利用并行文件访问协议的自动校准以及元数据管理支持对文件系统的共享存储的协调访问的制作方法
【专利说明】利用并行文件访问协议的自动校准以及元数据管理支持对 文件系统的共享存储的协调访问
【背景技术】
[0001] 本发明的实施例涉及数据存储领域，特别地涉及利用并行文件访问协议的自动校 准和基于每个对象的元数据管理支持对文件系统的共享磁盘存储子系统的协调访问。
[0002] 云体系结构中的数据访问开始以扩展（Scale-out)存储系统为中心。例如，IBM S0NAS?(横向扩展网络连接存储）是一种提供用于管理需要极大容量（例如：拍字节（千万 亿字节））、高性能以及高可用性的企业云计算环境中的信息大量存储库的存储横向扩展 NAS。IBM SONAS利用IBM通用并行文件系统（GPFStm)构建，GPFS是一种支持扩展和并行集 群计算的高性能企业文件管理平台的集群文件系统。扩展存储系统从而允许应用通过集群 中的多个文件服务器访问单一文件系统、存储设备、单一部分或数据、或单一文件。
[0003] 通常利用第三方文件访问协议（例如FTP或HTTP)对文件系统数据进行远程访 问。这些协议大部分是基于客户机-服务器的，由单一的客户机访问单一的存储服务器。 这些协议扼杀了扩展存储系统的可扩展性，并且经常通过限制访问单一服务器导致数据访 问瓶颈。开发了协调以及并行文件访问协议以同时访问远程集群中的多个文件服务器。这 些协议帮助减轻了存储瓶颈，但其访问必须由存储系统协调以保持数据访问语义（例如 P0SIX)和避免损坏。
[0004] 并行网络文件系统（pNFS)是网络文件系统（NFS)协议的标准化并行文件访问协 议扩展。可以预见未来的大部分扩展存储系统都将支持pNFS。作为NFSv4. 1 -部分的pNFS 将NFSv4转换成异构的（heterogeneous)元数据协议。pNFS客户机和服务器负责控制和 文件管理操作，但将I/O功能向客户机上特定于存储的布局驱动授权。PNFS客户机通过分 离控制和数据流可以使并行文件系统的可用带宽饱和。每个存储系统可以以不同方式支持 pNFS或任意类似的并行文件访问协议。例如，为了确定I/O访问的特定文件布局，每个存储 系统将具有创建最佳布局的独特方式以减少延迟、最大化I/O吞吐量。
【发明内容】
[0005] 本发明的各个方面包括利用并行文件访问协议的自动校准以及基于每个对象的 元数据管理支持对文件系统的共享磁盘存储子系统的协调访问的方法、集群文件系统以及 计算机程序产品。文件系统包括多个文件服务器的集群，其中集群中的活动的文件服务器 可以等效访问文件系统的共享数据。文件系统进一步包括存储所述文件系统的共享数据的 共享磁盘存储子系统。
[0006] 在一个实施例中，（集群中多个服务器中的）文件服务器接收客户机的利用并行 文件访问协议对所述存储系统中由所述文件系统存储的文件的访问的请求。如果文件系统 已经选定作为该文件的元数据管理器的文件服务器，那么该文件服务器利用选定的文件服 务器协调对所述文件的元数据的访问。如果文件系统没有选定作为该文件元数据管理器 的文件服务器，那么文件系统选择接收所述请求的文件服务器作为所述文件的元数据管理 器，直到接收到文件关闭请求操作。
[0007] 文件服务器然后为该文件执行向被选定作为元数据管理器的文件服务器的文件 打开请求操作。文件服务器然后打开该文件并且创建该文件的文件句柄。文件服务器然后 在文件句柄中对被选定作为所述文件的元数据管理器的文件服务器的文件服务器ID进行 编码，以使文件系统的文件服务器能够识别哪一个文件服务器为该文件的元数据管理器。 文件服务器然后向客户机返回文件句柄用于执行对所述文件的I/O。
[0008] 以下将在【具体实施方式】部分结合附图描述本发明的各个实施例的细节。
【发明内容】
旨在提供一个要求保护的主题的概览，不能作为对权利要求保护范围的限制。本发明其他 的特征和优点将通过【具体实施方式】部分的描述变得明显。
【附图说明】
[0009] 这里参考的附图作为说明书的一部分。除非明确表明，附图中示出的特征只显示 了本发明的一些实施例，并不是本发明的全部实施例。
[0010] 图1显示了根据一个实施例的示例性文件服务器集群的示意图，所述文件服务器 集群用于运行具有对实现本发明实施例的共享存储的并行访问的集群文件系统；
[0011] 图2显示了用于集群文件系统以支持对利用并行文件访问协议的自动校准以及 基于每个对象的元数据管理的文件系统的共享磁盘存储子系统的协调访问的流程的流程 图；
[0012] 图3显示了根据一个实施例的用于具有对共享存储的并行访问以服务于从基于 文件的并行文件访问协议客户机接收的I/O请求的集群文件系统的流程的流程图；
[0013] 图4显示了用于实现本发明的实施例的示例性通用计算架构的框图；
[0014] 图5显示了根据一个实施例的示例性云计算环境的框图；
[0015] 图6显示了根据一个实施例的示例性抽象模型层的框图。
【具体实施方式】
[0016] 下面【具体实施方式】部分如附图所示的本发明的系统、方法和计算机程序产品的实 施例，仅代表本发明的一些选定实施例，不能用于限制权利要求的保护范围。这里描述以及 如附图所示的本发明的架构可以以多种不同方式进行安排和设计。因此，以下具体实施方 式部分旨在通过示例简要说明与本发明的权利要求一致的系统和流程的选定实施例。
[0017] 本发明的实施例提供利用并行文件访问协议的自动校准以及基于每个对象的元 数据管理支持对文件系统的共享磁盘存储子系统的协调访问的方法、集群文件系统以及计 算机程序产品。在一个实施例中，本发明提供多文件系统元数据服务器支持。例如，实现本 发明实施例的文件系统（例如GPFS?)可以定义与集群文件系统中的文件服务器相同数量 的文件系统元数据服务器，从而允许并行文件访问协议（例如PNFS)客户机装载不同的文 件系统元数据服务器。如此以来，元数据管理可以分布于所有文件系统服务器间，即使是单 一的输出。
[0018] 在一个实施例中，本发明提供并行文件访问协议的自动校准以及基于每个对象的 文件系统元数据管理。例如，当并行文件访问协议（例如PNFS)客户机装载服务器并开始 访问对象时，服务器动态变成该对象的元数据管理器。作为结果，消除了必须与单独的元数 据管理服务器交互的网络延迟。此外，一旦客户机结束访问该对象，另一客户机可以从另一 文件服务器开始访问同一对象。该对象的元数据管理器动态迀移至新服务器。
[0019] 在另一实施例中，为了实现灵活的文件系统布局创建，用一种新颖的编码方案优 化对文件系统的每个I/O上文件访问布局拥有者的识别。
[0020] 图1显示了根据一个实施例的示例性文件服务器集群（108)(以下称为"集群"） 的示意图，所述集群用于运行具有对实现本发明实施例的共享存储子系统（112)(以下称 为"存储子系统"）的并行访问的集群文件系统。文件系统利用用于不同工作负载和访问模 式的文件访问布局的动态创建支持对文件系统的存储子系统的协调访问。示意图包括远程 访问文件系统的基于文件的并行文件访问协议（例如pNFS)客户机（102, 104,…106)(以 下称为"客户机")。例如，客户机可以包括并行文件访问协议AIX?客户机（l〇2)、Wind〇ws 客户机（104)以及Linux客户机（104)。客户机向通过网络（108)(例如广域网（WAN))向 集群发送并从集群接收数据和元数据。
[0021] 集群包括并行工作以服务于文件访问协议客户机的I/O请求的多个服务器 (110)，包括但不限于状态服务器、数据服务器或存储服务器（以下称为"文件服务器")。"文 件服务器"可以包括作为存储系统一部分并且能够由外部应用使用以访问存储系统中存储 的数据的任意服务器（或虚拟服务器）。例如，文件服务器包括配置用以支持文件访问协议 客户机对文件系统的存储的访问的服务器（例如IBM SystemXR))。集群进一步包括存储 子系统（112)。在一个实施例中，存储子系统是可扩展的（例如扩展存储系统）。例如诸如 IBMSONAS?、IBM XIV?以及支持超过7〇〇〇个磁盘驱动器的IBM Storwize? V7000磁盘系 统的扩展存储系统NAS解决方案。文件服务器与存储子系统通过网络（114)(例如局域网 (LAN)或光纤通道（FC))通信。
[0022] 图2显示了根据一个实施例的用于文件系统以支持对利用并行文件访问协议的 自动校准以及基于每个对象的元数据管理的文件系统的存储子系统的协调访问的流程 (200)的流程图。文件系统，尤其是集群中多个文件服务器中某一特定文件服务器接收客户 机利用并行文件访问协议对存储子系统中由文件系统存储的某一文件进行（以下称为"该 文件"）访问的请求（步骤202)。该文件特定服务器（以下称为"该文件服务器"）确定文件 系统是否已经选定（集群中的）某一文件服务器作为该文件的元数据管理器（步骤204)。
[0023] 如果文件系统已经选定了某一文件服务器作为该文件的元数据管理器，那么文件 系统利用选定的文件服务器协调对该文件的元数据的访问（步骤206)。该文件服务器为该 文件执行向被