁定，所有引擎節(jié)點可以并發(fā)訪問同一文件系統(tǒng)，不存在負荷熱點問題。N8500所有引擎節(jié)點互為備份，某一節(jié)點故障時，故障節(jié)點原來承擔的應用可以切到其它在線節(jié)點。N8500所有節(jié)點提供業(yè)務，互為備用，具有更高的系統(tǒng)可靠性和資源利用率。 快照技術 技術背景N8500集群NAS存儲系統(tǒng)中的文件系統(tǒng)快照，支持生成源文件系統(tǒng)在某個時間點上的一致性映像，在不中斷正常業(yè)務的前提下，快速得到一份與源文件系統(tǒng)一致的數據副本。副本生成之后立即可用，并且對副本的讀寫操作不再影響源文件系統(tǒng)中的數據。因此通過文件系統(tǒng)快照技術就可以解決如在線備份、數據分析、應用測試等難題。用戶可以通過多種方法使用存儲檢查點。例如，它們可用于：■ 創(chuàng)建可以備份到磁帶的文件系統(tǒng)的穩(wěn)定映像?！?提供源文件系統(tǒng)的磁盤備份，在意外刪除情況下，最終用戶可以恢復自己的文件?！?在安裝修補程序之前，創(chuàng)建應用程序的二進制副本，以允許出現問題時進行還原?！?創(chuàng)建文件系統(tǒng)的磁盤備份，可用作傳統(tǒng)的基于磁帶備份的補充，從而提供更快的備份和恢復功能。 技術原理N8500的文件系統(tǒng)快照采用了寫前拷貝（copyonwrite）技術方式來實現，其實現原理如下： 在文件系統(tǒng)未進行任何快照前，數據寫入動作與未創(chuàng)建快照的文件系統(tǒng)一樣：對數據的任何修改操作，會直接寫入文件系統(tǒng)中對原有數據進行覆蓋，原有數據不會被保留。 為文件系統(tǒng)創(chuàng)建快照時，首先會凍結該文件系統(tǒng)，創(chuàng)建一個沒有任何實際數據的快照文件集，快照文件集僅包含指向主文件系統(tǒng)的一組指針。由于不需要拷貝數據，因此整個過程耗時極少，從一秒以內到數秒不等，與文件系統(tǒng)中的文件數量有關。N8500中的快照文件集與主文件系統(tǒng)共同使用文件系統(tǒng)空間，無需單獨為快照分配特定的空間。圖 14 主文件系統(tǒng)及其快照文件集 剛創(chuàng)建的快照不包含任何實際數據，只包含指向主文件系統(tǒng)的一組指針，當用戶訪問快照時，實際上訪問的是主文件系統(tǒng)中的數據。當主文件系統(tǒng)的數據發(fā)生變化后，首先舊數據被拷貝到快照文件集中，然后新數據才會寫到主文件系統(tǒng)中（即copyon write）。圖 15 新生成快照圖 16 主文件系統(tǒng)數據更新 隨著主文件系統(tǒng)不斷被更新，原有的數據塊會逐漸的拷貝到快照文件集中，但如果需要更新的塊已經被快照文件集保存過一次，這時就不會發(fā)生拷貝操作，只更新主文件系統(tǒng)即可，因為快照文件集所映像的只是生成快照時刻的主文件系統(tǒng)映像。 當用戶需要恢復出快照點時刻的數據時，可通過快照數據的回滾快速實現，通過回滾，文件系統(tǒng)可將數據恢復到快照點時刻，從而避免了快照點后因為人為的錯誤或者病毒的入侵等引起的源文件系統(tǒng)損壞造成的數據丟失。需要說明的是，快照的回滾是不可逆的，回滾只能將數據恢復到某一特定的時間點，但該時間點到故障點之間的數據將會丟失。如果僅僅是特定的幾個文件被損壞、誤修改、誤刪除，則無需進行整個文件系統(tǒng)的回滾，直接從特定時間的快照文件集中將這些文件恢復到主文件系統(tǒng)中即可。 當快照被刪除后，指向主文件系統(tǒng)的指針和寫入時拷貝數據都將被清空，快照創(chuàng)建時間點的數據變?yōu)椴豢捎谩?從上面的過程可以看到，當快照創(chuàng)建后，無論后續(xù)的數據怎樣的讀寫和改變，只要快照不被刪除，我們均能夠及時的獲取到快照創(chuàng)建時間點的數據。 技術特點216。 可寫快照N8500中的文件系統(tǒng)快照可以為用戶提供讀寫業(yè)務，用戶可通過創(chuàng)建快照方便的重定義數據用途，實現諸如測試、備份、歸檔等各類操作。對快照的修改操作，需要說明的是，如果對某一快照執(zhí)行了寫操作，那么該快照將不再是快照創(chuàng)建時間點的一致性映像，不能使用該快照進行文件系統(tǒng)回滾。圖 17 對快照進行數據更新216。 快速數據恢復對于傳統(tǒng)的離線備份，備份數據無法直接在線讀取，必須經過較長時間的數據恢復過程才能夠獲得原數據在備份時間點的可用副本，從而實現數據的還原。N8500的文件系統(tǒng)快照可以直接從快照中恢復出快照時間點的數據，從而實現了方便的數據回滾。216。 循環(huán)定時快照，實現持續(xù)數據保護N8500對同一文件系統(tǒng)支持多個時間點的快照，用戶可以定制策略定時自動進行快照的創(chuàng)建操作。當多個時間點的快照采用循環(huán)的方式沿時間軸向前推進自動操作時，就非常方便且低成本的實現了持續(xù)數據保護。216。 快照對性能的影響在文件系統(tǒng)中使用快照并非對系統(tǒng)性能沒有影響。在文件系統(tǒng)中創(chuàng)建快照后，讀操作的性能不會受到影響，但卻增加了寫操作的復雜度。當原文件系統(tǒng)數據更新較大時，寫操作增加，系統(tǒng)性能有一定的降低。 動態(tài)分級存儲技術 技術背景N8500動態(tài)分級存儲特性的主要價值是降低平均聯機存儲硬件成本，而又不會相應地增加管理的復雜性。重要的文件放置在高可用性、高性能（相應地，成本也非常高）的存儲設備上；不太重要的文件放置在成本較低的、性能和可用性規(guī)格較低的設備上。N8500動態(tài)分級存儲特性可自動將文件重定位到正確類型的存儲設備上，而不更改它們在文件系統(tǒng)命名空間中的邏輯位置。由于物理重定位的文件保留在相同的邏輯位置上，因此使用動態(tài)分級存儲特性可以不需要對應用程序配置和操作步驟進行更改。對于應用程序和用戶而言，動態(tài)分級存儲中的文件重定位是透明的。N8500動態(tài)分級存儲包括兩部分：支持多卷文件系統(tǒng)，以及在由文件系統(tǒng)管理的存儲內基于策略自動遷移文件。 技術原理216。 多卷文件系統(tǒng)的屬性N8500可以構建多個文件系統(tǒng)，并讓這些文件系統(tǒng)的邏輯命名空間分布在多個存儲卷上。構建文件系統(tǒng)所使用的各個卷被稱作該文件系統(tǒng)的卷集。卷集中的各個卷是從單個存儲單元中的 LUN 配置的。事實上，占用多個卷的文件系統(tǒng)對于應用程序是透明的。該文件系統(tǒng)中的所有文件都是同一命名空間的一部分，在訪問和處理這些文件時就如同它們全部占用單個卷一樣?；谖募到y(tǒng)的卷存儲層相對于基于硬件的多層存儲方法有一個重要的優(yōu)點。與基于硬件的解決方案（它的各個層都基于由磁盤陣列提供的 LUN）不同的是，N8500卷可以是任何需要的容量和配置，如果有 I/O 性能或容錯需要，甚至可以跨接多個N8500存儲單元。N8500動態(tài)分級存儲特性所使用的文件系統(tǒng)必定是多卷文件系統(tǒng)。216。 使用放置級別以管理文件位置多卷文件系統(tǒng)的管理員可以通過定義文件放置策略（可控制初始文件位置和重定位現有文件的環(huán)境）來控制卷集內的文件位置。文件放置策略由一些規(guī)則組成，這些規(guī)則將文件的位置限制為由管理員定義的、文件系統(tǒng)卷集中各個卷的子集。這些子集被稱為放置級別。通常，用存儲層來標識放置級別。根據策略規(guī)則，將在指