文件系统

文件系统是操作系统用于明确存储设备(常见的是磁盘,也有基于NAND Flash的固态硬盘)或分区上的文件的方法和数据结构;即在存储设备上组织文件的方法。操作系统中负责管理和存储文件信息的软件机构称为文件管理系统,简称文件系统。
文件系统由三部分组成:
文件系统的接口,对对象操纵和管理的软件集合,对象及属性。
从系统角度来看,文件系统是对文件存储设备的空间进行组织和分配,负责文件存储并对存入的文件进行保护和检索的系统。具体地说,它负责为用户建立文件,存入、读出、修改、转储文件,控制文件的存取,当用户不再使用时撤销文件等。

TFS(Taobao FileSystem)是一个高可扩展、高可用、高性能、面向互联网服务的分布式文件系统,其设计目标是支持海量的非结构化数据。 目前,国内自主研发的文件系统可谓凤毛麟角。淘宝在这一领域做了有效的探索和实践,Taobao File System(TFS)作为淘宝内部使用的分布式文件系统,针对海量小文件的随机读写访问性能做了特殊优化,承载着淘宝主站所有图片、商品描述等数据存储。 文章首先概括了TFS的特点:最近,淘宝核心系统团队工程师楚材(李震)在其官方博客上撰文(《TFS简介》,以下简称文章)简要介绍了TFS系统的基本情况,引起了社区的关注。 完全扁平化的数据组织结构,抛弃了传统文件系统的目录结构。 在块设备基础上建立自有的文件系统,减少EXT3等文件系统数据碎片带来的性能损耗。 单进程管理单块磁盘的方式,摒除RAID5机制。 带有HA机制的中央控制节点,在安全稳定和性能复杂度之间取得平衡。 尽量缩减元数据大小,将元数据全部加载入内存,提升访问速度。 跨机架和IDC的负载均衡和冗余安全策略。 完全平滑扩容。 当前,TFS在淘宝的应用规模达到“数百台PCServer,PB级数据量,百亿数据级别”,对于其性能参数,楚材透漏: TFS在淘宝的部署环境中前端有两层缓冲,到达TFS系统的请求非常离散,所以TFS内部是没有任何数据的内存缓冲的,包括传统文件系统的内存缓冲也不存在......基本上我们可以达到单块磁盘随机IOPS(即I/O per second)理论最大值的60%左右,整机的输出随盘数增加而线性增加。 TFS的逻辑架构图1如下所示: 图1. TFS逻辑架构图(来源:淘宝核心系统团队博客) 楚材结合架构图做了进一步说明: TFS尚未对最终用户提供传统文件系统API,需要通过TFSClient进行接口访问,现有JAVA、JNI、C、PHP的客户端 TFS的NameServer作为中心控制节点,监控所有数据节点的运行状况,负责读写调度的负载均衡,同时管理一级元数据用来帮助客户端定位需要访问的数据节点 TFS的DataServer作为数据节点,负责数据实际发生的负载均衡和数据冗余,同时管理二级元数据帮助客户端获取真实的业务数据。 标签:分布式  阿里巴巴
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