Lustre架构介绍的阅读笔记-基础知识

本文是在阅读Introduction to Lustre* Architecture的如下章节时的笔记。

• Lustre – Fast, Scalable Storage for HPC
• Lustre Scalable Storage
• Lustre Building Blocks
• Lustre Storage Scalability

Lustre software services are implemented entirely within the Linux kernel, as loadable modules.

Lustre作为Linux内核的模块，工作在内核态。
相对于其它存储软件，开发、调试、定位问题时，困难程度会大一些，对参与相关的业务的开发人员、运维人员的技能和经验有一定的要求。

A file in Lustre is comprised of a metadata inode object and one or more data objects.

在Lustre集群中，一个文件由一个元数据对象和多个数据对象组成。

Lustre is a client-server, parallel, distributed, network file system.

关键信息，如下：
CS模式，即客户端、服务端模式，由多个客户端和多个服务端组成。上层应用访问存储提供的服务时，需要集成客户端，通过客户端来访问存储服务器的实例。
并行，即多个应用、多个客户端可以和并行和存储服务器的实例通信，各个业务操作之间没有顺序的依赖。多个文件的访问操作、单个文件的不同部分的访问操作，均可以同时执行。
分布式系统，客户和存储服务器集群均可以水平扩容，具备分布式系统的优点和约束。
NFS，即网络文件系统，兼容POSIX规范。

Lustre separates metadata (inode) storage from block data storage (file content).

存储系统有三类职能：

• 管理职能，管理集群的元数据和配置参数。
  • 集群的元数据，比如集群中各节点，服务端节点、客户端节点，存储节点的容量等。
  • 配置参数，比如命名空间、容量等。
• 元数据服务，管理目录、文件的元数据。元比如：
  • 名称
  • 权限，比如uid/gid、UGO、ACL等
  • 属性，比如时间类的属性
    • crtime即文件的创建时间
    • ctime即文件的元数据的变更时间
    • mtime即文件的数据的变更时间
    • atime即文件的最近访问时间
  • 扩展属性
  • 数据的分布
• 数据存储服务，管理文件的数据，文件被切割为对象，分布在集群中的多个存储服务节点上。

由上述分工可知，对于目录、文件的元数据的操作，均可由元数据服务实施，无需管理职能和数据存储服务参与。

This is the key concept of Lustre’s
design – separate small, random, IOPS-intensive metadata traffic from the large, throughputintensive, streaming block IO.

Lustre的设计思路，将文件数据和文件元数据的访问操作隔离，由不同的组件处理。这两类数据有不同的访问特征。

• 文件元数据的访问，随机、量小、时延敏感、IOPS要求高。
• 文件数据的访问，流式、吞吐量敏感。

元数据服务和数据存储服务可以独立扩容，依据不同的业务场景配置不同的数量比例。

承担管理职能的服务，由MGS、MGT组成，MGS提供服务，MGT负责存储数据。
承担元数据服务的服务，由MDS、MDT组成，MDS提供服务，MDT负责存储数据。
承担数据存储服务的服务，由OSS、OST组成，OSS提供服务，OST负责存储数据。

Lustre的客户端，对客户应用提供兼容POSIX规范的API接口，因此客户应用无需改造即可访问存储在Lustre集群上的目录、文件。
Lustre的客户端，与存储服务端之间通信时

• 使用私有协议 LNet即Lustre Network protocol。
• 支持网络技术包括OPA/IB/Ethernet。

In order to ensure that failover is handled seamlessly, data modifications in Lustre are
asynchronous and transactional. The client software maintains a transaction log.

原文中的客户端，指的是部署在客户应用节点上的Lustre户端吗？

All Lustre server types (MGS, MDS and OSS) support failover.

Lustre集群中不存在单点故障，关键进程均有备份，遇到进程故障等现象时，均由后备接替服务，故障恢复时，实现客户应用无感知的效果。

MGT、MDT支持使用LDISKFS或者ZFS作为后端存储系统。
Lustre存储集群的技术规格项，如下：

• 条带的数量
• 条带的大小，包括最大值、最小值
• 对象大小，最大值
• 文件大小，最大值
• 文件系统的容量，最大值
• 单个目录支持的文件数量或者目录数量，最大值
• 文件系统内支持的文件数量，最大值
• 文件名的长度，最大长度
• 文件的全路径的长度，最大长度

上述技术规格项的具体取值和后端存储的类型有关系。