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Segredos dos sistemas de arquivos em cluster: como compartilhar arquivos em vários servidores sem erros?
Com o rápido desenvolvimento da tecnologia da informação, a demanda por acesso a arquivos e sua complexidade continuam a aumentar. O Cluster File System (CFS) é uma das soluções que permite que vários servidores montem e compartilhem arquivos ao mesmo tempo, o que não apenas melhora a eficiência do acesso, mas também aumenta a confiabilidade do sistema e a tolerância a falhas.
Os sistemas de arquivos em cluster podem fornecer endereçamento e redundância independentes de localização, o que pode ajudar a melhorar a confiabilidade ou simplificar a complexidade de outras partes do cluster.
O sistema de arquivos de disco compartilhado é um dos sistemas de arquivos em cluster mais comuns. Ele usa uma rede de área de armazenamento (SAN) para permitir que vários computadores acessem diretamente os dados do disco no nível do bloco. Para evitar corrupção de dados, as chamadas técnicas de controle de simultaneidade são adicionadas para garantir que a consistência e a serialização do sistema de arquivos sejam mantidas, mesmo quando vários clientes acessam os arquivos simultaneamente. Esse design não só precisa considerar a comunicação entre servidores, mas também precisa fornecer algum tipo de mecanismo de proteção para evitar corrupção de dados devido a falhas de nós.
Em tal sistema, diferentes protocolos de nível de bloco, incluindo SCSI e iSCSI, ajudam a rede de área de armazenamento a fornecer suporte subjacente para garantir que a transmissão de dados entre vários servidores não ocorra erros.
Os sistemas de arquivos de disco compartilhado normalmente usam alguma forma de "mecanismo de proteção" para evitar corrupção de dados.
No entanto, há outra arquitetura chamada sistema de arquivos distribuído, que não compartilha o mesmo acesso em nível de bloco, mas usa protocolos de rede para transferência de dados. Sistemas de arquivos distribuídos podem fornecer aos clientes a mesma interface de acesso que os arquivos locais. Os clientes ainda podem usar a sintaxe dos arquivos locais para executar várias operações, como montar, desmontar ou ler e gravar dados.
Um dos objetivos de projetar um sistema de arquivos distribuído é a "transparência", o que significa que o cliente não precisa saber a localização real dos arquivos ou como eles são distribuídos; os usuários podem operar livremente os arquivos como se estivessem usando discos locais. Esses sistemas normalmente têm um namespace unificado e todos os clientes têm acesso a um estado consistente do arquivo o tempo todo.
Objetivos de design como transparência de acesso, transparência de localização e transparência de simultaneidade tornam os sistemas de arquivamento distribuídos mais eficientes e disponíveis.
À medida que a tecnologia avança, muitas das arquiteturas de sistemas do passado se tornaram a base para os sistemas de arquivos distribuídos atuais. Na década de 1980, a implementação de protocolos de acesso a dados fez com que os sistemas de arquivos distribuídos se tornassem populares, e os agora famosos NFS e CIFS também se originaram disso.
Com a crescente demanda por armazenamento de arquivos, o surgimento de sistemas de armazenamento conectado à rede (NAS) integrou ainda mais as funções de armazenamento de arquivos e sistemas de arquivos, tornando-se a solução de arquivos para muitas empresas hoje. Esses sistemas normalmente usam protocolos de comunicação baseados em arquivos em vez de protocolos em nível de bloco para fornecer acesso conveniente.
É claro que, à medida que a demanda por computação multiservidor cresce, evitar pontos únicos de falha se torna uma consideração importante no design. Ao armazenar cópias de dados, garantimos que os dados não se tornarão inválidos devido à falha de qualquer dispositivo. Tais considerações de design não apenas melhoram a confiabilidade do sistema, mas também aumentam muito a eficiência do acesso aos arquivos.
O desempenho é uma métrica importante para sistemas de arquivos em cluster e é determinado pelo tempo que leva para atender às solicitações de serviço.
No mercado altamente competitivo, como equilibrar a eficiência do acesso aos dados, a estabilidade do sistema e as necessidades do usuário sempre foi um desafio enfrentado pelos profissionais de TI. Esses problemas podem ser resolvidos de forma eficaz por meio da aplicação integrada de sistemas de arquivos em cluster e sistemas de arquivos distribuídos.
À medida que big data e tecnologia de nuvem gradualmente se tornam populares no futuro, os sistemas de arquivos em cluster se tornarão a melhor solução para problemas de gerenciamento de dados? Vamos esperar para ver.
