GPFS通用并行文件系统浅析

GPFS

通用并行文件系统(General Parallel File System ?C GPFS)将所有的物理资源(包括服务器和磁盘阵列)都视为虚拟文件系统的对象，允许使用者共享分布在多个节点和多个磁盘上的文件。它允许并行的应用程序同时从GPFS 节点组(nodeset)中的任何节点访问相同或不同的文件(节点组nodeset 被定义为一组运行相同版本GPFS的节点)。

一个GPFS通用并行文件系统可以横跨在群集内的所有主机上，分布在所有磁盘上。GPFS文件系统在读写文件时采用条带化技术，将数据分成条带并行写入到该GPFS下的所有NSD中。在有高速数据通道的GPFS配置下，读写文件时可以通过所有主机的光纤通道访问所有的磁盘。

GPFS通用并行文件系统的设计目标是使数据分布在一个集群中的所有节点上，允许应用程序通过标准的UNIX文件系统接口来访问数据。大多数的UNIX文件系统被设计在单一服务器环境下使用，在这一环境下, 增加文件服务器也不会提高特定的文件存取的性能。

GPFS通过将I/O分布在多个硬盘提高性能，通过日志和复制的方式提高数据的可靠性，通过增加节点和在节点之间由SP Switch互联提高系统的可扩展性。

通过将文件分布在多个节点和磁盘上，GPFS可以超越单一节点和单一文件系统的性能极限。文件系统能够跨越多个节点和多组磁盘，这些磁盘可以是使用SSA 技术在HACMP 群集里面直接地连接到每个节点上进行物理共享，也可以是由IBM的VSD(Virtual Shared Disk)和SP Switch技术使经过软件进行共享。

GPFS的系统资源可以动态调整，可以在文件系统挂载情况下添加或者删除硬盘。当处于相对空闲时,用户可以在已配置的硬盘上重新均衡文件系统以提高吞吐量。可以在不重新启动GPFS服务情况下添加新节点。

GPFS通用并行文件系统还通过用户端的数据缓存，大的文件页的支持(16 kB- 1024 kB)，文件预读和延迟写的功能等技术提高性能，其性能超过网络性文件系统(NFS),分布式文件系统(DFS)和日志文件系统(JFS)。与这些文件系统不同，GPFS文件系统可以通过在群集或SP系统中增加节点的方式提高性能。

GPFS通用并行文件系统是一种日志文件系统,为不同节点建立各自独立的日志。日志种记录Metadata的分布,一旦节点发生故障后,可以保证快速恢复数据。GPFS fail-over功能通过规划,将数据分布到不同failure group内达到高可用性，减少单点故障的影响。

为了保证数据可用性，GPFS在多个failure group内为每个数据实例做备份，即使创建文件系统时没有要求复制，GPFS也会自动在不同的failure group内复制恢复日志。

除了已有的AIX管理文件系统的命令，GPFS还提供简化多节点管理的功能。一个GPFS多节点命令能作用于集群中所有的节点，并且可以从群集中的任何节点上操作。这些命令以现有的AIX文件系统命令为基础, 并进行了扩充。

GPFS通用并行文件系统支持X/Open 4.0的文件系统标准,大多数的AIX和UNIX操作系统的应用程序不需要修改，就可以访问GPFS文件系统上的数据。这些特性使得GPFS文件系统可以替代其他的UNIX文件系统。