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Kapitel 2 Grundlagen & Stand der Forschung
GFS
Das Global File System (GFS) von RedHat wurde als Cluster-Dateisystem für Linux
entwickelt und unterstützt Anwendungsszenarien mit unterschiedlichen Anforderungen.
GFS kann als Alternative zu NFS verwendet werden, bietet aber auch weitreichende
Konfigurationsmöglichkeiten, um Sekundärspeicher für Hochleistungsrechner
zur Verfügung zu stellen. Dabei können mehrere GFS-Server verwendet werden, die
nicht nur höhere Performance durch parallelen Zugriff versprechen, sondern auch größere
Ausfallsicherheit. GFS unterstützt eine nahtlose Integration von Speicherlösungen
wie Storage Area Networks, die z. B. mit dem Hochgeschwindigkeitsdatennetz
Fibre-Channel angeschlossen sind, aber auch die Verknüpfung der lokalen Speicher
verschiedener GFS-Server zu einem gemeinsamen Speicher. In jedem Fall stellt GFS
allen verbundenen Knoten eine gemeinsame Dateisystemsicht zur Verfügung und kann
je nach den Möglichkeiten der darunterliegenden Speicherlösung hoch skalierbare und
ausfallsichere Sekundärspeicherlösungen schaffen [39, 40].
Lustre
Lustre von Cluster File Systems, Inc. ist ein weiteres bekanntes Cluster-Dateisystem
für Linux. Lustre erlaubt die Duplizierung aller Komponenten einer Lustre-Installation
und vermeidet so kritische Punkte, die bei Fehlfunktion einen kompletten Systemausfall
zur Folge haben (single point of failure). Ein Lustre-System besteht neben den
Clients, die auf das Lustre-Dateisystem zugreifen, aus Metadatenservern und Object-
Storage-Targets (OST). Dateien werden in der Lustre-Semantik als Objekte bezeichnet,
deren Namen und Verzeichnisinformationen von den Metadatenservern gespeichert
werden. Die eigentlichen Daten der Objekte werden auf den Object-Storage-
Targets gehalten. Die OSTs führen also die eigentlichen I/O-Zugriffe durch und stellen
dem Lustre-System so eine Abstraktion des darunterliegenden Speichersystems zur
Verfügung. Prinzipbedingt können deshalb sämtliche Speicherlösungen in Lustre eingesetzt
werden, die auch als lokale Speicherlösungen in den OSTs verwendet werden.
Damit ist wie bei GFS die Verwendung von SANs ebenso möglich, wie der Einsatz
lokaler Speicher [41, 42].
PVFS
Das Parallel Virtual File System (PVFS) des Parallel Architecture Research Laboratory
der Clemson University ist ein Dateisystem, das für den parallelen Zugriff mehrerer
Knoten auf wenige Dateien optimiert wurde. Um die Bandbreite beim Zugriff auf eine
Datei durch mehrere Clients zu erhöhen, werden die Dateien auf mehrere Knoten aufgeteilt.
Abbildung 2.3 zeigt dieses Striping der PVFS-Dateien an einem Beispiel. Eine
PVFS-Datei wird in 9 Segmente gleicher Größe zerlegt, die auf den I/O-Knoten 4 bis 6
des Systems gespeichert werden. Jeder I/O-Knoten nimmt dabei mehrere Blöcke auf,
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