SGI存储解决方案的核心技术软件CXFS

随着CXFS SAN文件系统的引入，SGI为新的存储方案奠定了基础，CXFS将NAS的共享数据访问和SAN的可缩放性与性能融为一体，其设计专门针对共享数据访问的关键环境，而简单的局域网则不能提供足够的带宽。CXFS允许SAN中的所有系统同时高速访问相同的文件系统和文件。单个系统可以有多个连接，这使得以每秒数GB的传输速率访问数据成为可能。

CXFS是可扩展的日志群集文件系统，作为SGI XFS 文件系统的扩展，是业界广泛认可的最具可扩展性的高性能文件系统，它使得所有的连在SAN上的系统均可同时直接读写所有的文件，其读写文件的速度可以与本地的具有业界领先水平的XFS文件系统相媲美，这意味着在CXFS系统中所有的主机能够同时以接近本地文件系统的速度读写同一个文件，从而使得数据共享突破了传统的NFS/FTP传输模式，解决了网络传输的瓶颈问题,同时也减少了磁盘管理和备份的复杂性。

CXFS提供了安全的SAN数据共享模式。SAN提供了在多台主机和存储介质之间的直接高速物理连接，CXFS则提供了允许所有系统同时直接访问存储的软件架构。这样主机就可以以SAN提供的带宽直接读写磁盘，避免了网络拥塞和文件服务器的过载。

CXFS能提供：

l 业界领先的性能

l 日志功能—提供可靠性和快速恢复

l 64位扩展性，可以支持大的文件和文件系统

l 实时文件系统

l 动态分配metadata数据空间

1）扩展性和性能

CXFS继承了XFS的扩展性和高性能，并将之应用到SAN环境中。单一文件大小可以达到九百万

TB，文件系统可以达到一千八百万TB，确保CXFS能够满足用户将来的需求。动态分配算法使得一个文件系统可以存储数百万个文件而不浪费磁盘空间，单一目录管理百万个文件而不影响性能。

通过使用先进的XVM卷管理工具，一个磁盘卷可以有几千个磁盘构成，当现有磁盘卷容量不能满足用户需求时，可以在线增加新的磁盘，确保CXFS能满足日见增长的存储需要。

使用CXFS实现数据共享比传统方式更加有效，CXFS通过集中的统一存储减少了数据的重复存放，降低了管理费用，避免了LAN传输瓶颈，大大减少了用户等待数据的时间，减少了用户购买

存储的费用。

CXFS的扩展也很容易，用户可以通过增加更多的磁盘扩大存储容量，通过增加更多的光纤通路增加带宽；与之相比，传统的数据共享方式则只能通过购买更快的网络设备来实现。

CXFS的性能与单机XFS文件系统相近主要体现在对主要的读写操作上如：

l 单进程读写单一文件

l 单机上多进程读写同一文件

l 多机上多进程读同一文件

l 多主机上多进程使用直接I/O方式读写同一文件

这些能力使得CXFS成为基于大文件应用的理想解决方案，如静态图象、视/音频、数据库。

网络的速度，服务器的能力和协议本身都是NFS性能的障碍。NFS协议是同步操作，每一数据块请求都需要两次网络I/O；CXFS只通过网络请求少量的Metadata信息，大量的数据I/O是直接通过读写磁盘实现的。另外CXFS还可以在单一系统I/O路径使用多块FC卡增加I/O带宽。因为CXFS服务器只在数据传输之初将文件信息和文件控制权限赋予CXFS客户机，而不参与每一次的数据传输，所以CXFS服务器并不需要很大即可支持大量的客户机。

CXFS也可以与NFS很好地结合在一起。NFS服务器可以运行在每一个CXFS客户机上，这样就大大增加了NFS服务器的数量，从而可以更好的响应客户端的请求。

2）先进的Metadata管理

Metadata管理是影响CXFS性能的一个关键因素。Meatdata包括所有文件和文件系统信息如：文件大小、访问时间、存储位置等。所有的文件信息数据都由Metadata服务器控制、修改，从而确保数据的完整性和一致性。

CXFS服务器与客户机之间的Metadata数据传输是在TCP/IP网上实现的。因为Metadata数据相对于文件数据来说小而且传输不频繁，所以快速以太网是比较合适的，当然也支持千兆以太网和其他高速网络。

XFS的一些特征也提高了Metadata的性能：

l 带有优异缓存性能的快速Metadata算法

l 精巧的结构和算法用于快速查找

l 分配大的扩展块，减少请求存储空间分配的Metadata数据交换

为了进一步提高Metadata性能，还采用了一些特殊设计：

l 特别的小RPC包

l 在客户机上同时缓存数据和Metadata

l 多个Metadata服务器，每一个CXFS文件系统一个

l 在Metadata服务器上将旁路掉CXFS层

l 采用专用的小机器作为Metadata服务器

CXFS采用快速高效的令牌机制控制文件访问，确保数据的准确。因为文件锁是非常关键的，CXFS完全兼顾了POSIX，BSD，SVR4文件锁。使用CXFS文件系统应用程序不需要对文件锁作任何修改。

3）高可用性

CXFS被设计成能自动识别并恢复单点失败，单点失败包括：主Metadata服务器失败、SAN失败、TCP/IP网络失败等。

在CXFS配置中，一台主机是Metadata服务器，所有其他主机都可以设计成备份Metadata 服务器，一个备份服务器探测到主Metadata服务器失败后将自动变成主Metadata服务器如下图所示。这种切换大约只需要几十秒。从而可以确保任一系统对数据的连续访问。

对于应用在CXFS之上的应用的高可用性，CXFS可以与Failsafe集成使用，从而可以确保在任何时间从任一点的数据访问。

4）易用的管理

CXFS能够通过基于Java的图形界面实现配置、监测和管理。CXFS能够从任一支持Java的Web浏览器进行管理，从而为用户管理提供了极大的灵活性。CXFS同时也支持命令行管理模式。

5）非网络的备份

基于LAN的备份会花费大量的时间并会造成网络拥塞。CXFS可以将基于LAN的备份很容易的SAN中。基于SAN的备份服务器只需将备份数据安装成CXFS文件系统，然后就可以象本地文件一样进行备份，所有的数据传输均通过SAN完成。这些备份操作不需要增加任何新的软件即可实现。

6）CXFS数据导出

没有加入CXFS群集的系统仍然可以访问所有的数据。这些系统只需要通过加入CXFS群集的机器通过传统的数据共享方法如NFS，FTP，Samba即可访问这些数据。

7）支持HSM—结构化存储管理

CXFS支持DMAPI，从而使得CXFS主机不需修改任何系统内核即可应用HSM软件如SGI的DMF。