Metadata Management of a SAN-Based Linux Cluster File System

SAN 기반 리눅스 클러스터 파일 시스템을 위한 메타데이터 관리

  • Kim, Shin-Woo (Dept.of Computer Engineering, Dongguk University) ;
  • Park, Sung-Eun (Dept.of Computer Engineering, Dongguk University) ;
  • Lee, Yong-Kyu (Dept.of Computer Multi Media Engineering, Dongguk University) ;
  • Kim, Gyoung-Bae (Electronics and Telecommunications Research Institute) ;
  • Shin, Bum-Joo (Electronics and Telecommunications Research Institute)
  • 김신우 (동국대학교 컴퓨터공학과) ;
  • 박성은 (동국대학교 컴퓨터공학과) ;
  • 이용규 (동국대학교 컴퓨터멀티미디어공학과) ;
  • 김경배 (한국전자통신연구원) ;
  • 신범주 (한국전자통신연구원)
  • Published : 2001.12.01

Abstract

Recently, LINUX cluster file systems based on the storage area network (SAN) have been developed. In those systems, without using a central file server, multiple clients sharing the whole disk storage through Fibre Channel can freely access disk storage and act as file servers. Accordingly, they can offer advantages such as availability, load balancing, and scalability. In this paper, we describe metadata management schemes designed for a new SAN-based LINUX cluster file system. First, we present a new inode structure which is better than previous ones in disk block access time. Second, a new directory structure which uses extendible hashing is described. Third, we describe a novel scheme to manage free disk blocks, which is suitable for very large file systems. Finally, we present how we handle metadata journaling. Through performance evaluation, we show that our proposed schemes have better performance than previous ones.

최근 SAN 기반 리눅스 클러스터 파일 시스템들이 개발되고 있다. 이들은 중앙 파일 서버를 두지 않으며, 디스크를 공유하는 클라이언트들이 화이버 채널을 통하여 마치 파일 서버처럼 디스크에 자유롭게 접근할 수 있다. 따라서 이 시스템들은 유용성, 부하의 균형, 확장성 등에서 장점을 가질 수 있다. 이 논문에서는 새로운 SAN 기반 리눅스 클러스터 파일 시스템을 위해 설계된 메타데이터 관리 방법들에 대하여 기술한다. 먼저, 디스크 접근 시간에서 기본의 방법보다 우수한 새로운 inode의 구조를 설명하고, 확장 해싱을 사용하는 새로운 디렉토리 구조에 대하여 기술한다. 또한, 대규모의 파일 시스템에 적합한 새로운 빈 공간 관리 방법을 제안하고, 메타데이터의 저널링 방법에 대하여 소개한다. 그리고, 성능 평가를 통하여 제안된 방법들의 우수성을 보인다.

Keywords

References

  1. Thomas E. Anderson, et al., 'Serverless Network File Systems,' Proceedings of the 15th ACM Symposium on Operating Systems Principles, pp. 109-126, Copper Mountain Resort, Colorado, December, 1995 https://doi.org/10.1145/224056.224066
  2. Maurice J. Bach, The Design of the UNIX Operating System, Prentice-Hall, 1986
  3. Philip A. Bernstein and Eric Newcomer, Principles of Transaction Processing, Morgan Kaufmann Publishers, 1997
  4. Ronald Fagin, et al., 'Extendible Hashing-A Fast Access Method for Dynamic Files,' ACM Transactions on Database Systems, Vol.4, No.3, pp.315-344, September, 1979 https://doi.org/10.1145/320083.320092
  5. Clit Jurgens, 'Fibre Channel : A Connection to the Future,' IEEE Computer, Vol.28, No.8, pp.82-90, August, 1995 https://doi.org/10.1109/2.402088
  6. Edward K. Lee and Chandramohan A. Thekkath, 'Petal : Distributed Virtual Disks,' Proceedings of the 7th ACM International Conference on Architectural Support for Programming Languages and Operating Systems, pp.84-92, Cambridge, Massachusetts, October, 1996 https://doi.org/10.1145/237090.237157
  7. Kenneth W. Preslan, et al., 'A 64-bit, Shared Disk File System for Linux,' Proceedings of the 16th IEEE Mass Storage Systems Symposium, pp. 22-41, San Diego, California, March, 1999 https://doi.org/10.1109/MASS.1999.829973
  8. Kenneth W. Preslan., et al., 'Implementing Journaling in a Linux Shared Disk File System,' Proceedings of the 17th IEEE Mass Storage Systems Symposium, College Park, Maryland, March, pp.351-378, 2000
  9. Prashant J. Shenoy and Harrick M. Vin, 'Cello : A Disk Scheduling Framework for Next Generation Operating Systems,' Proceedings of the SIGMETRICS, Madison, Wisconsin, pp.44-55, 1998
  10. Andrew S. Tanenbaum, Computer Networks, Prentice-Hall, 1996
  11. Chandramohan A. Thekkath, Timothy Mann, and Edward K. Lee, 'Frangipani : A Scalable Distributed File System,' Proceedings of the 16th ACM Symposium on Operating Systems Principles, St. Malo, France, pp.224-237, October, 1997 https://doi.org/10.1145/269005.266694
  12. Stephen C. Tweedie, 'Journaling the Linux ext2fs File system,' Proceedings of the LinuxExpo'98, http://www.nondot.org/sabre//os/S3FileSystems/journal-design.pdf, 1998
  13. Randolph Y. Wang and Thomas E. Anderson, 'xFS : A Wide Area Mass Storage File System,' Proceedings of the 4th Workshop on Workstation Operating Systems, Napa, California, pp.71-78, October, 1993 https://doi.org/10.1109/WWOS.1993.348169
  14. 민병준, 'System Management,' 제1회 자료 저장 시스템 워크샵 발표집, 제주도, pp.106-126, 2000
  15. 신범주, 김경배, 김창수, 김명준, '네트워크 저장 장치를 위한 클러스터 파일 시스템 개발,' 정보처리학회지, 제8권 제4호, 2001
  16. 이강욱, 'IBM SAN의 기술동향,' 제1회 자료 저장 시스템 워크샵 발표집, pp.17-22, 2000
  17. 정대규, 'Compaq의 SAN과 NAS 솔루션,' 제1회 자료 저장 시스템 워크샵 발표집, 제주도, pp.23-40, 2000
  18. IBM DPSS-336950 Hard-Disk Spec. http://www.storage.ibm.com/hardsoft/diskdrdl/ultra/ul36lp.htm#Prodspecs