Dateisystem zur konsistenten Verwaltung verteilter Dateibestände Was ist ein Global File System (GFS)?

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Ein Global File System sorgt für die konsistente Verwaltung verteilter Dateibestände und ermöglicht mehreren Rechnern den gleichzeitigen Zugriff auf einen gemeinsamen Speicherbereich. Die Daten können auf verschiedenen Speichersystemen, Servern oder Cloud-Instanzen abgelegt sein. Für Linux-Systeme gibt es das GFS/GFS2, ein von Red Hat betreutes Cluster-Dateisystem.

Der Begriff Global File System (GFS) wird sowohl als generelle Bezeichnung für ein Dateisystem zur konsistenten Verwaltung verteilter Dateibestände und zum gleichzeitigen Zugriff mehrerer Rechner auf einen gemeinsamen Speicherbereich als auch für die konkrete Red-Hat-Implementierung eines Cluster-Dateisystems für Linux-Rechner verwendet. Das GFS von Red Hat steht unter GNU General Public License. Es ist Teil des Linux-Kernels und wird in diesem Rahmen von Red Hat als treibende Kraft weiterentwickelt.

Generell sorgt ein Global File System für einen einheitlichen Namensraum (Namespace) und erlaubt konsistente Dateioperationen unabhängig vom physischen Speicherort der Dateien. Die Daten können auf verschiedenen Speichersystemen, Servern oder Cloud-Instanzen an unterschiedlichen Orten abgelegt sein. Das GFS spielt eine wichtige Rolle für Cluster- und (hybride) Cloud-Umgebungen. Es vereinfacht die Datenverwaltung und verbessert die Ausfallsicherheit. Anwendungen oder User, die über ein GFS auf Dateien zugreifen, verwenden die Dateien, als wären sie an einem physischen Ort gespeichert, auch wenn sie über mehrere Standorte verteilt abgelegt sind.

Abgrenzung der beiden Begriffe Global File System und Cluster-Dateisystem

Die beiden Begriffe Global File System und Cluster-Dateisystem (Cluster File System) werden aufgrund ihrer ähnlichen funktionalen Eigenschaften häufig synonym verwendet und verschwimmen in ihrer Bedeutung ineinander. Eine Abgrenzung der beiden Begriffe ist deshalb nur in einem begrenzten Rahmen möglich.

Der Begriff Cluster-Dateisystem wird in der Regel als Oberbegriff für Dateisysteme, die den gleichzeitigen Zugriff mehrerer Server (Clusterknoten) auf einen gemeinsamen, verteilten Speicherbereich ermöglichen, verwendet. Global File System fungiert als Bezeichnung für konkrete Implementierungen eines Cluster-Dateisystems wie das GFS von Red Hat für Linux-Systeme oder für Dateisystemlösungen, die generell standortübergreifend und global verteilt arbeiten.

Merkmale und typische Funktionen eines Global File System

Für den gleichzeitigen Zugriff mehrerer Rechner auf verteilte Datenbestände muss eine GFS bestimmte Merkmale besitzen und entsprechende Funktionen erfüllen. Typische Merkmale und Funktionen eines GFS sind:

• in großem Umfang skalierbar,

• Bereitstellung eines globalen Namensraums,

• Vermeidung von Konflikten bei parallelen Zugriffen und Sicherstellung der Konsistenz der verteilten Daten durch Implementierung von Sperrmechanismen (Locking) und Koordination von Dateisperren, Caches und Zugriffsrechten,

• Synchronisation der Metadaten,

• integrierte Mechanismen für Datenreplikationen und Fehlertoleranz,

• hochverfügbare Datenhaltung und Kompensation des Ausfalls einzelner Speicherknoten,

• Unterstützung verschiedener Protokolle und Schnittstellen für den Zugriff auf die Dateien,

• für hohen Datendurchsatz optimiert.

Typische Einsatzbereiche für ein Global File System

Ein Global File System ist prädestiniert für Einsatzszenarien, in denen ein gemeinsamer und konsistenter Zugriff auf große Datenmengen notwendig ist. Dazu gehören zum Beispiel das Speichern und Bereitstellen großer Datenmengen unstrukturierter Daten, Cloud-basierte Storage-Architekturen, Hochverfügbarkeitsinstallationen, Enterprise-Umgebungen, Virtualisierungsumgebungen oder High-Performance-Computing (HPC).

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