NFS和pNFS

一、NFS结构

传统的nfs结构包括：一个共享文件系统的服务器端、一个挂载文件系统的客户端。存储器位于服务器端。当客户端想访问存储器上的文件时，要经过网络连接到服务器端，进而访问到文件，即带内访问。这样会受到带宽等因素的干扰，使性能收到影响。NFS 的最新许可版本是 NFS version 4。

二、pNFS结构

NFS的下一个修改版本是version 4.1，包括一个扩展 Parallel NFS（pNFS）。它将普通 NFS 的优势和并行输入输出（I/O）的高传输率结合起来。它与NFS的区别在于，客户端、服务器均与存储器直接相连，客户端不必再通过服务器间接访问存储器了，即带外访问，再也不用收到带宽等因素的干扰，性能大大提高。

三、pNFS具体实现细节

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上图显示一个 pNFS 配置。左边是pNFS服务器。顶部是客户机节点。底部是数据仓库，也就是存储器。

下面介绍图中三个协议：

1. pNFS protocol：在服务器和客户端之间传递元数据（更正式的叫法为“布局”）。包括：文件写入位置、文件属性等。
2. storage access protocol：指定客户机访问数据仓库的方式。
3. control protocol：同步元数据服务器和数据服务器之间的状态。同步是对客户机隐藏的，比如重新组织介质上的文件。此外，NFSv4.1 并没有规定控制协议；因此它有多种形式，这在性能、成本和特性方面的竞争为供应商提供了灵活性。

四、pNFS的read操作

我们通过read操作来看pNFS具体是怎么实现数据传输的。

1. 客户机向服务器发送LOOKUP＋OPEN请求，服务器返回文件句柄和状态信息。
2. 客户机发送LAYOUTGET命令，服务器返回所需的文件元数据（布局）。
3. 客户机拿到元数据后，向存储器发送READ请求。
4. 客户机完成读操作后以LAYOUTRETURN表示操作结束。
5. 如果客户机拿到的元数据已经过时，服务器将发出CB_LAYOUTRECALL命令，表明该布局过时，必须清除或重新获取。

布局可以缓存到客户机上，从而提高性能。为了避免布局过期，服务器将回收不准确的布局，当回收发生时，每个与之相关的客户机必须停止I/O，重新从服务器获取布局或从普通的NFS访问文件。当服务器进行数据迁移等操作之前，必须执行回收。