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分布式文件系统(DFS)的主要特性

常华Andy Andy730 2024-03-16

Source: Paul Kirvan, Key features of a distributed file system, 22 Jun 2022


分布式文件系统使用户能够访问分布在多个存储服务器上的文件数据。DFS 应维护数据完整性,并确保安全和可伸缩性。


分布式文件系统可以在各种服务器之间共享来自单个计算系统的数据,因此客户端系统可以使用多个存储资源,就好像它们是本地存储一样。分布式文件系统使组织能够以易于扩展、安全和方便的方式访问数据。


DFS 允许主机从多个位置直接访问文件数据。例如,NFS 是一种分布式文件系统协议,其中存储资源通过网络资源(如 LAN 或 SAN)连接到计算机。主机可以使用 NFS 或 SMB 等协议访问数据。管理员可以将节点添加到 DFS 以快速缩放。DFS 应创建备份副本,以防止在发生驱动器故障时丢失数据。



分布式文件系统的功能


  • 透明度。透明度是一种安全机制,可保护一个文件系统的详细信息免受其它文件系统和用户的影响。有四种类型:

    1. 结构透明。DFS 的实际结构(如文件服务器和存储设备的数量)对用户是隐藏的。

    2. 访问透明度。DFS 应按照正确的安全登录过程显示用户的文件资源,而不管用户的位置如何。

    3. 复制透明度。存储在 DFS 不同节点中的复制文件对文件系统中的其他节点保持隐藏。

    4. 命名透明度。文件名不应指示任何给定文件的位置,并且当文件在 DFS 支持的存储节点之间移动时,不应更改。

  • 性能。此指标衡量处理用户文件访问请求所需的时间,包括处理器时间、网络传输时间以及访问存储设备和交付请求的内容所需的时间。DFS 性能应与本地文件系统相当。

  • 可扩展性。随着存储需求的增加,用户通常会部署额外的存储资源。DFS 应足够强大,以便随着存储容量的向上扩展,系统可以处理其他资源,以便用户不会注意到性能的任何差异。

  • 高可用性。与任何存储设备一样,由 DFS 管理的设备不得中断或禁用。但是,如果发生节点故障或驱动器崩溃等问题,DFS 必须保持运行状态,并快速重新配置为备用存储资源 ,以保持不间断的操作。DR 计划必须包括用于备份和恢复 DFS 服务器以及存储设备的规定。

  • 数据完整性。当多个用户访问相同的文件存储系统,甚至可能访问相同的文件时,DFS 必须管理访问请求流,以便不会中断文件访问或损坏文件完整性。

  • 高可靠性。确保中断时数据可用性和生存能力的另一种方法是让 DFS 创建用户指定的文件的备份副本。这是对高可用性的补充,可确保文件和数据库在需要时可用。

  • 安全。与任何数据存储安排一样,必须保护数据免受未经授权的访问和可能损坏或破坏数据的网络攻击。静态和传输中数据的加密有助于提高数据安全性和保护性。

  • 用户移动性。此功能将用户的文件资源目录路由到用户登录的节点。

  • 命名空间。命名空间定义了命令和变量的存储库,以促进特定活动。在分布式文件系统中,命名空间收集 DFS 正常运行所需的命令和相关操作。支持多个文件系统的单个命名空间会生成单个 UI,使所有文件系统对用户来说都像一个文件系统。命名空间还可以减少干扰其他命名空间内容的可能性。


此图描述了一个典型的分布式文件系统,其中用户可以通过 DFS 服务器和单个命名空间通过单个接口访问多个存储资源。



独立 DFS 与基于域的 DFS 命名空间


独立的分布式文件系统不使用活动目录 (AD)。相反,它们是使用自己唯一的根目录在本地创建的。它们不能与任何其他 DFS 实体链接。它们不如基于域的分布式文件系统那么受欢迎。


基于域的 DFS 命名空间在 AD 中存储 DFS 的配置。这使得 DFS 更易于使用,并且在整个系统中更易于访问。



分布式文件系统的优势和局限性


DFS 技术通过在多个存储设备之间分发关键文件和数据库来提供文件生存能力。其中一些存储实体位于其它位置,也可以是基于云的,从而提供额外的灾难恢复支持。用户可以增强跨存储节点的数据移动。


如果文件服务器、文件存储应用程序和其他可能与 DFS/NFS 应用程序不兼容的存储协议发生更改,则可能会遇到困难。如果没有安全规定,则存在数据丢失的风险。此外,将数据从一个存储节点移动到另一个存储节点可能会导致数据丢失。

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