分布式文件系统对比

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分布式⽂件系统对⽐

1⽂件系统

⽂件系统是操作系统⽤于明确存储设备(常见的是磁盘,也有基于NAND Flash的固态硬盘)或分区上的⽂件的⽅法和数据结构;即在存储

设备上组织⽂件的⽅法。操作系统中负责管理和存储⽂件信息的软件机构称为,简称⽂件系统。⽂件系统由三部分组成:⽂件系统的接⼝,

对对象操纵和管理的软件集合,对象及属性。从系统⾓度来看,⽂件系统是对⽂件存储设备的空间进⾏组织和分配,负责⽂件存储并对存⼊

的⽂件进⾏保护和的系统。具体地说,它负责为⽤户建⽴⽂件,存⼊、读出、修改、转储⽂件,控制⽂件的存取,当⽤户不再使⽤时撤销⽂

件等。

2⽂件系统的分类

2.1本地⽂件系统

linux的ext3,ext4 windows的FAT32 NTFS ..如下是window下格式化硬盘时可以选择的⽂件系统。注意下其中有个参数分配单元⼤⼩,稍后

讨论。

2.2分布式⽂件系统

利⽤分布式技术将标准X86服务器的本地HDD、SSD等存储介质组织成⼀个⼤规模存储资源池,同时,对上层的应⽤和虚拟机提供⼯业界标

准的SCSI、iSCSI和对象访问接⼝,进⽽打造⼀个虚拟的⽂件存储系统。

3 ⽂件的存储

1.块级概念:

块级是指以扇区为基础,⼀个或我连续的扇区组成⼀个块,也叫物理块。它是在⽂件系统与块设备(例如:磁盘驱动器)之间。

2.⽂件级概念:

⽂件级是指⽂件系统,单个⽂件可能由于⼀个或多个逻辑块组成,且逻辑块之间是不连续分布。逻辑块⼤于或等于物理块整数倍,

3.物理块与⽂件系统之间的关系图:

映射关系:扇区→物理块→逻辑块→⽂件系统

⽂件级备份:⽂件级备份是指在指定某些⽂件进⾏备份时,⾸先会查找每个⽂件逻辑块,其次物理块,由于逻辑块是分散在物理块上,⽽物

理块也是分散在不同扇区上。需要⼀层⼀ 层往下查找,最后才完成整个⽂件复制。⽂件级备份时⽐较费时间,效率不⾼,实时性不强,备份

时间长,且增量备份时,单⽂件某⼀⼩部份修改,不会只备份修改 部份,⽽整个⽂件都备份。

块级备份:块级备份是指物理块复制,效率⾼,实时性强,备份时间短,且增量备份时,只备份修改过的物理块。

对象存储: 也就是通常意义的键值存储,其接⼝就是简单的GET、PUT、DEL和其他扩展,如七⽜、⼜拍、Swift、S3

块存储: 这种接⼝通常以QEMU Driver或者Kernel Module的⽅式存在,这种接⼝需要实现Linux的Block Device的接⼝或者QEMU提供的Block Driver接⼝,如Sheepdog,AWS的EBS,青云的云硬盘和阿⾥云的盘古系统,还有Ceph的RBD(RBD是Ceph⾯向块存储的接⼝)

⽂件存储: 通常意义是⽀持POSIX接⼝,它跟传统的⽂件系统如Ext4是⼀个类型的,但区别在于分布式存储提供了并⾏化的能⼒,如Ceph的CephFS(CephFS是Ceph⾯向⽂件存储的接⼝),但是有时候⼜会把GFS,HDFS这种⾮POSIX接⼝的类⽂件存储接⼝归⼊此类。

6常见分布式⽂件系统整体对⽐

开源协议说明

GPL:不允许修改后和衍⽣的代码做为闭源的商业软件发布和销售,修改后该软件产品必须也采⽤GPL协议;

GPL V2:修改⽂本的整体就必须按照GPL流通,不仅该修改⽂本的源码必须向社 会公开,⽽且对于这种修改⽂本的流通不准许附加修改者

⾃⼰作出的限制;

GPL V3:要求⽤户公布修改的源代码,还要求公布相关硬件;

LGPL:更宽松的GPL

对⽐说明TFSFastDFSMogileFSMooseFSGlusterFSHDFSCeph

开发语⾔C++CPerlCCJavaC++

开源协议GPL V2GPL V3GPLGPL V3GPL V3 LGPL

数据存储

⽅式块⽂件⽂件块⽂件块⽂件/块

私有协议

(TCP)/ 集群节点

通信协议私有协议

(TCP)私有协议

(TCP)HTTP私有协议(TCP)(TCP)/RDAM(远

程直接访

问内存)私有协议

(TCP)

Metadata

serverNS是

TFS集群

的中⼼管

理节

点,TFS

通过主备HA的⽅

式来解决

单点问题多个Tracker

server和

Storage

server均

不存在单

点问题可以配置HA结构单个MDS。存在单点故

障和

瓶颈。解决办法:Metalogger Server和

heartbeat+drbd+moosefs⽆,不存

在单点故

障。靠运

⾏在各个

节点上的

动态算法

来代替MDS,不需

同步元数

据,⽆硬盘I/O瓶颈。单个MDS。存

在单点故障

瓶颈。

ZooKeeper

配合解决多个MDS,

不存在单

点故障和

瓶颈。MDS可

以扩展,

不存在瓶

颈。

FUSE ⽀持⽀持 ⽀持

专⽤元数

据存储点占⽤NS⽆占⽤DB占⽤MFS⽆占⽤占⽤MDS

在线扩容⽀持⽀持⽀持⽀持⽀持⽀持⽀持

冗余备份⽀持⽀持-⽀持⽀持⽀持⽀持

单点故障存在不存在存在存在不存在不存在不存在

易⽤性安装复

杂,官⽅

⽂档少安装简

单,社区

相对活跃-安装复杂

依赖很多

第三⽅perl包,

还要安装安装简单,官⽅⽂档多安装简

单,官⽅

⽂档专业

化安装简单,

官⽅⽂档专

业化安装简

单,官⽅

⽂档专业

适⽤场景跨集群的

⼩⽂件,

存储图⽚

⽂件等单集群的

中⼩⽂件

国⼈在mogileFS

的基础上

进⾏改进

的key-value型

⽂件系统-单集群的⼤中⼩⽂件

⽤于存储图⽚跨集群云

存储⼤⽂件

单集群的

⼤中⼩⽂

彻底的分

布式,没

有单点依

性能 ⾼低⾼稍低性能慢⾼

取舍存在单点

故障,安

装复杂不

宜⽤,不

⽀持fuse主要是不

⽀持fuse安装维护

复杂,性

能不⾼,

不⽀持fuse存在单点故障,占⽤内

存,性能⾼,⽀持fuse⽀持fuse,⽆

单点故

障,性能

稍低,客

户端占⽤

相当的CPU和内

存存在单点故

障,性能

慢,不⽀持fuse适合⼤

⽂件操作安装简

单,⽆单

点依赖,

⽀持fuse,性

能好