JP2017519258A - ワイド・エリア・ネットワーク上で同等の名前空間レプリカを用いる地理的に分散したファイルシステム - Google Patents
ワイド・エリア・ネットワーク上で同等の名前空間レプリカを用いる地理的に分散したファイルシステム Download PDFInfo
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- G06F16/178—Techniques for file synchronisation in file systems
Abstract
Description
1.クライアントから要求(例えば、RPC)を受信し、
2.そのメモリ状態に直ちに更新を適用し、
3.共有の永続的記憶装置106(1つ以上のハード・ドライブを含むネットワーク接続ストレージ(NAS)のようなもの)にジャーナルとして更新を書き込み、成功の通知をクライアントに返す。
スタンバイ名前ノード104は、今や、自身の状態を更新することによりアクティブ名前ノード102との首尾一貫性を維持しなければならない。その目的のためにスタンバイ名前ノード104は、
4.トランザクション・ジャーナル106からジャーナル・トランザクションを読み出し、
5.自身の状態を更新する。
a)各ノードがその名前空間のレプリカを修正することについて許可されている。
b)ある名前空間のレプリカに対する更新は、名前レプリカが複数のノードにわたって互いに一貫性を保つよう、他のノード上の名前空間のレプリカに伝搬されなければならない。
I.ローカル・エリア・ネットワーク(LAN)上の分散ファイルシステム
1.同一のクライアントが(例えば障害、意図的な中断により、又は、負荷平衡の目的のために)、より古い名前空間状態を有する新たなCノードに切り替わる。
2.あるクライアントが、他のクライアントによって見られる必要のある名前空間を修正する。
・brID・・・ブロック複製器であると思われるCノードのid
・brAge・・・提案するCノードのGSN
<連続的なブロックID生成器>
1.ChooseTargets()が、複製ポリシーに従い、利用可能な生存中のデータノードの中において、ブロックレプリカのための見込み位置を適切に選択する。
2.まだブロックIDが定義されていない新たに割り当てられたブロック(位置)と、生成スタンプとが調整エンジンに提案として提出される。同意が到着すると、各Cノードは、そのブロックに次のブロックID及び次の生成スタンプを割り当て、その後、名前空間に対してそれを引き渡す。
1.オンラインに戻ったCノードが起動し、プロポーザとしてクラスタに参加する。ただし、段階3まで、ラーナー能力はミュートされた状態となる。
a.他のノードと関連するグローバルなヒストリーの中での自身の状態を検査する。
2.もしその状態が実質的に他のノードから遅れていたら、これは設定可能な閾値により決定されることであるが、それは、アクティブなヘルパーノードのうちの選択された1つからより最近のチェックポイントをダウンロードするであろう。選択されたヘルパーノードは、チェックポイントの生成の時点におけるヒストリーの状態に対応するcheckpointGSNを提供する。
3.そのチェックポイントがダウンロードされるとき、(必要であれば)オンラインに戻ったCノードは、同意リカバリ提案(ARP)と呼ばれるその最初の提案を調整エンジン208に対して提出し、ラーナーの役割を引き受ける。
a.オンラインに戻ったCノードは、オフラインとなったときにそれが取り損ねた同意の学習を、checkpointGSN+1から開始することができる。
4.オンラインに戻ったCノードが自身の最初のARP同意に達するとき、追いつきプロセスは完了したと看做される。新たにオンラインに戻ったCノードは今や、アクセプタの役割を引き受けることができ、完全に機能するクラスタの参加者となり、調整エンジン208からさらなる同意を受信し、調整エンジン208に対して提案を提出する。
5.そうするために、新たにオンラインに戻ったCノードは、そのRPCサーバを初期化し、データノードに対して自身を登録及びブロック報告のために利用可能とする。報告を処理し、セーフモードを離れた後、Cノードは、クラスタの他のCノードと対等の立場でクライアントの要求の受け付けを開始できる。
II ワイド・エリア・ネットワーク(WAN)上の分散ファイルシステム
<アーキテクチャの概要>
ファイルを生成し読み出すためのワークフロー
<ファイルを生成すること>
<ファイルの読み出し>
<外国ブロックの管理>
<外国ブロックの複製>
<外国レプリカの報告>
1.自国のブロックレプリカの数がデータセンターのための完全な複製に到達するとき。
2.例えば、そのレプリカを格納しているデータノードのすべて(3つ又はしかしながら多く)が死に、又は、さもなければデータアクセス要求に対するサービスが利用不能になるときに発生し得るような、自国のブロックレプリカの数が0にまで減らされるという事態に至ったとき。
<外国レプリカの転送>
<自国のブロック複製器>
<データノード登録を調整すること>
<外国データノードの記述子>
・自国のノードと区別するための外国データノードマーカー
・それ自身の(それにとって自国の)データセンター内で知られているものとしてのそのデータノードの状態は、生、死、又は退役として特徴付けられ得る。データノードの状態は、ジオノードにとって、(経路方式の複製のためではなく)外国ブロック複製のためにターゲットとなる外国データノードを選択するときを知るために重要である。死んだ、退役した、又は退役しつつあるノードは、複製のターゲットとして使用されるべきでないからである。これは、自国のジオノードに対して新たに登録する外国データノードの「退役」状態とは異なることに注意が必要である。
・外国データノードには、無限の鼓動満了間隔が設定される。外国のデータノードは、それら自身のデータセンターの外にあるジオノードと直接通信する(例えば、それに対して要求を発行する)ことを期待されず、また、そのように構成されていないからである。
<外国ブロックの報告>
ここで、<hash-report>は、ブロック報告のハッシュ(例えばMD5)を含む。
<ジオノードの起動>
<外国の状態の回復>
<リースのリカバリ>
<リースの管理>
<LANリース及びCノード>
1)もし、分析されたファイルのすべてのブロックが完全であれば、完了の提案(CompleteProposal)が発行され得、それにより、Cノードは、調整された態様でそのファイルを単に閉じることができる。
2)もし分析されたファイルのブロックが完全でなく、ブロック・レプリカ・リカバリが必要であれば、リカバリブロック提案(RecoverBlockProposal)が発行され得る。
1)ユニークなリカバリIDである新たなGSNを生成し、
2)ジャーナルにリースの再割り当てについての記録を書き込み、
3)最新のブロックの状態をリカバリ中(UNDER_RECOVERY)状態に変更し、
4)そのブロックをリカバリ対象(to-be-recovered)のキューに加える。
<ジオノード:WANでのリース>
1.もしそのファイルのブロックが外国位置のみを有しているならば、ジオノードは、ブロックのリカバリの初期化(InitializeBlockRecovery)を行わない。
2.もしそのブロックが自国位置のみを有しているならば、ジオノードは、リカバリがレプリカを有しているデータセンター上で実行されることを確実にするため、ブロックのリカバリの初期化(InitializeBlockRecovery)を行わなければならない。
3.もしそのブロックが外国と自国の位置の両方を有しているならば、ブロックのリカバリ(RecoverBlock)に対する提案を提出したDC中のジオノードが、ブロックのリカバリの初期化(InitializeBlockRecovery)を行わなければならない。
4.もしそのブロックがレプリカを有していなければ、ブロックのリカバリの初期化(InitializeBlockRecovery)は、生きているデータノードの中からランダムに選ばれたものに対してスケジュールされる。これは、ブロックのリカバリ(RecoverBlock)に対する提案を提出したDCに属するジオノード上で実行される。
<非対称のブロック複製>
<選択的なデータ複製>
− ディレクトリは、すべてのデータセンターから複製され、アクセス可能である。
− ディレクトリは、すべてのデータセンターから複製され、読み出され得るが、所定のサイトでのみ書き込み可能である。
− ディレクトリは、いくつかのデータセンター上で複製されるが、他のデータセンターへは決して複製されない。
− ディレクトリは、1つのデータセンター上でのみ複製され、見ることができる。
<WANクラスター上での役割、災害耐性>
Claims (43)
- 単一の地理的に分散したファイルシステムを実行するように構成された計算装置を含むノードのクラスターであって、
第1のデータセンターと、
前記第1のデータセンターとは地理的に離れており、かつ、ワイド・エリア・ネットワーク上で前記第1のデータセンターと結合された第2のデータセンターと、
調整エンジンプロセスとを備え、
前記第1のデータセンターは、
それぞれクライアントファイルのデータブロックを格納するように構成された複数の第1のデータノードと、
それぞれ前記クラスターの名前空間の状態を更新するように構成された複数の第1の名前ノードとを有し、
前記第2のデータセンターは、
それぞれクライアントファイルのデータブロックを格納するように構成された複数の第2のデータノードと、
それぞれ前記クラスターの前記名前空間の前記状態を更新するように構成された複数の第2の名前ノードとを有し、
前記複数の第1及び第2の名前ノードは、前記複数の第1及び第2のデータノードに書き込まれたデータブロックに応答して、前記名前空間の前記状態を更新するように構成され、
前記調整エンジンプロセスは、前記複数の第1の名前ノード及び前記第2の名前ノードに広がり、前記名前空間の前記状態が前記クラスターの前記第1及び第2のデータセンターにわたって首尾一貫した状態に維持されるよう前記複数の第1及び第2の名前ノードによって格納される前記名前空間の前記状態に対する更新を調整するように構成される
クラスター。 - 前記複数の第1の名前ノードのそれぞれは、前記第1のデータセンター内の1以上の他の前記第1の名前ノードもまた前記名前空間の前記状態を更新しているのと同時に、前記名前空間の前記状態を更新するように構成される
請求項1に記載のクラスター。 - 前記複数の第2の名前ノードのそれぞれは、前記第2のデータセンター内の1以上の他の前記第2の名前ノードもまた前記名前空間の前記状態を更新しているのと同時に、前記名前空間の前記状態を更新するように構成される
請求項1に記載のクラスター。 - 前記第1のデータセンター内の前記複数の第1の名前ノードは、前記第2のデータセンター内の前記複数の第2の名前ノードのいくつかもまた前記名前空間の前記状態を更新しているのと同時に、前記名前空間の前記状態を更新するように構成される
請求項1に記載のクラスター。 - 前記第2のデータセンター内の前記複数の第2の名前ノードは、前記第1のデータセンター内の前記複数の第1の名前ノードのいくつかもまた前記名前空間の前記状態を更新しているのと同時に、前記名前空間の前記状態を更新するように構成される
請求項1に記載のクラスター。 - 前記複数の第1のデータノードのそれぞれは、前記第1のデータセンター内の前記複数の第1の名前ノードとのみ通信するよう構成され、
前記複数の第2のデータノードのそれぞれは、前記第2のデータセンター内の前記複数の第2の名前ノードとのみ通信するよう構成される
請求項1に記載のクラスター。 - 前記調整エンジンプロセスは、前記第1及び第2の複数の名前ノードから前記名前空間の前記状態を更新することについての提案を受信し、呼応して、前記複数の第1及び第2の名前ノードがそれぞれ格納している前記名前空間の状態を更新する順序を特定する順序付けられた同意のセットを生成するよう構成される
請求項1に記載のクラスター。 - 前記複数の第1の名前ノード及び前記複数の第2の名前ノードは、前記調整エンジンプロセスから前記順序付けられた同意のセットが受信されるまで、前記名前空間の前記状態に対する更新を遅延させる
請求項7に記載のクラスター。 - 前記調整エンジンプロセスは、前記第1及び第2の名前ノードのうちの1以上の障害、又は、前記第1及び第2のデータノードのうちの1以上の障害の際に、前記名前空間の前記状態を首尾一貫した状態に維持するように構成される
請求項1に記載のクラスター。 - 前記調整エンジンプロセスは、前記第1及び第2のデータセンターの障害の際に、前記名前空間の前記状態を首尾一貫した状態に維持するように構成される
請求項1に記載のクラスター。 - 前記単一の地理的に分散したファイルシステムは、ハドゥープ分散ファイルシステム(HDFS)の1バージョンを含む
請求項1に記載のクラスター。 - 前記第1のデータセンターのクライアントによって書かれたファイルの複数のデータブロックの少なくともいくつかのレプリカは、前記第2のデータセンター内の前記複数の第2のデータノードのうちの選択された1つに格納され、
前記第2のデータセンターによって書かれたクライアントのファイルの複数のデータブロックの少なくともいくつかのレプリカは、前記第1のデータセンター内の前記複数の第1のデータノードのうちの選択された1つに格納される
請求項1に記載のクラスター。 - 前記第1のデータセンターの前記複数の第1のデータノードのそれぞれは、選択された複数のデータブロックを、前記ワイド・エリア・ネットワーク上で、前記第2のデータセンターの前記複数の第2のデータノードのうちの選択された1つに対して非同期に送信するよう構成される
請求項1に記載のクラスター。 - 前記選択された複数のデータブロックは、前記選択された複数のデータブロックの所定数のレプリカが前記第1のデータセンター内の前記複数の第1のデータノードのうちの選択された1つに格納された後、前記第1のデータセンターから前記第2のデータセンターに送信される
請求項13に記載のクラスター。 - 前記複数の第1の名前ノードのうちの少なくともいくつかは、前記複数の第2の名前ノードによる消費のために、前記複数の第1のデータノード内に格納されるすべてのデータブロックのリストを含むブロック報告を生成するよう構成され、
前記複数の第2の名前ノードのうちの少なくともいくつかは、前記複数の第1の名前ノードによる消費のために、前記複数の第2のデータノード内に格納されるすべてのデータブロックのリストを含むブロック報告を生成するよう構成される
請求項1に記載のクラスター。 - 生成された前記ブロック報告は、ブロック報告ファイルとして前記ファイルシステムに書き込まれ、
前記第1及び第2のデータセンター内の前記第1及び第2の名前ノードは、前記ファイルシステムから前記ブロック報告ファイルを周期的に読み出し、対応してそれぞれに格納される前記名前空間の状態を更新するよう構成される
請求項15に記載のクラスター。 - 前記複数の第1の名前ノード及び前記複数の第1のデータノードは、前記第1のデータセンターのクライアントファイルのデータブロックの書き込みを、前記クライアントファイルの前記データブロックのいくつかが、前記ワイド・エリア・ネットワーク上で前記第2のデータセンターに送信される前に完了するように構成される
請求項1に記載のクラスター。 - 前記複数の第1の名前ノード及び前記複数の第1のデータノードは、クライアントファイルの複数のデータブロックが前記第1のデータセンター内で第1の所定のかつ選択可能な回数複製されることとなるように構成され、
前記複数の第2の名前ノード及び前記複数の第2のデータノードは、前記クライアントファイルの前記複数のデータブロックが前記第2のデータセンター内で第2の所定のかつ選択可能な回数複製されることとなるように構成される
請求項1に記載のクラスター。 - 前記第1の所定のかつ選択可能な回数は、前記第2の所定のかつ選択可能な回数と同じである
請求項18に記載のクラスター。 - 前記第1の所定のかつ選択可能な回数は、前記第2の所定のかつ選択可能な回数とは異なる
請求項18に記載のクラスター。 - 前記調整エンジンプロセスは、前記第1及び第2の複数の名前ノードのそれぞれの中で動作するよう構成される
請求項1に記載のクラスター。 - メタデータ及びファイルシステムのデータは、第1及び第2のデータセンターにわたって複製される
請求項1に記載のクラスター。 - ワイド・エリア・ネットワーク上に広がる単一の分散ファイルシステムと、複数の第1の名前ノード及び複数のクライアントファイルの複数のデータブロックを格納するように構成された複数の第1のデータノードを含む第1のデータセンター、並びに、地理的に離れ、かつ、複数の第2の名前ノード及び複数のクライアントファイルの複数のデータブロックを格納するように構成された複数の第2のデータノードを含む第2のデータセンターを含むクラスターとを確立すること、
前記複数の第1の名前ノードのそれぞれの中に、及び、前記複数の第2の名前ノードのそれぞれの中に、前記クラスタの名前空間の状態を格納すること、
前記複数の第1及び第2のデータノードに複数のデータブロックが書き込まれたことに応答して、前記複数の第1の名前ノード及び前記第2の名前ノードの中に格納される前記名前空間の状態を更新すること、及び、
前記複数の第1の名前ノード内に格納され、かつ、前記複数の第2の名前ノード内に格納される前記名前空間の前記状態に対する更新を、前記名前空間の前記状態が前記クラスターの前記第1及び第2のデータセンターにわたって首尾一貫した状態を維持するよう調整すること
を含むコンピュータに実装された方法。 - 前記複数の第1の名前ノード内に格納される前記名前空間の前記状態を更新することは、前記名前空間の前記状態を更新するよう構成された前記複数の第1の名前ノードのそれぞれを用いて、前記第1のデータセンター内の1以上の他の前記第1の名前ノードもまた前記名前空間の前記状態を更新する間に実行される
請求項23に記載のコンピュータに実装された方法。 - 前記複数の第2の名前ノード内に格納される前記名前空間の前記状態を更新することは、前記名前空間の前記状態を更新するよう構成された前記複数の第2の名前ノードのそれぞれを用いて、前記第2のデータセンター内の1以上の他の前記第2の名前ノードもまた前記名前空間の前記状態を更新する間に実行される
請求項23に記載のコンピュータに実装された方法。 - 前記複数の第1の名前ノードに格納される前記名前空間の前記状態を更新することは、前記複数の第2の名前ノード内に格納される前記名前空間の前記状態を更新している間に実行される
請求項23に記載のコンピュータに実装された方法。 - 前記複数の第1のデータノードのそれぞれが前記第1のデータセンター内の前記複数の第1の名前ノードとのみ通信することを可能にすること、及び
前記複数の第2のデータノードのそれぞれが前記第2のデータセンター内の前記複数の第2の名前ノードとのみ通信することを可能にすること
をさらに含む請求項23に記載のコンピュータに実装された方法。 - 調整エンジンプロセスによって、前記名前空間の前記状態を更新することについての前記第1及び第2の複数の名前ノードからの提案を受信すること、及び、
呼応して、前記複数の第1及び第2の名前の度がそれぞれに格納している前記名前空間の状態を更新する順序を特定する順序付けられた同意のセットを生成すること
をさらに含む請求項23に記載のコンピュータに実装された方法。 - 前記複数の第1及び第2の名前ノードが、前記調整エンジンプロセスから前記順序付けられた同意のセットが受信されるまで、前記名前空間の前記状態に対する更新を行うことを遅延させること
をさらに含む請求項28に記載のコンピュータに実装された方法。 - 前記調整エンジンプロセスが、前記複数の第1及び第2の名前ノードのうちの1以上の障害又は前記複数の第1及び第2のデータノードのうちの1以上の障害の際に、前記名前空間の前記状態を首尾一貫した状態に維持すること
をさらに含む請求項23に記載のコンピュータに実装された方法。 - 前記調整エンジンプロセスが、前記第1及び第2のデータセンターの障害の際に、前記名前空間の前記状態を首尾一貫した状態に維持すること
をさらに含む請求項23に記載のコンピュータに実装された方法。 - 前記分散ファイルシステムは、ハドゥープ分散ファイルシステム(HDFS)の1バージョンを含む
請求項23に記載のコンピュータに実装された方法。 - 前記第1のデータセンターのクライアントのファイルの複数のデータブロックの少なくともいくつかのレプリカを、前記第2のデータセンター内の前記複数の第2のデータノードのうちの選択された1つに格納すること、及び、
前記第2のデータセンターのクライアントのファイルの複数のデータブロックの少なくともいくつかのレプリカを、前記第1のデータセンター内の前記複数の第1のデータノードのうちの選択された1つに格納すること
をさらに含む請求項23に記載のコンピュータに実装された方法。 - 前記第1のデータセンターの前記複数の第1のデータノードのそれぞれにより、選択された複数のデータブロックを、前記ワイド・エリア・ネットワーク上で、前記第2のデータセンターの前記複数の第2のデータノードのうちの選択された1つに対して送信すること
をさらに含む請求項23に記載のコンピュータに実装された方法。 - 前記選択された複数のデータブロックを、前記選択された複数のデータブロックの所定数のレプリカが前記第1のデータセンター内の前記複数の第1のデータノードのうちの選択された1つに格納された後、前記第1のデータセンターから前記第2のデータセンターに送信すること
をさらに含む請求項23に記載のコンピュータに実装された方法。 - 前記複数の第1の名前ノードのうちの少なくともいくつかにより、前記複数の第2の名前ノードによる消費のために、前記複数の第1のデータノード内に格納されるすべてのデータブロックのリストを含むブロック報告を生成すること、及び、
前記複数の第2の名前ノードのうちの少なくともいくつかにより、前記複数の第1の名前ノードによる消費のために、前記複数の第2のデータノード内に格納されるすべてのデータブロックのリストを含むブロック報告を生成すること
をさらに含む請求項23に記載のコンピュータに実装された方法。 - 生成された前記ブロック報告は、ブロック報告ファイルとして前記ファイルシステムに書き込むこと、及び、
前記第1及び第2のデータセンター内の前記第1及び第2の名前ノードのそれぞれにより、前記ファイルシステムから前記ブロック報告ファイルを周期的に読み出すこと
をさらに含む請求項36に記載のコンピュータに実装された方法。 - 前記複数の第1の名前ノード及び前記複数の第1のデータノードが、前記第1のデータセンターのクライアントファイルのデータブロックの書き込みを、前記クライアントファイルの前記データブロックのいくつかを、前記ワイド・エリア・ネットワーク上で前記第2のデータセンターに対して送信する前に完了すること
をさらに含む請求項23に記載のコンピュータに実装された方法。 - 前記複数の第1の名前ノード及び前記複数の第1のデータノードが、クライアントファイルの複数のデータブロックが前記第1のデータセンター内で第1の所定のかつ選択可能な回数複製されるようにすること、及び、
前記複数の第2の名前ノード及び前記複数の第2のデータノードは、前記クライアントファイルの前記複数のデータブロックが前記第2のデータセンター内で第2の所定のかつ選択可能な回数複製されるようにすること
をさらに含む請求項23に記載のコンピュータに実装された方法。 - 前記第1の所定のかつ選択可能な回数は、前記第2の所定のかつ選択可能な回数と同じである
請求項39に記載のコンピュータに実装された方法。 - 前記第1の所定のかつ選択可能な回数は、前記第2の所定のかつ選択可能な回数とは異なる
請求項39に記載のコンピュータに実装された方法。 - 前記第1及び第2の複数の名前ノードのそれぞれの中で調整エンジンプロセスを実行すること
をさらに含む請求項23に記載のコンピュータに実装された方法。 - メタデータ及びファイルシステムのデータを、第1及び第2のデータセンターにわたって複製すること
をさらに含む請求項23に記載のコンピュータに実装された方法。
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