IT-Management in der Praxis Seminar ? WS 2004/05 - am ...

24 Matthias Schmitt: Distributed File Systems
4 Cluster-Dateisysteme
Falls die Festplatten über ein SAN mit den Client-Rechnern verbunden sind, können Cluster-
Dateisysteme eingesetzt werden. Sie setzen an einer anderen Stelle an als verteilte Dateisysteme.
Die einzelnen Rechner greifen direkt auf die Blockgeräte zu, ohne den Umweg über einen
Fileserver zu gehen. Die Aufgabe von CFS ist es nun, diesen Zugriff zu koordinieren. Der Datenverkehr
findet also über das schnellere, und sowieso vorhandenen Speichernetz statt, das
normale LAN wird nicht belastet, und Flaschenhälse in der Form von zentralen Fileservern
werden vermieden.
5 NFS
5.1 Geschichte
NFS steht für Network File System und wurde von Sun Microsystems entwickelt. Es stammt
aus dem Jahr 1984 und hat sich seither zum De-Facto-Standard für verteilten Dateizugriff
unter Unix entwickelt. Seine Spezifikation liegt in der Version 4 vor, aber die Versionen 2 und
3 sind immer noch weit verbreitet.
5.2 Architektur
NFS fußt auf den Virtual-File-System-Layer (VFS) von Unix. Auf dem Client-Rechner, der
auf die entfernt liegenden Daten zugreifen will, erscheint es als eines der normalen Dateisysteme.
Die entsprechenden Anforderungen, wie das Öffnen einer Datei oder das Schreiben
eines Datenblockes werden vom NFS-Client entsprechend dem NFS-Protokoll an den Server
weitergeleitet. Der NFS-Server empfängt diese Anforderungen und führt sie bei sich aus. Die
Überwachung der Zugriffsrechte ist Aufgabe des Clients. Der NFS-Server kann transparent
vom Betriebssystem implementiert werden, da er als Anwendungsprogramm nur die normalen
Dateioperationen durchführen muss. Oft wird jedoch eine Integration in das Betriebssystem
aus Effizienzgründen gewählt.
5.3 Netzwerkprotokoll
Zur Kommunikation verwenden Client und Server Remote Procedure Calls (RPC), wobei
wahlweise (je nach verwendeter Software) UDP oder TCP als Transportprotokoll genutzt
werden. TCP steht dabei offiziell erst ab NFSv3 zur Verfügung. NFS ist stark an das Unix-
Modell von Dateien bzw. Dateisystemen angelehnt. Es unterstützt die üblichen Dateiattribute,
Dateitypen, Links, etc.. NFS arbeitet zustandslos, was die Konzeption von NFS-Servern
vereinfacht. Viele Anforderungen an ein DFS, wie z.B. Locking von Dateien, lassen sich jedoch
nur mit Hilfe verbindungsorientierter Protokolle realisieren, was zur Folge hat, dass diese
separat vom NFS-Server als Zusätze implementiert werden müssen.
5.4 Unterschiede zu lokalen Dateisystemen
Ein Unterschied zwischen einem echten, lokalen Dateisystem, und NFS ist, dass beim echten
Dateisystem Anforderungen wie das Schreiben sofortige Änderungen an der betroffenen Datei
zur Folge hat, wohingegen bei NFS solche Änderungen erst bei schließen der Datei wirksam
werden. Ein direktes Schreiben führt zu hoher Netzwerkbelastung und erschwert das Cachen
von Dateien, weshalb viele NFS-Implementationen diese so genannten ’Session-Semantics’ (im
Gegensatz zu Unix-Semantics) wählen.
Seminar – IT-Management in der Praxis