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
和
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
化
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
件
彻底的分
布式,没
有单点依
赖
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