TW561358B - File switch and switched file system - Google Patents

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TW561358B
TW561358B TW091100232A TW91100232A TW561358B TW 561358 B TW561358 B TW 561358B TW 091100232 A TW091100232 A TW 091100232A TW 91100232 A TW91100232 A TW 91100232A TW 561358 B TW561358 B TW 561358B
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switch
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Vladimir I Miloushev
Peter A Nickolov
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Force Corp Z
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Description

561358 A7 ____B7_ 五、發明説明（1 ) 發明之技術眢景 本專利申請案係根據2001年1月1 1曰所提申 之名為"槽案交換機及交換式檔案系統（FMeswitCh and Switched File System)"的美國專利申請案號 60/261,1 5 3請求主張優先權，該美國案的發明内 容將以參考方式併入本發明來說明。 發明之技術领斑 本發明係大致有關儲存網路的技術領域，且更 確切來說，本發明係有關檔案交換機以及交換式檔 案系統。 相關技藝之說明 因著電腦網路連結的誕生，對儲存體進行存取 的技術已成為大部分重要網路應用程式中應該具備 的技術。原因很簡單：因為網路的目的在於分享資 料以及内容，並且大部分值得共用的資料均為儲存 體的形式。 儘管儲存應用程式在網路中所扮演的角色相當 重要，但直到最近，它們的有效性已經因著網路的 不足頻寬而受到限制。即使是以每秒1 〇〇百萬位 元（Mbps)的速度（現存區域網路中最普遍的最高速 度’即所謂的高速乙太網路），透過網路存取資料 都會比從局部附接電腦的硬碟讀取資料慢上數倍。 4 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) Α4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ·、?τ— 561358 A7 B7 五、發明説明（2 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 於此’以歷史觀點來說，大部分由網路式連結電腦 (工作站或應用程式伺服器-往往稱為"客戶")所 存取的資料已經常駐在局部儲存體中，並且僅有必 須要共用的資料才會常駐在網路伺服器中。 然而，十億位元（Gigabit)網路技術的採用目前 正使遊戲規則改變。單一十億位元（Gigab⑴乙太 網路或光纖（FibreChannel)連結能夠於高達每秒 240百萬位元組（MB/s)的聚合率來傳輸資料，該聚 合率比大部分局部附接儲存裝置的效能高得多。這 表示在十億位元（Gigabit)網路中，可以透過網路 以相當高於區域儲存體的速度來存取資料。因此， 人們現在已經到達了基本趨勢的開端，其中大部分 有效的資料都已經被移往網路。 嫌存_技 月&夠在網路上儲存百萬位元元組之資料且使該 資料能讓數以千萬計的使用者進行存取的能力是相 當具有吸引力的。同時，產生能夠充分地處理該等 資訊並使用負載的儲存體與網路系統並不是一件簡 單的任務。因此，儲存網路連結—處理設計、建 構以及管理該等系統的規則·已經快速地被視為 電腦網路連結技術獨一種分別且專業的領域技術。 儲存網路連結技術的採用可以於pennWe丨丨 Corp.於1998年2月份出版之由|nf〇St〇r雜誌的 本紙張尺度適用中國國家標準（CNs) A4規格（210X297公楚） 561358 A7 B7 五、發明説明（3 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
Michael Peterson 所撰寫的"Introducing Storage Area Networks"、以及於 2000 年 1 月份由 McGraw-Hill 所出版之書籍編號為 ISBN0072120509 之由 Marc Farley 所撰寫的 "Building Storeage Networks"文章中說明。為了能 清楚的暸解儲存網路架構，請參見由 Auspex Systems, Inc.所 出版的"Auspex Storage Architecture Guide" 2001 年第二版。為了要更清 楚的瞭解此領域技術與其商業上的蘊含，並且與目 前技術進行比較，請參看由Da in Rausch er Wesse Is Equity Capital Markets 所出版之由 Robert M. Montague等人於2001年7月 26曰所撰寫的 "System Area Networks : The Next Generation of Scale in the Data Center〃文章。 儲存網路連結的重要展望在於提供可以使地理 上分散使用者能夠共用龐大資訊與内容的網路系 統。為了達成此項展望，雖然相較於公共電話系統 來說，儲存網路系統可提供高程度的可用性，該系 統同時必須是可以進行相當程度縮放的。此外，必 須要能設計出一種此等規模的系統，以使它可以有 效地受到管理。 大致上來說，有二種清楚的方法可以對網路提 供儲存服務："網路磁碟〃以及"網路檔案"。在第一 種方法中，將給予網路客戶對"原始（raw)"儲存資 6 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 561358 A7 __B7_ 五、發明説明（4 )
源的存取權，該資源可稱為固定大小的資料方塊陣 列。在第二種方法中，將提供客戶一種用以存取檔 案系統服務的協定，例如NFS以及CIFS。NFS協 定係詳述於網際網路工程任務編組（The Internet Engineering Task Force、IETF)於 1995 年 6 月所 出版之由Β· Callaghan等人所發表之"NFS Version 3 Protocol Specification" (RFC 1813)—文中。CIFS 協定則詳述於儲存網路連結工業協會（Storage Networking Industry Association、SNIA)於 2001 年3月所出版之由Jim Norton等人所發表之"CIFS Protocol Version CIFS-Spec0.9"的文章中。該等協 定可典型地提供安全性、階層目錄、產生、開啟以 及關閉個別命名檔案的能力、並且可存取該等檔案 中的資料。再大部分的系統中，客戶可以將各個檔 案視為分別、可延伸的位元組陣列。檔案存取協定 同樣地可提供多個客戶對相同檔案進行並行存取的 能力。 "網路磁碟〃方法是儲存網路連結架構的基礎， 該架構稱為SAN (Storage Area Networks、儲存區 域網路），而"網路檔案〃方法則是數種架構的核心 所在，該等架構包括 NAS (Network Attached Stmage、網路附接儲存體）以及分散式檔案系統。 目前，並沒有任何一種架構可以充分地達到儲 存網路連結技術的展望。儲存區域網路可進行相對 7 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、可丨 561358 A7 五、發明説明（5 ) 程度的縮放；然而，共用SAN中的資料仍是相當 困難的，其原因如下。NAS與分散式檔案系統（亦 如以下所述）是相當精於共用資料，但卻證實出其 效能與頻寬很難縮放。因著該等限制，很難管理上 述二種系統。因此，今日單一儲存體管理者所面臨 的問題在於僅能管理80十億位元組的資料，並且 管理百萬位元組系統的成本與複雜程度是相當龐大 的天文數字。 早期的儲存網路連結應用程式均專注於資料庫 儲存技術，例如線上交易處理、資料採集、顧客資 料等。在該等應用程式中，SAN是最普遍的架 構。今日的應用程式，例如電子郵件、文件貯藏區、 CAD/CAM、數位元靜態影像與數位元視訊製作、 串流高解度（HDTV)視訊、XML式"軟結構"資料以 及許多其他應用程式等，已經都成為㈣式的應用 US此，高效能、高可驗的網路檔案服務已 經變得越來越重要了。 揉度楮窠系統的可敢得古译· 每個檔案系統的主要功能是致能對儲存資源的 原本的目的在於促 進多個應用程式與多個使用者之間的昂貴儲存體共 用。因此’當被視為-項網路服務時，财系統將 可對共用資料所產生的問題提供—種完整而成熟的 _ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公^^-----
----- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 561358 A7 B7 五、發明説明（6 ) 解決方案。 但相對來說’樓案系統是相當複雜且需要相當 的處理技術，其實質上將對在高速網路上提供檔案 服務的任何電腦增加效能需求。為了對數以萬計的 使用者同時提供檔案服務，便需要相當大量的處理 電力、記憶體以及匯流排頻寬。 由於此種問題的重要性與嚴重性；在過去】5 年來，已經嘗試過多種不同的方法來解決此種問 題。與建構網路檔案系統與各種不同檔案系統架構 相關的重要議題說明可以於1994年由j〇hn Henry Hartman在伯克萊（Berkeley)大學加州分校的研究 所博士論文中發表的"The Zebra Striped Network
File System"—文中得到。目前已知的方法大致上 均介於以下三種範疇中：單盒解決方案、叢集檔案 系統、以及分散式檔案系統。 第1 7圖展不一^種目刖可得、普遍使用之網路 考备案系統的典型應用程式。該系統包含區域網路 1 700，其連結相當多的客戶工作站1 701以及與各 種不同檔案伺服器相連的應用程式伺服器1 702。 該檔案伺服器典型地包括獨立式伺服器，例如1 703 與1 704，以及檔案伺服器，例如ί 705與]7〇6， 該檔案伺服器係組態為具有共用儲存體Ί 707的叢 集Ί 710。伺服器1 705與1 706係透過高速、低延 遲期叢集内連結Ί 709來連接在一起，且同時也典 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
、可I 561358 A7 ______^B7_ 五、發明説明（7 ) 型地利用光學（光纖通道、FibreChannel)互連體（例 如1 708)透過SAN來連接至共用儲存體17〇7。此 外，客戶Ί 701、應用程式伺服器1 702以及檔案 伺服器1 703至Ί 706可被組態為分散式檔案系統 的一部份’而所有的該等機器中均安裝有適當的軟 體服務。 (Single Box Solutions) 單盒解決方案可對增加檔案伺服器效能而產生 的問題提供一種簡單且直接的方法。傳統上來說， 最快速可付的電腦係用來供應檔案；當變得不足 時，將建構專門的架構來延伸伺服器的性能。當一 個處理器不夠用時，將加入更多的處理器；當標準 匯流排的頻寬不夠用時，將採用其他匯流排或者甚 至是定製較寬的匯流排等等。 此種方法的結果是高階檔案伺服器將基本上為 大型多元處理電力電腦，其將有隨之而來的成本與 複雜性。單盒解決方案的實例為emc Celera/Symmetrix ^ SGI Origin > HP Superdome ^
Intel Paragon與丨BM SP料，而前述商標在此將 受到尊重。 然而’高效能多元處理檔㈣服器將快速地遇 到其儲存子系統的效能界線。用以解決此項瓶頸的 方法是在多個平行操作的硬碟與資料路徑之間散佈 10 —---------------- 本紙張尺度適用巾 3 3 >標準(CNS) (210X297^^·) "" ---
^----- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、τ· 561358 A7 ____B7 _ 五、發明説明（8 )
負載。RAID與並聯檔案系統，例如Cray T3 E I/O 系統與PVFS，均為此種方法的結果。raid將說明 於1 998年6月1號到3號所舉辦之由Association for Computing Machinery, Inc.在美國伊利諾州芝 加哥市為探討資料管理技術所舉辦的ACM SIGM〇D會議中由D· Patterson等人發表的文章"A case for redundant array of inexpensive disks (RAID)"第 109-116 頁中。Cray T3E I/O 系統係說 明於由 National Energy Research Scientific Computing Center (NERSC)所發表的"NERSC Tutorials : I/O 〇n the Cray T3E"、第 8 章"Disk Striping"中。PVFS 則說明於 2000 年 1〇 月由 USENIX
Association於美國喬治亞州亞特蘭大市所舉辦的 第 4 屆年度 Linux Showcase and Conference 中 Philip Η· Carns 等人發表的文章"PVFS : A Parallel File System for Linux Clusters"第 31 7-327 頁。 單盒解決方案往往會受限於許多嚴重的問題。 首先，由於相當複雜性與發展定製矽（cust〇m silicon)以便滿足效能需求的需要，單盒解決方案 疋相當昂貴的。更糟的是’在單盒解決方案能在市 場上可取得之前，其發展週期是相當長，實際上可 以說在許多重要方面（例如軟體技術、協定等）已經 確定他們是"嚴重落後的（behind the curve)〃。由 於儲存需求每年都會增加一倍，該等單盒解決方案 11 本紙張尺度適用中國國家標準（cns) A4規格（210 X 297公釐) ' ------ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) .、可丨 561358 A7 __ B7 五、發明説明（9 ) 往往在顧客想出辦法來降低其高成本之前就會變得 過時。 0 0 ^ ^ (Cluster File Systems) 在單盒解決方案中的另一種縮放伺服器架構的 方法是將多個在高速互連體上存取相同儲存區的伺 服器放置於一起，例如Η丨PP丨或光纖通道 (FibreChannel)。結果是在許多方面相似於多元處 理超電腦運作但可以從一般可取得的部件中進行組 裝的電腦"叢集"。 由於叢集中的所有電腦均存取相同的硬碟組， 各個電腦中的檔案系統軟體必須與叢集中的其他部 件合作以協調儲存空間的存取與配置。解決此問題 的最簡單方法是將該儲存區切成片段且將他們分散 到叢集的不同電腦中；此種方法可應用於視窗叢集 (Windows Clustering)技術中，其說明於 Microsoft
Corp於2000年η月所發表的"Wind〇ws
Clustering Technology - /\n Overview"中。較複 雜的方法將促成專業的叢集檔案系統，例如 PVFS[參見上述Cams等人的著作]、Tigershark、 GFS、VERITAS SANPoint Foundation、xFS 以及 Frangipani。Tigershark 係說明於 1 996 年 2 月於 加州 Santa Clara 市 Spring COMPCON 由 Roger L· Haskin 與 Frank B. Schmuck 於丨EEE 1996 會議中 12 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) .、可| 561358 A7 ____B7__ 五、發明説明（1〇) 所發表之"The Tiger Shark File System"中。GFS 係說明於1 996年9月1 7至1 9曰於美國馬裏蘭州 College Park 市由 Steven Soltis 等人在討論 Mass Storage Systems and Technologies 而舉辦之第五 屆 NASA Goddard Space Flight Center Conference 中發表的"The Global File System"，以及由 Steven Soltis 等人在討論 Mass Storage and Techonologies 的第六屆 NASA Goddard Space Flight Center Conference 中發表的"The Design and Performance of a Shared Disk File System for IRIX"、以及於 1 998 年3月 23至26所舉辦之討論Mass Storage System、Storage System 的第 15 屆 IEEE Symposium 中。VERITAS SANPoint Foundation 則說明於 VERITAS Software Corp 於 2001 年 9 月發表之 "VERITAS SANPoint Foundation Suite(tm) and SANPoint Foundation(tm) Suite HA * New VERITAS Volume Management and File System Technology for Cluster Environments" 。xFS 貝1J 說明於 Association for Computing Machinery, Inc·於 1995 年12月所舉辦之第15屆Symposium on Operating Systems Principles 中由 Thomas E. Anderson 等人 發表之"Serverless Network File System"。 Frangipani 貝丨J 說明於 Association for Computing Machinery, Inc·於1997年10月所舉辦之第16屆 13 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公爱） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、IT— 561358 A7 _____B7___ 五、發明説明（11) ACM Symposium on Operating Systems Principles 會議中由Chandramohan A· Thekkath等人發表的 "Frangipani : A Scalable Distributed File System" 〇 叢集檔案系統的優點與其重要問題以及解決問題的 方法已說明於2000年10月1〇至14日於美國喬 治亞州亞特蘭大市舉行之第4屆Annual Linux Showcase & Conference 會議中由 Kenneth W· Preslan 等人發表的"Scalability and Failure Recovery in a Linux Cluster File System"、 PennWell Corp·所出版之 2000 年 7 月份的 InfoStor 雜諸由 Chris Stakutis 發表之"Benefits of SAN-based file system sharing"、 以及於 1999 年 1 月 至 3 月 IEEE Concurrency 第 60-69 頁由 Kai Hwang 等人發表之"Designing SSI Clusters with Hierarchical Checkpointing and Single I/O Space” 。 上述檔案系統的主要挑戰來自於對叢集所有部 件進行經常同步化並協調對儲存體之存取的需要。 這需要一種中央化的鎖管理器及/或檔案管理器， 其可控制對不同檔案其他共用解釋用資料 (metadata、解釋資料的資料）配置磁碟空間。該等 組件將快速地成為阻礙縮放叢集檔案系統於1 6個 左右的節點之外的主要瓶頸。 為瞭解決此種問題，多種設計已經將檔案管理 14 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
561358 A7 __B7_ 五、發明説明（12) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 器功能性的實質部分移到儲存子系統中或到客戶軟 體中。此種方法的實例為Zebra [參見上述Hartman 的著作]、Swift、以及NASD。Swift係說明於1991 年 10 月由 Luis-Felipe Cabrera 與 Darre丨丨 D. E. Long 於第 11 屆 IEEE Symposium on Mass Storage Systems 中發表之"Swift: A Storage Architecture for Large Objects"第 123-128 頁，以及由 D. D. E. Long 等人於1994年夏季號Computing Systems第7冊 所發表之"Swift/RAID : A distributed RAID System" 第33 3-359頁。NASD則說明在1 999年6月於美 國加州Monterey市由Garth A. Gibson等人於 USENIX99 以及 Extreme Linux Workshop 發表之 "NASD Scalable Storage Systems"，以及在 1997 年由 Association for Computing Machinery, Inc·舉 辦之 ACM International Conference on Measurement and Modeling of Computer Systems (Sigmetrics ’97)會議中由 Garth A. Gibson 等人發 表之"File Server Scaling with Network-Attached Secure Disks〃中。雖然在本發明發表之際，上述方 法中並沒有任一種能成功地商品化，目前可取得資 料已經暗示出他們所進行的縮放可優於傳統叢集檔 案系統。 對中央化資源協調的仰賴是叢集檔案系統的主 要弱點’這將嚴重地限制其可縮放性。可部分解決 15 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 561358 A7 -------- -B7__ 五、發明説明（13) 此項問題的解決方案往往會引發其他問題，包括儲 存子系統與專門客戶端軟體中的定製功能性。如果 任何上述方法已經商品化了，使用專屬儲存子系統 的需求實質上將會對採用方式與價格產生實質的負 面效應’儘管仰賴必須要在每個存取該系統的客戶 上安裝專屬戶端軟體的需求將使得系統變得脆弱、 使安全性容易受到侵害、並且難以進行配置與支 分教黄肩我 (Distributed File Systems) 單盒解決方案以及叢集檔案系統為緊密連結的 系統，其具備相當有限的縮放性限制。產生分散式 案系統疋一種方法’它嘗試著結合統一系統中的 數以百計檔案伺服器，而該系統可以被當成單一檔 案系統來進行存取及管理。分散式檔案系統的實例 為Andrew檔案系統以及其衍生出來的AFS與 Coda、Tricord、以及 Microsoft Distributed File System (DFS)。AFS 與 Coda 係說明於 Transarc Corp. 於1996年5月1日所發表之"The AFS File System in Distributed Computing Environment"，以及 Transarc Corp.於 1991 年 9 月 2 日由 Edward R· Zayas所發表之文件編號FS-00-D160的"AFS-3 Programmer’s Reference : Architectural Overview" 第1 0版。Tricord則說明於2000年2月22日獲 16 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
561358 A7 £7_ 五、發明説明（14) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 得專利之Frey所擁有的美國專利證號6,029,168 中，其名為"Decentralized file mapping in a striped network file system in a distributed computing environment"。Microsoft DFS 則說明於 Microsoft Corp.於 1999 年發表的"Distributed File System : A Logical View of Physical Storage ·· White Paper" 中。 分散式檔案系統為檔案伺服器的不確切耦合集 合，其可位元於分散地理位置中。它們可提供對槽 案名稱空間的統一觀點，且不論該等檔案位於系統 中的何處，都將允許客戶存取檔案。此外，系統管 理者可以顯而易見地將檔案從一伺服器移至另一個 伺服器，並且在多個伺服器上複製檔案以在發生部 分系統故障時可提高可用性。 分散式檔案系統可呈現絕佳的儲存形能可縮放 性。它可容易地加入新伺服器到現存系統中，而不 會使該系統離線。此外，分散式檔案系統可能可以 將位於不同地理位置的儲存體連結在一起成而為一 個單一整合系統。 目前可取得之分散式檔案系統的主要問題在 於相較於其可縮放儲存性能來說，它們的效能是 無法進行縮放調整的。不論系統中有多少的伺服 器，各個個別檔案僅常駐在一個伺服器中。因此， 分散式㈣系統能對單-客戶（卫作站或應用 17 561358 A7 -------— —___B7_ 五、發明説明（15) 伺服器）提供的效能將因著所使用之個別檔案伺服 器的效能而受到限制，而個別檔案伺服器往往不是 具有高效能的機器，因為牵涉到相當多伺服器的關 係。 另一個對商業環境產生相當大衝擊的問題是大 4为的分散式檔案系統需要專業的客戶端軟體，該 軟體必須要被適當地安裝且係組態於每個欲存取檔 案系統的客戶上。如此將容易產生相當程度的改版 與支援問題。 再者’分散式檔案系統相當容易發生"熱點現象 (hotspotting)"。當對常駐在單一伺服器上的個別槽 案或對小檔案組的需求在短時間内急速增加時，便 會發生熱點現象（hotspotting)，而許多使用者將因 此經歷嚴重的效能降級問題。 分散式檔案系統的另一項問題在於其低可處理 性。雖然當分散式檔案系統處於線上狀態時，可以 管理該系統的絕大部分，該等系統的異類與分散本 質將有效地排除掉管理工作中的任何嚴重自動操作 問題。因此，管理分散式檔案系統將需要大量的高 品質勞力。 雖然在過去1 5年來已經採用了許多方法來縮 放網路槽案系統’並沒有任何一種方法可以成功地 18 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） …f (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
、可I 1 561358 A7 B7 五、發明説明（16) --- 提供高效能、高縮放與簡單管理展望的儲存網路連 結方式。上述的系統分析已顯示出所有其限制將可 追溯到基本瑕&，即所有可得系統均經歷了以下至 少一種問題： 1 ·仏案' —飼服器°無法使用多個檔案伺 服器來管理對單的請求將嚴重地限 制任何單-客戶可取得的生產能力，且無 法允許系統平衡所有可取得處理資源的負 載。 2·中央化仲裁與解釋用資料管理。對用來以 管理的儲存體以及共用資料結構進行存取 的需求往往會產生瓶頸，這將嚴重地限制 了糸統的可縮放性。 3·專屬客戶端軟體。需要在運作多個不同作 業系統的所有客戶機器上進行不凡的軟體 購買、安裝、組態與支援將對採用方式產 生咸重的障礙。 筮7層（Laver 7)交換技街 在IP網路中，縮放性問題可典型地透過交換技 術來解決。近年來，智慧型第7層交換機已經成 功地被使用來解決另一項網路服務的縮放性議題， 即網站。尤其地，Alteon網路系統首先發表了網 路父換機的概念，如說明於Alteon WebSystems, Inc. 19 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂| 561358 A7 -— ___Β7 _ 五、發明説明（17) 於 2000 年 4 月所發表之"Scaling Next Generation Web Infrastructure with Content-Intelligent Switching : White Paper"—文中。網路交換機可藉 著將數以百計的有用HTTP伺服器聚合為單一、高 效能虛擬網路伺服器來縮放具有高流量的網站。 網路交換機可藉著追蹤與交換TCP連結以及該 等連結上的所有HTTP協定交易來進行運作，使其 可與網路第2層與第3層上運作並且交換個別網 路封包的乙太網路與IP交換機作區別。藉著識別 且交換HTTP交易，網路交換機可將負載分散在多 個HTTP伺服器之間，且能確保個別客戶的會談以 及其相關聯狀態的連續性，例如購物籃（sh〇ppjng cart)、透過HTTP介面存取電子郵件帳戶等。 網路交換機的使用將可形成具備極度可縮放性 的網路系統。舉例來說，www.h〇tmai| c〇m網站 已利用合併於IP網路中的數百個有用PC式網路 伺服器所建構的系統對超過6千萬的主動使用者 提供服務。 不幸地，由於目前可得技術的基本限制，網路 交換機並無法用來縮放網路檔案系統。首先，網路 父換機將把各個個別協定交易引導至單一伺服器， 其將排除同時使用多個伺服器來對個別客戶提供高 聚合效能及/或高可用性。第二，可將HTTp交Z 引導至任何可取得伺服器，而檔案協定交易的路徑 20 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（2】0Χ297公嫠） ---------------------— (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂—
V 561358 A7 --------Ξ_ 五、發明説明（π) 必須被安排至檔案常駐的一特定伺服器中。第三， 不若HTTP交易，檔案協定往往要使用多個位元準 的套疊交易（例如連結、登錄、設置、檔案開啟、 鎖住）’其必須以協調方式進行追蹤及進行交換。 最後’不若對所操控物件有極微小影響的HTTP， 槽案協定的語意學需要能讓多個使用者可獨立地且 並行地存取且調整目錄、檔案物件以及資料等各種 不同方面的能力。 紐 因著大量的採用十億位網路基礎建設，儲存網 路連結已經快速地成為在網路上遞送並管理内容的 重要因素。為了達成此目的，儲存網路必須促進在 數以萬計的使用者之間共用資料、能夠極佳地縮放 儲存性能、效能與存取頻寬、提供相當高度的高可 用性，並且容易管理。漸漸地，新的應用程式，例 如電子郵件、串流視訊内容、文件貯藏區以及其他 軟結構資料等，將需要網路服務來達成其提供槽案 存取權的特徵。 現存縮放網路檔案系統的方法可成功地解決該 荨需求的一個或多個方面。然而，目前並沒有可得 的系統可以提供儲存網路連結所需要的所有特徵來 達成其展望。 21 本紙張尺度適用中國國家標準（哪）A4規格（21〇><297公釐）
--------------------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂. 五、發明説明（19) 發明之概导蜱明 在網路中，較佳的因此是藉著在客戶與伺服器 之間置放-網路節點，也稱為檔案交換機、檔案交 換機電腦或檔案聚合器，來使客戶與伺服器斷絕聯 繫。使用該種檔案交換機將可使本發明的各種不同 方面有效地實行出來。 本發明的一方面是一種網路節點，其可藉著接 收多訊框檔案協定請求的第一網路訊框、檢查該請 求的檔案協定頭標、鑑別出該請求的剩餘訊框將如 何轉送或將轉送至何處，且隨後當根據此項鑑別結 果接收汛框時轉送各個該等訊框等動作來交換網路 協定流量。 本發明的另一方面是一種網路節點，其可藉著 接收該協定請求、檢查該檔案協定頭標並且根據在 該等頭標所發現的資訊來轉送該等請求至多個獨立 檔案伺服器來交換網路客戶所起始的網路檔案協定 交易。 本發明的另一方面是一種網路節點，其可藉著 接收協定請求、檢查該檔案協定頭標並且起始具有 不同獨立檔案伺服器的多個檔案協定交易、聚合來 自-亥專伺服器的回應，並且利用巨集結果完成客戶 父易來聚合網路客戶所啟始的網路檔案協定交易。 本發明的另一方面是一種網路節點，其可藉著 22 五 發明説明（20) 拐廣忒網路檔案協定中的一伺服器來交換網路檔案 協定交易，而同時可根據包含在個別檔案協定頭標 中的資訊與客戶針對從多個檔案伺服器中的客戶所 接收的明求進行互動與交換，並且當與該伺服器進 仃互動時，可扮演該網路檔案協定中的客戶。 本發明的另一方面是一種網路節點，其可藉著 接收來自該客戶的網路檔案協定請求並且在該檔案 伺服器進行交換或聚合來聚合多個常駐在不同的且 獨立檔案伺服器中的檔案，且對網路客戶以單一檔 案形式將檔案提交，因為此為該等請求起始的交 易。 本發明的另一方面是一種網路節點，其可藉著 接收並起始網路檔案協定請求來聚合多個常駐在不 同的且獨立檔案伺服器中的檔案，並且對網路客戶 以單一檔案形式將檔案提交。 本發明的另一方面是一種網路節點，其可藉著 在4伺服器之間父換該客戶所起始之網路槽案協定 的目錄列舉交易來聚合多個常駐在不同獨立播案飼 服器中的目錄，並且對網路客戶以單一目錄形式將 檐案提交以達成其目㈣容的連續性；且利用作出 該項選擇時該網路節點的唯一可得資料選擇出屬於 聚合目錄的一個別檔案應該要常駐在哪伺服器上。 本發明的另一方面是一種網路節點，其可藉著 在該伺服器之間，利用包含當作出交換決策時在該 23 561358 A7 B7 五、發明説明（21) 交易以及該網路節點中唯一可取得的檔案系統路徑 來交換該客戶所起始之網路檔案協定交易，以聚合 多個獨立檔案伺服器的名稱空間，且對網路客戶以 單一、清楚名稱空間形式將它們提交。 本發明的另一方面是一種網路節點，其可藉著 以鑑別方式將聚合交易的結果聚合在一起來規定出 相同檔案系統實體的指標，來參照其他網路檔案協 定交易達成聚合網路檔案協定交易的微小行為，以 使在相同貫體上所嘗試的多個並行交易中僅有一項 可以成功。 本發明的另一方面是一種網路節點，其可藉著 父換且聚合目標為相同檔案之網路客戶所起始的網 路槽案協定交易，來聚合多個獨立檔案伺服器的效 能與儲存性能。 本發明的另一方面是一種網路節點，其可藉著 聚合網路客戶所起始的檔案寫入交易來增加網路檔 案服務的高可用性，以使該交易所進行的檔案資料 可以複製在一組獨立的檔案伺服器上；並且交換來 自遠組之該客戶所起始的檔案讀取交易到可取得檔 案伺服器。 本發明的另一方面是一種網路節點，其可聚合 多個獨立檔案系統並將他們以單一網路檔案系統形 式提交給一網路客戶，其中提交給客戶作為單一檔 案的檔案内容係分散在多個獨立檔案伺服器之間。 24 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（21〇><297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂- 夢_ 561358 五、發明説明（22) =明的另一方面是一種網路節點 在_案系統中分散個別槽案、根據作出；= 策時該節㈣分散決 並將他們以置…來I夕個獨立檔案系統 戶們以早-網路嶋統形式提交給一網路客 常駐本在發JIT另一方面是一種網路節點，其可聚合 :5的獨立檔案伺服器上的多個檔案，並將 們以％ —檔案形式提交給-網路客戶，其中當需 =生檔案時，特定聚合參數係從一組事先界：規 則與政策中選出的規則與政策出來。 本發明的另一方面是一種用以在網路系統中聚 合網路檔案協定交易的方法，該方法包含以下步 驟：接收屬於第-項交易之第—訊息的第-訊框， 。亥第Λ框包含第一檔案協定頭標以及第一資料， 而'亥第一項交易係由卜客戶電腦所起始；根據該 第-檔案協定頭標中的資訊，來選出第一組檔案伺 服器以參與處理該第-項交易；從該第-組檔案伺 服器傳送第二訊框至第-伺服H，該第二訊框包含 第二檐案協定頭標以及該第-資料的-部份，而該 第二檔案協定頭標係源自於該第一檔案協定頭標。 本發明的另一方面是一種用以在網路系統中聚 合網路播案協定交易的方法，該方法包含以下步 驟·接收屬於第一項交易之第一訊息的第一訊框， 該第一訊框包含第一檔案協定頭標以及第一資料， 25 本紙張尺度適财關家標準（CNS) Α4規格⑽χ297公楚）
、\呑. (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 561358 A7
561358 A7 ______B7_ 五、發明説明（24) 方法，該方法包含以下步驟：聚合多個檔案系統的 名稱二間並且將他們表示為一單一名稱空間；藉著 將夕個檔案系統的目錄表示為一單一目錄來聚合該 夕個檐案系統的目錄；藉著將多個檔案系統的檔案 物件表示為_單_檔案物件來聚合該多個檔案系統 的榀案物件；藉著將多個檔案系統中之檔案的檔案 貝料表示為一單一檔案的資料來聚合該多個個檔案 系統中之檔案的檔案資料。 本發明的另一方面是一種用以將檔案儲存在網 路儲存系統中的方法，該方法包含以下步驟··聚合 多個檔案系統的名稱空間並且將他們表示為一單一 名稱空間；藉著將多個檔案系統的目錄表示為一單 一目錄來聚合該多個擋案系統的目錄；藉著將多個 檔案系、统的檐案物件表示為一單一檔案物件來聚合 該多個檔案系統的檔案物件；藉著將多個檔案系統 中之槽案的稽案資料表示為_單_檔案的資料來聚 合該多個個檔案系統中之檔案的檔案資料。 本發明的另一方面是一種用以縮放轉換客戶-伺 服器協定之交換機的方法，該方法包含以下步驟： =行該交換機’以使它以客戶樣式對伺服器顯現； 實行該交換機，以使它以伺服器樣式對客戶顯現·, 使用伺服n在多個客戶之間進行仲裁的能力，以便 在該等交換機之間進行仲裁。 本發明的另-方面是-種用以在客戶·飼服 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
27 561358 A7 I ........... B7 五、發明説明（25) 路協定下縮放儲存網路功能性的方法，該網路包含 客戶與伺服器，而該網路協定可備置伺服器的能力 以仲裁來自多個並行客戶的請求，該伺服器係實行 該網路協定的伺服器端，而該客戶則實行該網路協 定的客戶端，該方法包含以下步驟··在該客戶與該 伺服器之間插入多個交換機，當與客戶進行通訊 | 時，各個該交換機可備置該網路協定的伺服器端， 且當與伺服器進行互動時，各個該交換機則備置該 網路協定的客戶端；使用伺服器在多個並行客戶之 間進行仲裁的能力，以便在該等交換機之間進行仲 裁。 本發明的另一方面是一種用以在包括多個客戶 電腦與多個伺服器電腦的電腦網路中交換並聚合檔 案的裝置，該裝置係在至少該多個客戶電腦中之一 以及至少該多個伺服器電腦中之一之間進行互連， 其中該檔案交換機電腦可以：在第一訊息訊框中接 收包括資料以及一檔案協定頭標的一項訊息；以根 據該檔案協定頭標且獨立於該訊息資料的方式來鑑 別出該訊息欲轉送到至少哪一個網路節點；以根據 該項鑑別的方式來取得一已修改檔案協定頭標；以 及轉送該已修改檔案協定頭標以及該訊息資料。或 者’當由該檔案交換機電腦接收多個並行訊息時， 該等並行訊息中將只有一個可以導致一項成功的請 求。 28 本紙張尺度適用中國國家標準（CNs) A4規格（210X297公釐）
........---- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •、π— 五、發明説明（26) 本發明的另_方面種在包括多個客 與多個伺服器電腦的電腦網路中於至少_客戶電: 以及至少一伺服器電腦中之間備置檔案交換與檔: 聚合功能性的裝置，該裝置係以客戶電腦樣式對該 至；一伺服器電腦顯現，且以伺服器電腦樣式對誃 至少一客戶電腦顯現。 Μ 本發明的另一方面是一種用以處理網路連結檔 案資料的交換式檔案系統，該系統包含··多個客^ 電腦；多個伺服器電腦；至少一檔案交換機，而該 檔案交換機能夠將來自—客戶電腦的檔案訊息轉換 至多個伺服器電腦。 、 本發明的另一方面是一種用以處理網路連結檔 案資料的交換式檔案系統，該系統包含：多個客戶 電腦；多個伺服器電腦；至少_檔案交換機，而該 檔案父換機能夠將來自多個伺服器電腦的檔案訊息 聚合到一客戶電腦。 本發明的另一方面是一種在包括多個伺服器、 一檔案交換機以及多個客戶的電腦網路中根據一程 式產生並維持於該多個伺服器之間的一檔案目錄， 該槽案目錄&含：從—客戶接收一槽案協定訊息的 第一檔案交換機，該訊息包括該訊息之第一封包中 的第一檔案頭標；分析該檔案頭標的該第一檔案交 換機；以及根據多個訊息處理規則，鑑別出如何在 該多個伺服器之間劃分該訊息的該第一檔案交換 29 561358 A7 B7 五、發明説明（27) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 機。或者，該網路可另包括多個交換機，而該訊息 處理規則可以由苐二播案交換機來共用，或者該多 個訊息處理規則可以透過從至少一檔案伺服器接收 到的檔案訊息在第一與第二檔案交換機中進行更 新。 本發明的另一方面是一種備置網路使用資料的 裝置’該裝置包含一種在包括多個客戶電腦與多個 伺服器電腦的電腦網路中用以在該客戶電腦與該伺 服裔電知之間聚合槽案的一裝置，而當在客戶與伺 服器電腦之間交換檔案訊息時，該裝置可蒐集該使 用資料。或著，用以聚合檔案的多個規則可以從該 使用資料中衍生出來，或者該裝置可包括多個規則 用以聚合檔案，並且對該多個規則進行的至少一項 改變可以從該使用資料中衍生出來。或者，該至少 一項改變可以反映於該網路上的第二聚合裝置中。 本發明的另一方面是提供一種在包括多個檔案 聚合器的網路中用以於多個檔案聚合器中改變規則 的方法，而該各個聚合器係根據多個規則來聚合檔 案，該方法包含：改變第一聚合器中的該等規則； 該第一聚合器將轉送該等規則改變至剩下的該多個 檔案聚合器；更新剩下之該多個檔案聚合器中的該 等規則。 本發明的另一方面是一種在包括多個網路參與 者的電腦網路中用以在多個網路參與者之間備置單 30 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) Μ規格（210X297公釐） 561358 五、發明説明（28) 乂易之交換與聚合的震置，該參與者包含飼服器 與客戶其中檔案交易將在該網路參與者之間進 行。 本發明的另一方面是在包括多個網路節點的電 腦網路巾，-魏據交㈣標巾所包含之資訊的方 式在其他網路節點之間交換檔案協定交易的網路節 點，而該節點可調換具有頭標的交易。 本發明的另一方面是一種用以聚合網路中多個 伺服器的裝置，該裝置包含用以聚合網路協定交易 的構件。 本發明的另一方面是一種用以將網路客戶連接 至多個網路伺服器的裝置，該裝置包含用以交換網 路檔案的構件。 此外’本文中將提供本發明之特徵與配置的較 佳組合：一種架構，其包括在網路中以單一伺服器 名稱表示的多個檔案交換機；透過名稱分解機制以 及群控制器機制的組合來提供負載平衡的方法與系 統；透過名稱分解機制以及群控制器機制的組合來 ^供網路功能故障復原（failover)的方法與系統； 包含檔案交換機以及多個檔案伺服器的一網路檔案 系統；包含多個檔案交換機以及多個檔案伺服器的 一系統，其中該檔案交換機可同步化對檔案伺服器 進行的存取，只利用該檔案伺服器所提供的同步化 機制與協定；一交換式檔案系統，其中一交換機將 31 五、發明説明（29) ^客戶或舰器提供快速緩衝功能；—網路中的一 交換式標案系統，其中只部件客戶以及伺服器只需 要市場上可取制軟敎能運作；以單-檔索伺服 器進行管理的-交換式職“；—交換式楷案系 統’其中可獨立地縮放性能與頻寬；提供機會鎖功 能性、且維持㈣之局㈣本作為閘道_結構中 之快速緩衝儲存區而可保持擋案開啟的一種方法與 系統。 本發明應用料的其他優點包# ··使用追縱功 能性，例如請款與提供穩定、可預測的資料傳送服 務（Quality of Service、Q〇s);適應性儲存管理； 安全遠端儲存、致能加密與安全公開儲存應用程 式；升級儲存性能，例如三重反映（trip|e mirm… 與線上快照（snapshot);日誌備份、不需要備份視 窗以及可靠、逐步故障復原；不貴全球性儲存。 圈式的簡要說明 本發明之上述特徵與優點以及其他優點與特徵 將可參照以下本發明較佳實施例的說明且參照附錄 的圖式而更容易瞭解，其中： 第Ί圖展不電腦網路中的一播案交換機； 第2圖展示網路檔案協定中的一項交易； 第3圖展示在檔案交換機中進行訊息交換技 術； 32 本紙張尺度適用中國國家標準（™S) A4規格（210X297公釐） 561358 A7 __________B7 五、發明説明（30) 第4圖展示由檔案交換機進行的交易交換技 術， 第5圖展示檔案交換機進行的交易聚合技術； 第6圖展示檔案交換機進行的名稱空間聚合技 術； 第7圖展示檔案交換機進行的目錄聚合技術； 第8圖展示檔案交換機進行的檔案物件聚合技 術； 第9圖展示用以處理檔案聚合並行的方法； 第圖展示透過映射技術（mirroring)進行資 料聚合； 第11圖展示透過分條技術（striping)進行資料 聚合； 第12圖展示透過溢出技術（spillover)進行資 料聚合； 第13圖展示資料聚合規則； 第14圖展示檔案交換機的聚合； 第1 5圖展示一交換式檔案系統； 第16圖展示客戶對交換式檔案系統的觀點； 第Ί7圖展示一習知技藝儲存網路，其包括— 分散式檔案系統以及一叢集式檔案系統； 第Ί8圖展示利用檔案交換機進行全球性儲存· 第19圖展示聚合式檔案系統中的並行存取^支 術； 33 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
561358 A7 五、發明説明（31) 第2 0圖為一方塊圖，其展示較佳檔案交換機 架構； 第21圖展示檐案交換機的一般用途電腦硬體 架構； 第22圖展示檔案交換機的一般用途交換機硬 體架構。 較佳實施例的掸鉍說明 以下的說明將可使任何熟知技藝者實施且使用 本發明，同時將在以下列出本發明之發明人目前所 完成的最佳實施模式。然而，各種不同的修正對熟 知技藝者來說應是顯而易見的，因為本發明的基本 原理均已在本文中特別地說明以備置檔案交換機、 交換式檔案系統以及其運作機制。任何及所有的該 等修正、等效物、以及替代方案將屬於本發明之申 請專利範圍的精神與範圍之内。 引言 在發明背景部份中，已經指出目前可取得系統 的三個主要問題，其嚴重地限制了其、縮放性與可管 理性。上述三個問題的起源可無例外地追溯至一項 事實，即可取得系統均是根據客戶-伺服器架構。 儘f多變的拓樸結構，在所有該㈣統中，當進行 | f際檐案存取的過程時，客戶均直接地與飼服器進 34 本紙張尺；中 -~~ -^
、=& - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 五、發明説明（32) 仃互動。因此，可取得系統所要求的任何專門功能 性必須被實行在客戶端或伺服器端上。在大部分的 系統中，這將造成系統上的客戶與伺服器均需要專 屬軟體，因而產生數項維護與採用問題。 再者，因為可取得系統包括許多客戶與許多伺 服器，该系統需要特別的功能性以便在其間進行仲 裁，尤其是在處理解釋用資料、目錄與鎖定的過程 中。该等功能性最後是常駐於分別伺服器或者需要 一組伺服器之間的緊密耦合，如叢集技術的實例一 般：在上述二種狀態中，仲裁將成為主要的瓶頸且 將限制系統的可縮放性。 本發明將可藉著實行一種三階層架構來去除所 有上述的問題，而不是傳統的客戶_伺服器模式。 在此架構中，我們可將其稱為交換式檔案系統，而 種仲介節點，稱為檔案交換機，將引入於網路檔 案客戶以及網路檔案伺服器之間的系統中。 將檔案交換機引入至系統中將可使我們解除客 戶與伺服器的連結，進而消除期間的一對一連結。 因此，客戶將不在知悉哪個特定伺服器將處理一既 疋檔案或甚至是否該檔案係由單一伺服器處理或係 分散在於多個伺服器之間。這對系統的架構與效能 來說會有相當大的衝擊。 首先可月b可用客戶容易瞭解的方式來聚合多 個祠服器的儲存容量。第二，可能藉著在伺服器之 35 561358 A7 __— _B7 五、發明説明~" 間分散檔案且藉著將個別檔案分條為多個可以平行 地運作的伺服器來聚合該等伺服器的效能。第三， 可能可同樣地以客戶容易瞭解的方式，來同步地映 射個別檔案於多個伺服器上，進而增加資料的高有 用性。第四，藉著有效地將系統中的檔案伺服器聚 合為單一虛擬網路檔案系統，該檔案交換機可大大 地簡化整個系統的管理方式成為可以如單一檔案饲 服器可以管理的方式。 再者，由於在交換式檔案系統中，客戶係有效 地隔絕於特定程式，其中檔案、目錄以及資料係分 散在槽案伺服器之間，因此在交換式檔案系統運作 的任何時間中便可能可以改變該程式。這是相當重 要的’因為它將構成一種可用以建構適應、自我調 諧網路檔案系統的基礎，其可以追溯使用型樣且調 整資料的分散以最佳化儲存、效能以及存取。 最後，可利用標準網路檔案以及其他協定來運 作檔案交換機，而在客戶以及伺服器上得到支援。 在商業系統中，此項事實具有深遠的實施優點，因 而使它可能可以使用大範圍的可取得檔案伺服器、 NAS設備以及客戶，以建構一種高可縮放、可取 得以及容易管理檔案系統的新產生方式。 檔案交換機 檔案交換機是一種電腦計算裝置，它具有至少 36 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公爱） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
561358 A7 ^' ----------B7__ 五、發明說明（34) =、、，罔路"面、至少一 Cpu以及記憶體。可較佳地 最大化檔案交換機的硬體架構，以處理具有低潛伏 期的大量網路流量。交換機較佳地備置有多個高速 罔路"面，例如十億位元或更高的乙太網路介面。 由於大部分普遍的網路檔案協定係根據IP標 準’ ^案交換機可較佳地支援TCP與UD PIP網路 協疋，以及IP堆疊的其他協定（例如ARp)。檔案 又換機可較佳地支援多個工業標準網路檔案協定， 例如NFS以及CIFS。 第Ί圖展示本發明包括檔案交換機的網路組 態。在此組態中，檔案交換機1 00係以二種不同 的網路介面來實行：一介面為透過連結109連接 至客戶網路111 ’而另一介面為透過連結110、114 以及所展不出之其他相似連結連接至檔案伺服器網 路。為了展示的簡便性，檔案交換機係展示為直接 連接至各個該檔案伺服器1 01至1 0 7 ;實際上， 一個或多個共同可取得第2層交換機將可較佳地 用來實行該等連結。 客戶’例如PC或工作站ί彳2，以及應用程式 飼服器113將藉著利用NFS或CIFS協定與檔案交 換機100進行通訊來要求檔案服務。交換機100 較佳地可在連結1〇9上實行適當網路檔案協定的 飼服器端。該交換機可藉著較佳地實行相同網路檔 案協定的客戶端來另與檔案伺服器1〇1至1〇7進 37 本紙張尺度適财關家標準（CNS) M規;^ (21()χ297公楚 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
561358 A7 ^___________B7 _ 五、發明說明（35) 行互動。檔案交換機100的出現將因此較佳地使 客戶以及伺服器易於暸解。 此外，檔案交換機可用客戶或伺服器的身分， 來貫行其他的IP協定，例如DHCP、DNS或WINS， 以進行發現並組態檔案伺服器101至1〇7、交換 機自我組態等目的，或進行本文中所說明之其他目 的。 槽案交換機可實行客戶端109以及伺服器端 110與114上的工業標準協定的此項事實將允許 它在檔案伺服器101至107為標準、市場上可取 得的檔案伺服器或NAS設備，且客戶彳*1 2與1 1 3 均為標準市場上可取得的電腦的環境中運作。如此 一來，將可使用檔案交換機的優點，而不需要在任 何其他網路節點上安裝或維護任何專屬軟體。 槽案交換機的主要功能性可以分成三個主要類 型··交易處理（包括交易交換與交易聚合）、檔案 系統聚合（包括聚合檔案系統物件與檔案資料）， 以及交換聚合，其包括用以將多個檔案交換機組合 在一起的各種不同機制（包括負載平衡、組態共 用、故障復原（faj|over)以及管理聚合）。 檔案交換機的功能性可以適當地實行於軟體、 硬體或軟體以及硬體的任何組合中。 38 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
、可I 561358 A7 -—___—____B7 五、發明説明（36) 交易處理 檔案交換機的典型運作包括從客戶112與M3 接收檐案協定請求、例如登錄、樹狀連結/設置、 播案開啟、㈣讀取/寫人等等，且轉送並且交換 該等請求至财伺服器1G1至1G7中的—個或多 個伺服器中。 網路檔案協定典型地將根據交易進行。第2圖 展不網路檔案協定中的一項典型檔案寫入交易。交 易208包含二種訊息：寫入請求2〇5以及寫入回 應206。寫入請求205包含多個網路訊框2〇1至2〇4 且包括位於第一網路訊框2〇1開頭的頭標2〇〇, 該頭標將指明該項請求的各種不同參數，例如檔案 頭銜、偏移量等等；往往被稱為酬載的使用者資料 將被寫入至該檔案。在本發明的實例中，酬載將跨 越過多個訊框201至204。 交易208典型地如以下一般進行··客戶將透過 例如TCP的協定連接至伺服器，並且藉著傳送協 疋頭標200以及該酬載來使用該項連結來發布該 項請求205。TCP協定堆疊將把請求分成多個網路 訊框201至204,將各個訊框以其位址資訊加上 予首’並且依序地將他們傳送至伺服器。 當訊框到達時，伺服器上的TCP協定堆疊將接 收訊框201至204。伺服器將等待直到它已經接 39 ~ 1 ..... - - - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格⑵0X297公釐) --
、τ. (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 561358 A7 五、發日3^" ~ -- (到，的訊息205為止，且隨後解譯該頭標200 内各並且藉著將資料酬載寫入至適當的檔案中 來執仃所需運作，在此實例中為檔案寫入。在完成 之後，伺服器將形成指示出所要求運作之結果的回 =頭標207,並且將它遞送至其區域TCp協定堆 且中以傳送至客戶。為進行回應，Tcp協定堆疊將 形成包含頭標207的一網路訊框2〇6，且將它傳 送至客戶。客戶將接收頭標207並且檢查該項交 易的結果。該項交易現在便將完成。 訊息交換 並不若可得的檔案伺服器，本發明的檔案交換 機為大部分檔案協定交易的仲介節點。這表示交換 機並不會内部地處理該等交易，反之，將檢查請求 (例如205)、選擇性地修正請求頭標（例如2〇〇)， 且轉送该汛息至檔案伺服器。因此，在將訊框轉送 至伺服器之前，檔案交換機較佳地並不會等待接收 訊息的所有訊框（例如2〇5)。這將允許檔案交換機 避免對多訊框檔案協定交易採用無法接受的延遲， 例如208。 第3圖展示一種方法，其中檔案交換機將處理 多訊框交易訊息，例如寫入請求2〇5。在收到包含 请求頭標200的第一訊框2〇1之後，交換機1〇〇 將辨識出此訊框為表示一項新訊息的開始、檢查頭 40 - — 本紙張尺度適用中國國？^標準（CNS) A4規格（2〗〇\297公釐·)
----- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、可| 561358 A7 B7 五、發明説明（38) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 私200，並且決定要對哪個檔案伺服器轉送全部的 汛息。檔案交換機將隨後以新頭標3〇〇替換頭標 200,而該新標將如目標檔案伺服器所期望地包含 已修正請求資訊，且將轉送具有頭標3〇〇的訊框 2〇1至選出的檔案伺服器。 來自訊息205的剩餘訊框202至204將依序地 繼續到達交換機。當各個訊框（例如2〇3)到達時， 父換機將可辨識出此訊框屬於訊息2〇5，且使用處 理吼框201時所做出的決策來轉送它。轉送的過 程可能需要修正較低位元準協定頭標，其與具有適 當位址的訊框以及其他資訊一同傳送。 •訂| 由於交換機大部分的工作係有關做出該項轉送 決策，且當接收到第一訊框2〇1時，每訊息僅會 出現一次，因此可以利用電報速度且在該檔案伺服 器接收到先前訊框的同時來輕易地處理該訊息的剩 餘訊框，進而避免較長的延遲期間。 交易交換 第4圖展示較佳方法，其中檔案交換機將在第 Ί圖中所展示的環境中交換一項完整的檔案協定交 易。客戶（未顯示）係連接至檔案交換機1〇〇，較 佳地透過TCP來連結，且事實上將檔案交換機100 視為一檔案伺服器。該客戶將藉著對檔案交換機發 布一項请求訊息2 0 5來開始進行一項寫入交易。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 561358 五、發明説明（39) 在收到此訊息的第_訊框201之後，標案交換機 將具有所有顯示4該項請求的資訊、其從屬的檐 案、以及該項請求的所有其他參數，除了該酬載之 外0 交換機現在係位於要決定出哪個檔案伺服器具 有適當檔案，且因此應該要處理該項客戶請求的位 置。在本文的實例中，交換機將鑑別出位於連結114 (未顯示）右側的檔案伺服器是正確的檔案伺服器。 交換機先前已經對該檔案伺服器建立一項連結，且 事實上該伺服器相信該交換機是一位有誠意的客 戶。父換機現在要鑑別出如何修正該項請求的參 數，以使檔案伺服器可以成功的執行該項請求。交 換機隨後將以足以處理該交易之剩下部分的方式來 更新其狀態（如本文中所述），並且透過連結]Ί 4 轉送具有已修正頭標300的訊框201至稽案伺服 器’並且繼續交換該請求訊息的剩下部分（如上所 述）。 在收到完整請求205之後，檔案伺服器將執行 才當案父換機原本要求之該客戶透過連結1 q 9進行 連結的該項動作，形成包含回應頭標400的一項 交易回應206，並且將該回應傳送回至檔案交換機 1 00，其係為檔案伺服器所相信為請求205的起 源。 檔案交換機將接收交易回應206且將辨識出它 42 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) Α4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
561358 A7 B7 五、發明説明（40) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 屬於與先前交換式請求205相同交易。交換機隨 後將檢查該交易回覆頭標4〇〇，且鑑別出如何修改 該頭標，以使連結109上的客戶可以接收經修改 結果為對原始請求205的有效回應。 最後’交換機將傳送具有已修正頭標207的已 修正回應206至原始客戶。客戶將藉著執行所要 求的播案系統運作來接收該回應並且相信交換機 100已經對該請求205進行服務。 .、可| 本文中說明的機制將允許檔案交換機以客戶容 易瞭解的方法將檔案協定交易委託給與它連結的一 個或多個檔案伺服器。本發明說明之機制的限制在 於雖然它允許交換機將來自相同客戶的不同交易引 導至不同的檔案伺服器，各個個別交易僅可以委託 給單一檔案伺服器。 交易聚合 第5圖展示較佳的程式，其中檔案交換機可將 從一客戶接收到的單一交易委託給不只一個檔案伺 服器，且因此可在處理交易的過程中聚合該等伺服 器的行為，將其以單一檔案伺服器行為的結果方式 提交給原始客戶。 在當中交換機1 00對檔案伺服器]〇1之間的檔 案資料進行分條的過程中，該伺服器101連結114 連接至交換機透過，而檔案伺服器107透過連結 43
561358 A7 B7 五、發明説明（41) 1 1 0連接至交換機，以便藉著使該二個檔案伺服器 能平行地處理請求來對客戶提供更高的聚合效能。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 如第4圖中展示的實例，客戶係透過連結1〇9 連接至交換機100,已經較佳地與該交換機建立了 一項TCP連結，並且相信該交換機為一檔案伺服 器。該客戶因此將藉著對該交換機發布請求訊息 205來啟動一項檔案寫入交易。如前述的實例，該 交換機將接收訊息205的第一訊框201，且將位 於決定如何處理該項交易的位置。 不若先前的實例，該交換機將藉著將它分成目 標為二分別檔案伺服器（例如第1圖中的101與 1 07)的二項交易來處理該項交易。在檢查請求頭標 200的過程中，交換機將以足以完成該目標的方式 來更新其狀態、置換具有已修正頭標500的頭標 200，並且轉送訊框201至檔案伺服器。在收 到訊框202之後，交換機將轉換該訊框至相同的 伺服器1 01、有效地對該伺服器產生一項新請求 501，其僅負載原始客戶請求205資料酬載的一部 份。 在收到下一個訊框203之後，交換機將形成一 項新請求頭標504、將它插入至訊框203並且轉 送該rfL框至檔案伺服器1 〇7。在收到原始請求2〇4 的最後訊框之後，交換機同樣地將它轉送至檔案伺 服器1 07、有效地對該伺服器產生一項新請求 44 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公爱） 561358
505 ,其中該請求將負載原始客戶請求205資料酬 載的剩餘部分。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 該二個檔案伺服器101與1〇7現在已經接收到 分別的播案寫入請求，各個分別檔案針對其適當的 檔案，且各個分別檔案具有欲寫入資料的適當部 分。伺服器現在將平行地執行所要求的寫入運作， 並且遞送其個別回應5〇2與5〇6至該交換機，他 們所相信該交換機為請求5〇1與5〇5的起源。應 該要注意的是，本發明的程式並不需要伺服器1〇1 與107進行互動，或甚至知悉對方的存在。 訂丨 在分別從檔案伺服器Ί 01與】〇7收到回應502 與506之後，檔案父換機]〇〇將知道其所遞送之 一項寫入請求的結果，並且因此將可對原始客戶形 成項包含父易之聚合結果的回應2 0 6。交換機將 利用包含在頭標503與507中的資料藉著形成回 應頭標207來完成此項動作，以及將呈訊框2〇6 形式的頭標207傳送至原始客戶。客戶接收該回 應206，其包括其原始請求2〇5的結果。該交易 現在便將完成。 上述的機制可產生二項創新的結果。首先，構 案交換機可聚合一組檔案系統實體，例如常駐在不 同的檔案伺服器上的檔案或目錄，並且將該組檔案 系統實體提交給客戶作為單一具結合性的實體，進 而形成用以聚合完整檔案系統的基礎。 45 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（2〗〇><297公爱） 561358 A7 '—----- - B7__ 五、發明説明（43) 第二’此機制將允許交換機劃分或複製多個檔 案伺服裔之間的個別讀取與寫入網路檔案交易，其 可平行地執行所要求的運作。如以一來，本發明將 可設定用以形成網路平行檔案系統之等效物的基 礎，其包括檔案交換機以及檔案伺服器，且具備可 以對各個客戶提供聚合效能的能力，其可能與可取 知之個別檔案伺服器的效能高上數倍。 熟知本發明相關技藝的技藝者將可輕易地瞭解 本文中說明之機制的運作，其中本發明將可較佳地 將加入頭標的網路訊框（例如2〇2)劃分為多個訊 框，而各個訊框係負載有一部份的資料。該等訊框 劃分、增加或重新組配可能在其他位置上是需要 的，以進行檔案交換機的最佳運作，並且並不需要 改變本發明的運作邏輯。 應該要注意的是，頭標的衍生可包含以下任何 一種··修正頭標中的路徑或檔案名稱；改變識別資 訊，例如連結ID或檔案頭銜（如ciFS協定中分別 界定的TID以及FID攔位），以使另一端可找出其 所寄望的識別資訊（當它接收到多個不同頭銜時， 每個部件檔案一個，檔案交換機將給予客戶一個檔 案頭銜）；改變酬載的長度（例如當進行分條技術 時，一部份的酬載可到達一伺服器，其他部分則到 另一個；因此交換機將需要通知各個伺服器交換機 將僅在個別部份中進行讀取/寫入）。 46 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） ---------------—— (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、! 561358 五、發明説明（44) 再者，當聚合二訊框時，頭標的衍生可另包含： 加總進仃回應之各個伺服器鎖讀取/寫入的位元組 數並且將總和傳相給客戶（因為交換機將傳 送所有從飼服器收到的資料）；聚合狀態（此項技 術可能也可用於並行處理與非資料交易中，這將在 本文中的他處進行說明）：根據各個词服器所送回 , 的狀態來鑑別出槽案交換機需要對客戶進行傳送之 狀態。 聚合網路襠索系統 檔案父換機的目的是要聚合由習知檔案伺服器 所提供的檔案系統服務，並且對網路客戶提交作為 單一、大型、相當高效能網路檔案系統，而其高可 用性係比各個個別檔案伺服器的高可用性大上數 倍。 為了達成此目的，檔案交換機較佳地可聚合一 個或多個網路檔案協定的所有運作，因此連接至交 換機的客戶的運作將無法與單一網路檔案伺服器的 運作區分。這需要交換機聚合所有實體，其由典型 | 網路檔案協定所揭露，尤其是檔案系統名稱空間、 目錄、檔案物件以及包含在檔案中的資料。 式聚合 將較佳地實行檔案交換機用以達成檔案系統聚 47 本紙張尺度適财關家鮮（CNS) Μ規格（2歌297公楚） 561358 A7 ----------Β7 五、發明説明（45) 合的機制，以使其可以從交換機上的—組規則與政 策來驅動。 有許多原因可以使規則式聚合成為所欲的。首 先，它將使儲存管理者指明針對不同組及/或類型 檔案進行聚合的不同方法，進而可容易地將該系統 的特徵協調為針對不同的資料所進行的使用用途與 特定存取型樣。第二，它將藉著消除在正常運作中 查詢外部裝置的需要來允許檔案交換機能以更具決 定性時機的方式來運作。 此外，規則式運作將允許多個檔案交換機聚合 並被置放在相同組的伺服器之前，而交換機並不需 要互相進行互動，除了需要同步化改變的該組規則 與政策。聚合相同組之檔案伺服器的交換機間的鬆 散結合將可能可以依據範圍的等級、藉著需要時加 入交換機來縮放存取頻寬。 最後，由於檔案交換機係位於内部地追蹤使用 型樣的絕佳位置，他們可以，根據系統管理者所指 明的政策以及觀察使用型樣來自動地調整聚合規 則。因此，檔案交換機可將其聚合之伺服器間的檔 案與資料分散最大化，以使網路儲存系統的流暢與 適應行為成為整體。 名稱空間聚合 本發明的檔案交換機可以被組態以聚合共同檔 48 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
561358 A7 _____B7 ___ 五、發明説明（46) 案系統名稱空間下的多個檔案伺服器。 --------------------------- (請先閱讀背面之注意事項再塡寫本頁} 第6圖展示本發明之檔案交換機進行的規則式 名稱空間聚合。名稱空間聚合的規則將較佳地界定 為路徑相似處的一圖表。第一行指明客戶可看見的 名稱，第二行指明伺服器的名稱，選擇性地為該伺 服器上的一部份或一設置點，其中為該檔案實際上 的常駐位置。檔案交換機100將連接至三個檔案 伺服器608、609以及61 0。在播案交換機中進行 負載的是規則表604 (或可由檔案交換機存取的）， 其指明3項規則605、606以及607。由網路客戶 所起始之進入檔案請求（例如檔案開啟）的路徑名 稱601、602以及603 ’將與第一行中的名稱·對映 規則進行比較（較佳地該項比較將從最長的相符字 首開始完成，以使重複的路徑名稱可被指明出來）。 如果發現一項比較相符的話，檔案基本路徑的相符 部分將被置換為第二行中的名稱，且該項請求將被 轉送至新的路徑以進行處理。一旦檔案可開啟於目 標伺服器上，與此檔案相關的所有進一步交易將針 對該伺服器進行交換。 例如，規則605將指明出共同名稱空間的\eng 子樹將可對映於伺服器608。檔案601將與此規 則相符，且因此將針對伺服器608進行交換，其 中它將到從已修正路徑到達。然而，規則6〇6將 指明在\ENG子樹中的子樹，即\ENG\SW，可被對 49 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 561358 A7 B7 五、發明説明（47) 映至不同的伺服器，即伺服器609。檔案602將 滿足此項規則，並且將因此針對伺服器6〇9進行 交換’其中它將到從已修正路徑到達。此外，規則 607將指明出\八(：(：丁子樹係對映至伺服器610。此 規則將驅動槽案603的交換，即使此檔案常駐於 \ACCT子樹的子目錄中（因為字首相符的關係）。 除了基礎路徑之外，將闡述其他的名稱空間對 映規則。例如，一項規則可指出具有既定延伸部分 的所有檔案將針對特定伺服進行交換（且選擇性地 同時在一既定子樹之下）。例如，一項規則 (*.mpeg—>\\srv3\dir6)將使所有MPEG檔案傳送至 伺服器610的子目錄dir6，不論該等檔案常駐於 邏輯名稱空間中的何處。 要注意的是，將在檔案交換機上組態且進行對 映過程。如果該對映改變的話，客戶並不需要知道， 且事實上並無法知道該對映並不需要被重新組態。 藉著將多個檔案伺服器的名稱空間聚合為一共 同名稱空間，檔案交換機將可達成相似於可取得分 散式檔案系統可達成的功能，而不需要任何專屬客 戶端軟體。 S錄聚合 如前段所述，名稱空間聚合是一種在不同伺服 器之間分散檐案的方法，且同時可增加新飼服器至 本紙張尺度適用中國國家標準（CNs) A4規格（210 X 297公楚） f (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) .、可· -夢 561358 A7 -—----!Z_ 五、發明説明（48) " 一現存系統中。然而，單單此種技術並不足以緊密 地聚合多個檔案伺服器的儲存容量。例如，單單地 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 因著名稱空間聚合，並不可能辨別出在聚合檔案系 統上有多少可用磁碟空間。 由於不同目錄可對映於不同的伺服器，因為缺 乏空間而不可能儲存在“问(3子樹的檔案可能可以 成功地儲存在常駐於不同伺服器上的\ENG\sw子 樹下。因此，即使當完整的系統具有充足的可用儲 存空間，在缺乏人力介入的狀況下，特定位置中的 特定擋案運作將無法成功地執行。 藉著使常駐在不同的伺服器之間的相同聚合目 錄中進行分散成為可能的，目錄聚合可解決上述的 問題。這將確保來自已組合名稱空間之所有目錄的 槽案可以分享所有有用的可用磁碟空間。 第7圖展示檔案交換機進行的目錄聚合。交換 機100將連接至二個檔案伺服器7〇4、705以及 706，且將組態以聚合該等伺服器上的目錄。當產 生一新檔案的一項交易由客戶起始時，交換機將決 定要在哪個伺服器上產生特定檔案，且隨後將針對 該祠服器交換該交易以及與此檔案相關的所有其他 交易。每當客戶起始開啟現存檔案的一項請求時， 父換機將鑑別出该檐案常駐在哪一個祠服上，且 針對適當伺服器進交換該項交易以及與該檔案相關 的所有其他交易。在本發明的實例中，檔案7〇 1 51 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公楚） 五、發明説明（49) 將結束在伺服器704上；當中與檔案701常駐在 相同目錄ENG上的檔案702將結束於伺服器705 ; 並且同時常駐在該相同目錄中的檔案7〇3將結束 在伺服器706上。 本文中說明的目錄聚合機制將假設其在進行運 作的任何目錄均存在於所有伺服器上。要確認此項 事實的方法之一是，每當在該伺服器上接收到要在 既定目錄中產生檔案的第一請求時，使檔案交換機 產生任何仲介目錄；確認此相同結果的另一種方法 是使交換機在所有伺服器之間複製目錄（但非檔 案）。達成相同結果的另一種方法是使交換機聚合 目錄對所有伺服器產生交易，確保每當一客戶請求 產生目錄時它將同時地在所有伺服器上產生。熟知 技藝者將可容易地瞭解達成相同結果的其他方法。 每當客戶起始一項交易以在聚合目錄列舉檔案 時，檔案交換機將聚合該項交易，有效地使在不同 相關檔案伺服器上的對應部件目錄可平行地列舉出 來。該交換機將隨後將該項列舉的結果串在一起， 減少重複名稱（例如存在於多個位置中的子目 錄）’並且將結果送回該客戶。 本文中說明之機制的重要部分是一種特定方 法，其中交換機將選擇各個構案的目標播案飼服 器’其常駐於聚合目錄中。可以達成此項結果的本 發明技術如下：當產生-項新樓案時，樓案交換機 52 561358 A7 rr^—___!z_ 五、發明 將選出目標檔案伺服器，隨機地或根據該伺服器上 的可得磁碟空間，並且對該伺服器交換檔案產生交 易。當啟始一項開啟現存檔案的交易時，檔案交換 機可藉著平行地遞送此項檔案的開啟請求到所有伺 服器來聚合該項交易，並且選出成功地開啟該檔案 的伺服器。 可達成相同結果的另一種方法是根據一種電腦 计算演算法（例如雜凑技術）來選出檔案伺服器， 其使用檔案開啟與檔案產生請求中的可得資訊。例 如，一種雜湊演算法可以根據名稱將永遠是獨特的 檔案名稱來從有限組的伺服器中選出一伺服器。此 種方法的優點是，當產生新檔案且當開啟現存檔案 時’可以以相同的方式來運作，且當遞送檔案開啟 請求時，並不會在伺服器上產生不必要的負載。 以下將說明另一種可能的機制。 可以針對檔案系統的一部份來進行目錄聚合， 如名稱空間聚合所界定的。例如，以下的規則： \\zx\marketing\art\* ->Wsrv1\dir1 (A) Wsrv2\dir2 (N)
Wsrv3\dir3 (N)
Wsrv4\dir4 (N) 其指明出marketing\art目錄之下的檔案將先被 儲存在\\srv1。當\\srv1填滿時，新的檔案將被儲 存在\\srv2。當它被填滿時，新的檔案將被儲存在 53 本紙張尺度適财關緒準(CNS) A4規格⑵0X297公釐)"
561358 A7 B7 五、發明説明（51) \\srv3，等等。當\\srv3填滿時，管理者可以加入 更多的檔案伺服器。 此種機制的可能實行方法是維持包含於該規則 中之各個檔案伺服器的狀態資料。可能的狀態為·· 填滿狀悲（F)、主動狀態（a)以及新狀態（n)。 在此實例中，只有一個伺服器將隨時處於主動 狀態（上面圖表中的\\srv1)。新檔案可產生在該伺 服器上。當主動伺服器裝滿時（較佳地為容量的 1 07。）’該伺服器將被移動至填滿狀態，且另一種 伺服器將從新狀態移動至主動狀態。當管理者加入 新的、空白的伺服器時，它將被置於新狀態中。 檔案交換機將自動地產生狀態轉換。在一段時 間之後，上述的規則將如下： \\zx\marketing\art\* - >Wsrv1\dir1 (F) Wsrv2\dir2 (F)
Wsrv3\dir3 (A)
Wsrv4\dir4(N) 當一項檔案開啟請求到達時，檔案交換機可首 先嘗試著開啟目前主動裝置上的檔案（因為目前產 生檔案可能會更頻繁地被存取）。如果該檔案並不 在那裡，它可以將開啟請求遞送至所有伺服器（平 行地）以找出較老舊的檔案。該檔案將僅常駐在該 等裝置中之一；該交換機將轉送具有此檔案的另外 運作至該裝置。 54 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、v" 561358 A7 --—----—___________ 五、發明説明（52) —^ 熟知相關技藝之技藝者將可知道的是，可以使 用多種其他機制來達成目錄聚合中目標檔案伺服器 的明顯部分。 ° 擋案聚合 為了能夠在多個檔案伺服器之間分條及/或映射 檔案内容，檔案交換機必須要能夠聚合多個常駐在 不同的伺服器上的檔案，且對客戶以單一檔案方式 來出。本段中將說明檔案交換機如何聚合檔案物 件，以及相對地它如何聚合常駐在檔案中的資料。 本文中的他處將說明資料聚合技術。 第8圖展示本發明之檔案交換機所進行的檔案 物件聚合技術。檔案交換機Ί 〇〇將從透過連結1〇9 進行連接的客戶接收檔案開啟請求8〇1。該交換機 將鑑別出檔案伺服器的子組，而在其上將駐有聚合 檔案；在此實例中，伺服器Ί 01叫〇2、] 〇3以及 1 04，其整體地將以檔案陣列8〇〇來表示。交換機 將隨後平行地遞送適當的已修正檔案開啟請求 802、803、804以及805至檔案陣列8〇〇的伺服 器。伺服器101至104將接收其個別檔案開啟請 求802至805、平行地執行該請求且根據協定來 對該交換機進行回應，各個伺服器均相信交換機是 常駐在該伺服器上之個別檔案的客戶。交換機將蒐 集所有來自檔案伺服器的回應、以有關包含已聚合 55 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公楚） …f (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
、可I 561358 五、發明説明（5¾ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 檔案之部件檔案的資訊來更新其狀態，而各個檔案 係常駐在檔案陣列800之伺服器1〇1至1〇4中之 一伺服器上，且聚合該交易結果並且將它傳送回原 始客戶。 因此客戶現在可以在檔案上起始各種不同檔 案交易（在此實例中為HLE1)，就如它是常駐在單 一檔案伺服器上的真實檔案般。交換機可以不同方 式來聚合不同交易。它對讀取與寫入交易的運作將 說明於本文中的其他部分。檔案交換機之有關並行 相關請求與議題的運作將說明於以下的文段甲。 在大部分的商業檔案系統中，檔案物件為具有 相當多組屬性的已命名實體，例如產生日期、最後 修正日期、大小、磁碟使用、存取控制列表（access contml list、ACL)、安全描述符、備份/檔案資料 庫指示符、甚至是使用者界定性質。為了要適切地 聚合檔案物件，檔案交換機必須應用聚合不同屬性 的不同方法。於此，將大致上說明本發明之用以聚 a 案物件的技術，且將不意圖將本發明的說明限 制在特定檔案系統以及網路檔案協定實行方式中， 而熟知技藝者將可以應用本發明的說明於特定網路 檔案協定中。 大致上來說，處理檔案交換機中之屬性相關交 易的較佳方法是應用任何屬性的要求請求至該組部 件檔案中包含已聚合檔案的所有檔案，以及從盡可 56 本紙張尺度適用令國國家標準（CNS) A4規格（2】0X297公复） 561358 A7
五、發明説明（54) 能少的部件檔案中讀取該屬性值。聚合特定屬性的 正確方法將因著特定屬性的語意而有所不同。 ----- (請先閱讀背面之注意事^再填寫本頁〕 例如，聚合產生的日期可能為檔案首先儲存的 產生日期；最後修正日期可為至少_檔案已經被修 正的最近日期/時間。用以鑑別聚合檔案大小的演 算法將較佳地根據檔案如何被分條及/或映射來決 疋，例如，以經分條處理而非映射處理的檔案來說， 檔案大小可以界定為所有部件檔案大小的總和；對 以經分條處理以及映射處理的檔案來說，檔案大小 可被界定為僅來自單一映射影像之部件槽案的總 矛舉另貫例來說，該等檔案的磁碟使用可以界 、一-Τ— 定為所有分條與映射部件檔案知磁碟使用屬性的總 和〇 熟知技藝者應該可以暸解的是，上述與其他檔 案屬性可以用許多不同且明顯的方式來巨集，而: 所有方式將可在本發明的檔案交換機運作良好。 並行機制的聚合 由於檔案伺服器以及網路檔案協定係設計為可 同時由多個客戶進行存取，他們典型地可提供並行
處理的絕佳支援。例如，CIFS網路檔案協定可Z 供請求獨占檔案開啟的能力，這表示如果二個客戶 之 同時請求開啟的話，將僅能進行該二項請求中 項0 57 本紙張尺^^^"家標準_^Γ^〇Χ297公釐） 561358 A7 --—____ B7_ 五、發明説明（55) 在單一檔案伺服器的實例中，此項支援將可藉 著使用作業系統同步化物件來經常實行於檔案伺服 器中。這對單一伺服器來說可運作良好，其中來自 多個客戶的存取可以在相同電腦中進行串列化。然 而’如本發明背景所討論的，將此方法延伸至叢集 組態中的多個伺服器將會造成瓶頸。於此，本發明 較佳地使用一種不同的機制來處理並行。 並行問題；實例： 第19圖展示本發明之聚合檔案系統中的並行 存取技術。系統1908包含二個檔案交換機1〇〇與 Ί 90、檔案伺服器1 至1 〇6、以及用以連接檔案 伺服器與檔案交換機的第2層（Iayer2)交換機 1907 ° 在此實例中，二客戶將同時傳送針對獨占檔案 開啟的請求。第一客戶，即客戶A，將連接至檔案 交換機100，且將對該交換機傳送其獨占檔案開啟 請求801 ;第二客戶，即客戶β，將連接至檔案交 換機Ί 906,且將對該交換機傳送其獨占檔案開啟 請求1 901。在此實例中，所要求的檔案將從四個 檐案進行聚合，各個檔案係常駐在伺服器1 〇1至 104中之一（該四個伺服器將形成此檔案的檔案陣 歹)J 800卜 檔案交換機將同時處理該請求，且藉著對檔案 58 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
561358 五、發明説明（56) 陣列800的四個伺服器交換進入請求801與1901 來i試著處理該請求。播案交換機1 〇〇將個別地 傳送請求8〇2至805到檔案伺服器1〇1至1〇4。 私案父換機1 9 0 6將個別地傳送請求1 9 〇 2至9 〇 5 到槽案伺服器1 01至1 04。當該二交換機可能已 經同時地發布請求時，該請求將以相同順序到達各 個檔案伺服器。在此實例中，在他們接收來自檔案 父換機1 906的對應請求之前，即請求9〇2、ί 904 以及1905 ’檐案伺服器1 〇Ί、ί 〇3以及彳〇4將個 別地接收請求802、8〇4以及805。在它接收來自 構案交換機100的請求803之前，檔案伺服器1〇2 將接收來自檔案交換機Ί 906的請求1 903。熟知 技藝者將可以容易暸解的是，其他的順序將是顯而 易見的，以及具有超過二個客戶、超過二個交換機、 以及其他數量檔案祠服器的相似狀況。 根據上述請求到達的順序，檔案伺服器彳、彳〇3 以及104可以滿足來自檔案交換機1〇〇的開啟請 求802、804以及805，並且拒絕來自檔案交換機 1 906的請求1 902、1 904以及1 905。檔案伺服器 102可滿足來自檔案交換機ι9〇6的請求19〇3，並 且拒絕來自檔案交換機！ 〇〇的請求803。因此， 以樓案交換機的觀點來看，二項聚合交易均將失 敗’因為二者均無法成功地開啟總共4個部件檔 案’且無法進行個別客戶請求8〇1以及1901。此 59 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) Α4規格（2Κ)Χ297公楚） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、ν一口 · 561358 A7 -—-—- B7_______ 五、發明説明（57) ''' 種景象很清楚地違反獨占開啟請求的語意學，而該 語意學係說明客戶應該可以成功而所有其他客戶將 失敗。 熟知技藝者應該可以瞭解的是，此種狀況是典 型的死鎖（deadlock)問題，其中雖然客戶完成的 資源（即已聚合檔案）是可取得的資源且可以輕易 地允諾該等客戶中之一，並沒有任一個客戶能夠取 得它（即開啟該檔案）。 用以處理並行存取的演算法 本發明可達成的針對為相同目標的聚合檔案之 其他的網路檔案協定交易（例如19〇1)，聚合網路 檔案協定交易的適切語意行為（例如8〇1)。可藉 著以決定性方式進行聚合各項交易的結果來達成， 以使嘗試相同檔案的多項並行交易中僅有一項可以 成功’或者其他的檔案系統實體可成功。 第9圖展示達成此種結果的演算法。在演算法 的第一步驟901中，檔案交換機將發布聚合交易 的請求至所有目標伺服器並且蒐集其回應。在步驟 9〇2，交換機將檢查是否所有回應都指向成功；若 是’演算法將成功地結束（例如檔案係成功地開 啟）。 如果至少一項回應顯示出失敗的話，演算法將 前進至步驟903，其中檔案交換機將檢查是否所有 60 本紙張尺度適财關家標準（⑽）M規格⑵狀297公楚） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、? 561358 A7 —-~ ____B7 _ 五、發明説明（58) 回應均已失敗；若是，演算法將結束而槽案交換機 將無法進行該項聚合交易（即檔案無法在此時開 啟）。如果至少一項回應指示出成功的話（即交換 機可以成功地開啟至少一目標伺服器上的檔案）， 演算法將前進至步驟904。在此步驟中，交換機將 檢查是否第一伺服器的交易結果為成功（在本實例 中為伺服器101)。若否，交換機將前進至步驟9〇7, 其中它將撤銷所有已經成功的部件交易（即關閉部 件檔案），且無法通過該聚合交易。 如果步驟904往是的（YES)方向前進的話（即 父換機已經成功地開啟第一伺服器1 〇 ]上的部件 案）’那麼演算法將前進至步驟905與906，其 中父換機將重新嘗試所有失敗的部件交易，直到他 們都成功為止，此時將成功地完成聚合交易。 當應用到所有並行交易時，顯示在第9圖中的 演算法將確保該等交易中的一項將成功而所有其他 交易將失敗，進而達成適當的基本行為。要注意的 是，各個檔案交換機可以根據其從該交易收到的結 果來決定是否要重新嘗試或撤銷該交易，而不需要 從其他的交換機而目的地為相同的檔案之交易收到 特定結果的資訊。熟知技藝者應該可以輕易地明白 的是，此種演算法將可延伸至任何數量的交換機以 及任何述數量的客戶。此外，單一檔案交換機可以 較佳地使用相同的演算法來仲裁來自二位其本身客 61 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公楚) '
t… (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、可丨 561358 A7 五、發明説明（59) 戶的擇一請求，因此可避免對此種運作知其他的内 部同步化的需求。 本發明因此將界定一種用以支援聚合檔案系統 之並行的可能機制，其將利用以下的步驟與機制來 進行： 1· 如本文中說明的方法來交換進入交易； 利用實行於各個檔案伺服器中之網路檔 案協定所備置的並行分解機制； 提供一種演算法，例如顯示於第9圖中 的决鼻法’該演算法能夠針對所有競爭 交易產生一項決定性反應（即該競爭交 易中將只有一種可以成功），而各個交換 機係根據該等演算法以及其本身交易的 結果來採取行動，而不需要來自其他的 競爭交易的結果。 熟知技藝者應該可以輕易地明白的是，本發明 的此方面將可以容易地適應數量的檔案交換機，包 括單一檔案交換機可以使用相同順序以確保適切的 處理來自連接於同交換機之客戶的競爭請求。此 外，熟知技藝者應該可以輕易地明白的是，在不偏 離本發明的精神下，也可以使用除了顯示在第9 圖中的演算法之外的演算法。 2. 3. f (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、? # 62 561358 A7 B7 五、發明説明（60) 絕對鎖定 網路檔案協定典型地提供檔案位準的鎖定與位 元組範圍鎖定，以便同步化嘗試著寫入檔案中相同 檔案以及相同的區域中的多個客戶。當鎖定技術由 所有客戶持續地使用時，並不需要額外的同步化， 以避免將不一致的資料寫入至相同檔案的不^映射 中，然而，並非所有的檔案客戶應用程式均持續地 使用該鎖定機制。 以下將說明一種機制，其可進一步確保多個檔 案客戶同時寫入至多個檔案伺服器之槽案資料的一 致性，且確保相同的檔案的所有對映副本均包含相 同的資料。當檔案交換機接收到一檔案寫入請求 時，將檢查是否提出請求之客戶已經取得完整的檔 案鎖（獨占寫入器或獨占機會鎖）或請求區域的 元範圍鎖。若否，檔案交換機將針對客戶請求寫 區域的檔案區域發布位元範圍鎖，且隨後進行寫 運作，隨後解開該區域並完成對客戶進行的檔案 入交易。 ^ δ此機制持續地由檐案交換機使用且當由所有 的檔案交換機均存取相同組的檔案伺服器時，相較 於任何單一檔案伺服器維持的位準，將可確保檔 資料在位準的一致性。 位 入 入 寫 案 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、=& ' 0, 63 本紙張尺度適用中國國家標準峨格（肅297公爱） 561358 A7 ---— __B7_ 五、發明説明（61) 保留檔索 相當頻繁地應用於不支援鎖定技術的網路協定 的另一種機制，是在檔案伺服器上產生"保留"檔 案。利用此種機制，如果二個或多個客戶嘗試著對 既定檔案A進行一項所欲交易的話（以使應該一次 由一位客戶來執行），各個客戶將首先嘗試著產生 具有有名名稱以及位置（例如與檐案A位於相同目 錄中的檔案LOCK)的一"保留〃檔案。他們將嘗試著 利用具有獨占語意學的檔案來產生保留檔案，即如 果戎檔案已經存在而它已產生檔案且失敗的話，將 產生一項請求。 所以，如果二客戶均嘗試著執行所欲交易的 話，各個客戶將首先嘗試著產生保留檔案。客戶中 之一將成功且將繼續進行所欲的交易。另一位客戶 將無法產生保留檔案，因為它已經存在了，且將無 法執行所欲的交易。反之，它將定期性地嘗試著產 生保留檔案；只要該保留檔案存在，所進行的努力 都會失敗。當第一位客戶完成所欲交易時，將刪除 保留檔案。隨後，其他客戶為了產生保留檔案而作 的努力均將成功，且隨後繼續完成所欲的交易。 當必須執行一項無法只利用展示於第9圖中的 演算法來輕易地取消的運作時，檔案交換機將使用 產生保留檔案的相同機制。要注意的是，鎖定檔案 64 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -、?r· 561358 A7 -----Ξ____ 五、發明說明（62) 可以產生在部件檔案常駐之處的相同目錄中，且具 有針對競爭交易目標檔案而衍生一檔案名稱。如此 一來，並不會有中央化"鎖定"或同步化管理機構， 因為同步化是分散在多個檔案伺服器之間。 熟知技藝者應該可以輕易地明白的是，保留檔 案機制為第9圖中之演算法的進一步發展，以便 與本發明之精神相符，並且可較絲與㈣交換機 同使用该〉臾异法的其他修正與延伸。 機會錢聚合（"〇p|ocks") 與網路協定頻繁地使用的另一種機制是機會鎖 (機會鎖，又稱收gj (ca||bac：ks))。由於機會鎖將允 許進行客戶端快速緩衝（而可保持資料完整性、一 致性與時效性），使用機會鎖典型地將可增加客戶 所經歷的效能。 、檔案交換輪佳地可針對部件财聚合機會鎖 並且提供機會鎖給其提交給客戶的聚合槽案。為了 如此進行’棺案交換機將請求—機會鎖給各個部件 备案’如果所有機會鎖均核准的話（即構案交換機 為所有的部件樓案持有機會鎖)，擋案交換機將把 機會鎖給予客戶。如果部件㈣伺服器解開它所給 予檔案交換機的機會鎖的話，檔案交換機將解開它 所給予客戶的機會鎖（如果客戶尚未要求機會鎖， 那麼交換機m單的注意其狀態，其不再為特定
訂
65 五、發明説明（63) 檔案持有機會鎖，因此它將拒絕後面客戶對機會鎖 、月长）父換機將隨後較佳地等待客戶確認已經 凡成所有解開機會鎖所需的動作（例如寫回並忽略 任何此檔案的快速緩衝資料）並且向首先解開機會 貞的彳曰案伺服器確認機會鎖解開完成動作。檔案交 換機回應來自伺服器之機會鎖解開請求方式將較佳 地與客戶回應交換機的方式相同（例如機會鎖解開 OK或檔案被關閉）。 如果當客戶正處理來自該交換機之機會鎖解開 請求時，另一種檔案伺服器嘗試著解開針對相同的 檔案給予的機會鎖時，檔案交換機將在記憶體中認 知者已經發生了。當客戶完成機會鎖解開動作時， 交換機將回應所有要求機會鎖的伺服器，且所給予 的機會鎖已經解開了。檔案交換機將注意其狀態， 針對此檔案的機會鎖將不在允諾了；如果其他播案 伺服器嘗試著要解開相同檔案上的機會鎖的話，檔 案父換機可以即刻地知道機會鎖被解開，因為其客 戶不再保有機會鎖（並且因此應該不會對任何資料 或範圍所進行高速緩衝）。 如熟知相關技藝者所瞭解的，上述的機制可以 用來處理網路檔案協定所界定的各種不同類型機會 鎖，且用以完全地解開或僅降級機會鎖（例如來自 ClFS協定中僅針對位準2機會鎖的一項降級, 求）。 月 66 561358 A7 ' ------- 五、發明說明（64^ 一'' -- 熟知技藝者應該可以輕易地明白的是，此種機 制可另致能具有相同組之檔案伺服器的多個檔案交 換機的同時間運作。 並行機制聚合的蟪結 熟知技藝者應該可以輕易地明白的是，可以使 用其他廣算法來達成相同的結果，且確保聚合交易 的一致與基本行為。相似地，熟知技藝者應該可以 幸二易地明白的是，相同方法可應用至其他的檔案交 易類型中，例如鎖定、製造等。 在實行中，本發明可聚合網路檔案協定所備置 的現存同步化機制以實行多個獨立檔案交換機客戶 之間的同步化，而不需要進行直接的互動與通信， 且因此可進行檔案交換機之間的耦接。此外，各個 個別檔案交換機可進一步使用該等機制，以便同步 化連接至該交換機之多個客戶鎖請求的交易。 jf稃龙合 在多個伺服器之間聚合檔案物件且能安全地在 並仃％境中進行的能力將可致能檔案交換機分散多 個伺服器上之聚合檔案料，進而達成平行運作與高 可用性。相同的過程可被視為檔案交換機將部件檔 案内容聚合為將對其網路客戶提出的單一檔案。 大部分網路檔案協定將提出檔案資料作為連續 67 561358 κι ----—-------Β7 五、發明説明（65) ~ 一 的4元、且陣列。這表不針對各個個別標案資料進行 分散所需的技術均與針對硬碟陣列分散資料所需的 技術不㈤_知技藝者應該可以容易地明白的是， 包括刀條、映射以及RA|D的所有其他變化之所有 如此進行的方法（如上面背景技藝部分所述的）可 同樣地在本發明中應用到分散個別檔案資料中。 在以下將說明的第1 〇至〗2圖中，將個別展示 本發明所使用之映射、分條與溢出技術。由於此等 機制是目前已經存在的，將不需要客戶與飼服器的 表述。然而，應該要注意的是，將由本發明根據檔 案交換機中的交換檔案協定交易（在各個圖式中以 箭頭代表）來進行該等機制，而不是發生在局部機 器中的API功能，典型地為客戶。 映射技術 第1 0圖將展示透過在交換式檔案系統進行映 射技術的資料聚合。在此實例中，檔案交換機（未 顯示）將把全部較佳地常駐在不同檔案伺服器中的 部件檔案1001、1002、1003以及1004聚合為單 一聚合檔案1000以向客戶提交。部件檔案1〇〇1 至1004包含相同資料，而交換機將把該資料提交 為聚合檔案1000的内容。 當客戶起始檔案開啟交易時，交換機將聚合該 項交易（如顯示於第8圖中），且較佳地開啟所有 68 一一本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
五 發明說明（66) :部件檔案1001至1004。當客戶起始檔案讀取 父易時，槽案父換機將較佳地隨機地選出其上常駐 ^部件㈣的i案健H，且對它進行交換讀取 父易。該伺服器將執行該讀取交易並將回應送回至 該交換機，·交換機將轉送回應至客戶，因此完成了 客戶所要求的讀取交易。利用此機制，如果多個客 戶嘗試著讀取相同的檔案麵的話，交換機將隨 機地引導他們的交易至不同的部件伺服器。交換機 將因此平衡該等權案伺服器之間的負載；此外，相 較於檔案1000儲存在單一伺服器的實例，客戶可 以經歷高達四次的增強效能（在此實例中）。 +當客戶起始一項檔案寫入交易，該交換機可藉 著將使用者資料複製到所有部件交易中來聚合該交 易。因此，可以用相同資料來同步更新所有的部件 檔案1001至1004。由於所有的部件交易係平行 地執行，相較於儲存在單一伺服器的檔案中，這將 不會降低聚合檔案的寫入效能。 最後，售客戶起始一項關閉交易時，交換機將 以相似於開啟交易的方式來進行聚合，並且關閉所 有的部件檔案。 檔案映射的其他重要優點是，即使當無法取得 一個或多個部件檔案伺服器時，可以成功地完成上 述的交易。開啟、寫入以及關閉交易將可交換至所 有的可取得的伺服器中；讀取交易將被交換到任何 69 561358 A7 " ' -----〜____B7_ 五、發明説明（67)^ " —— 個可取彳于伺服器中。如此一來，只要至少一個部 件榀案位於線上，整個檔案系統以及聚合檔案忉⑽ 都將維持為所有客戶可取得的。 分條技術 第11圖展示透過檔案交換機進行的分條技術 在父換式檔案系統進行資料聚合。在此實例中，檔 案父換機（未顯示）將把全部較佳地常駐在不同檔 案伺服器中的部件檔案1 001、1 002、1 003以及 1004聚合為單一聚合檔案1000以向客戶提交。 在此實例中，部件檔案1 001至1 004包含不同、 不重複的條狀資料，而交換機將把該條狀資料提交 為連續性聚合檔案1 〇〇〇的内容。 當客戶起始檔案開啟交易時，交換機將聚合該 項交易（如顯示於第8圖中），且開啟所有的部件 樓案1001至1004。當客戶起始檔案讀取交易時， 交換機將藉著執行以下步驟來聚合此項交易。第 一 ’根據條狀大小來鑑別請求開始偏移量以及請求 交易大小，部件伺服器將包含在此項交易中，且它 們必須讀取多少開始偏移量以及多少資料。交換機 將隨後對選出伺服器發布部件交易，並且藉著確保 資料將以右邊重新建構的順序到達客戶來聚合結 果。客戶將以正確的順序接收該項回應的聚合頭 標，接著則接收所有請求的資料。 70 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） if (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、可| 561358 五、發明説明（68) 熟知技藝者應該可以查 ^ 以輕易地明白的是，在此實 例中，寫入交易將以相似 抽卜 於上迷頃取交易的方式來 仃’除了資料將如展示於第5圖中的方式來分 :外’而不是如讀取交易的實例中所進行的組 配。 最後’當客戶起始一項關閉交易時，交換機將 於開啟交易的方式來進行聚合，並且關閉所 有的部件檔案。 在透過針對讀取與寫人交易進行分條技術的資 料聚合中，將藉由針對較少數量資料平行地向多個 部件伺服«交對應讀取與寫人以。這將造成標 案交換機遞送至各個個別客戶之個別效能的增加， 以及當多個客戶存取相同的檔案時形成的極佳負載 平衡。此外’如多項研究所顯示，分條技術將傾向 可以解決熱點現象的問題。 溢出 第12圖展示透過溢出技術來進行的資料聚合。 溢出機制較佳地用來聚合儲存容量，較佳地依據本 文中說明的一個或多個其他的機制。溢出技術特別 有用的時候是，當檔案為開啟，而聚合檔案的一個 或多個部件伺服器無預期地用盡磁碟空間時。此圖 展示包含較佳地常駐在不同檔案伺服器上之二個部 件檔案1201以及1202的聚合檔案1200。如本圖 71 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐）
---- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) .訂| # 561358
五、發明説明（69) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 中可看到的，聚合檔案1200的部段1、2、3以及 4係韦駐在部件檔案1 201，而剩下的部段5與6 則常駐在部件檔案1 202中。 •、1T— 當構案交換機在寫入資料至檔案的過程中無預 期地發現目標檔案伺服器將要用盡磁碟空間時，將 發生溢出現象。在此種狀況下，並不是使寫入交易 失效，交換機可選擇開啟另一種伺服器上的一個新 部件檔案，並且持續對它進行寫入。該二檔案的内 容將串聯在一起以明顯的方式來呈現共同連續性的 位元、、且陣列。熟知技藝者應該可以輕易地明白的 疋’溢出機制可同樣地應用至第二檔案、產生反覆 無常的長鏈型部件檔案，以使系統中所有的磁碟空 間了以式需要而定地完全使用。 祂案交換機可以利用以下的方式將檔案交易交 換為溢出檔案。針對開啟以及關閉交易來說，它可 較佳地將交易切換到該部件檔案上的所有伺服器上 (即包含檔案1200之資料的任何部分），以使所有 部件檔案可分別開啟或關閉。針對讀取以及寫入交 易來說，彳▲案父換機將觀察開始的偏移量，以及欲 讀取/寫入之酬載的長度，並且將以下面方式將交 易進行調換： (幻如果酬載完全符合於第一部件檔案中的話 (例如檔案1200中的片段ί與2)，檔案交換 機便將該交易切換至第一伺服器。 72 本紙張尺度適财_家群（⑽職格⑵Qx297公幻 561358 A7 ------------B7 _ 五、發明説明（70) — --- ⑹如果酬載完全符合於溢出（第二與以下) 部件檔案中之一的話（例如儲存在部件槽案 02開碩的標案1200片段5)，標案交換機 將把交易切換至飼服器，其上常駐有部件樓 案。交換機將同時藉著從交易的開始偏移量 中減去聚合樓案中的部件播案開始偏移量來 修改交易的參數。在本實例中，播案12〇2 的片段5為偏移量〇,因此四個片段應該從 "玄項明求中減除，因而形成讀取檔案 之第一片段的一項請求）。 (C)如果酬載跨越了多個部件檔案（例如檔案 1200中的片段4與5)，檔案交換機將針對 所有伺服器複製其上常駐有部分的請求交 易，修正各項交易的開始偏移量與長度。在 接收到回應之後，檔案交換機將以正確順序 重新建構資料（相似於分條技術中的方式）並 且將它傳送回給客戶。 為了使溢出機制運作，在開啟部件檔案12〇1 之後，檔案交換機較佳地必須能夠辨別出：（幻一 部件檔案1202將存在；（b)其上常駐有檔案12〇2 的目標伺服器；以及（c)是否在此檔案的溢出鏈中 有任何其他部件檔案。達成的一種方法是透過使用 與各個部件檔案一同儲存的額外解釋用資料。利用 73 本紙張尺度適Α4·⑵QX297公爱) "~ -
(請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •訂- 五、發明說明（71) 此方法，檔案交換機將在檔案產生之後，於各個與 每個部件檔案的開始保留小型、固定大小的資料區 免並且使客戶热法看到該區塊。當一楷案需要溢 出時，此解釋用資料區塊可以用來儲存名稱以及下 一個部件檔案常駐的伺服器，以及溢出鏈中播案的 總數。 如果完成了上述機制，可藉著儲存可幫助交換 機較方便地找到部件之資訊，來使用相同的解釋用 資料區塊以最大化對分條與映射部件檔案的存取 權。 或者，如果後續的部件檔案伺服器可支援用以 將定製資料與檔案相結合的其他機制的話（例如串 流或延伸屬性），解釋用資料區塊可以反之利用該 等機制中之一來儲存。 為了進行上述說明，檔案解釋用資料可被界定 為包含有關既定播案之内容要如何儲存在檔案飼服 器中之資訊的-種資料結構。例如’該資料結構可 包括溢出片段的數量、其上常駐有各個片段之播案 伺服器的各個片段大小以及識別資訊（例如名 稱）。舉另-實例來說，該資料結構可以同時包含 用以聚合既錢案的聚合參數，例如分條數量、分 條大小、以及映射數量等。 74 561358 A7 _ B7 五、發明説明（72) 映射技術 第1 0圖將展示透過在交換式檔案系統進行映 射技術的資料聚合。在此實例中，檔案交換機（未 顯示）將把全部車父佳地常駐在不同檔案伺服器中的 部件檔案1 001、1 002、1 003以及1 004聚合為單 一聚合檔案1000以向客戶提交。部件檔案1〇〇1 至1004包含相同資料，而交換機將把該資料提交 為聚合檔案1000的内容。 當客戶起始檔案開啟交易時，交換機將聚合該 項交易（如顯示於第8圖中），且較佳地開啟所有 的部件樓案1001至1004。當客戶起始檔案讀取 父易時，槽案交換機將較佳地隨機地選出其上常駐 有部件檔案的一檔案伺服器，且對它進行交換讀取 父易。该伺服器將執行該讀取交易並將回應送回至 該交換機；交換機將轉送回應至客戶，因此完成了 客戶所要求的讀取交易。利用此機制，如果多個客 戶嘗試著讀取相同的樓案1000的話，交換機將隨 機地引導他們的交易至不同的部件伺服器。交換機 將因此平衡該等檔案伺服器之間的負載；此外，相 較於檔案1000儲存在單一伺服器的實例，客戶可 以經歷高達四次的增強效能（在此實例t)。 田客戶起始一項槽案寫入交易，該交換機可藉 著將使用者資料複製到所有部件交易中來聚合該交 易。因此，可以用相同資料來同步更新所有的部件 本紙張尺度適财_家_ (_ Μ規格⑵⑽撕公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填窝本頁) -身· •、jtr'丨· 561358 五 發明説明（73) ^案刚1 i _4。由於所有的部件交易係平行 地執行，相較於儲存在單一伺服器的檔案中，這將 不會降低聚合檔案的寫入效能。 、最後，當客戶起始-項關閉交易時，交換機將 以相似於開啟交易的方式來進行聚合，並且關閉所 有的部件檔案。 檔案映射的其他重要優點是，即使當無法取得 :個或多個部件檔案伺服器時，可以成功地完成上 述的交易。開啟、寫入以及關閉交易將可交換至所 有的可取得的伺服时；讀取交㈣被交換到任何 一個可取得伺服器中。如此一來，只要至少一個部 件杬案位於線上，整個檔案系統以及聚合檔案】000 都將維持為所有客戶可取得的。 分條技術 第Ί1圖展示透過檔案交換機進行的分條技術 在交換式檔案系統進行資料聚合。在此實例中，檔 案父換機（未顯示）將把全部較佳地常駐在不同播 案伺服器中的部件檔案1001、1002、1003以及 1004聚合為單一聚合檔案1000以向客戶提交。 在此實例中，部件檔案1 001至1 004包含不同、 不重複的條狀資料，而交換機將把該條狀資料提交 為連續性聚合檔案1 000的内容。 當客戶起始檔案開啟交易時，交換機將聚合該 76 本紙張尺度適用巾關家標準（CNS) A4規格⑵0χ297公楚）
、? (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 561358 A7 ---- —___ B7_ 五、發明説明（74) 項交易（如顯示於第8圖中），且開啟所有的部件 檔案1001至1004。當客戶起始檔案讀取交易時， 交換機將藉著執行以下步驟來聚合此項交易。第 一，根據條狀大小來鑑別請求開始偏移量以及請求 交易大小，部件伺服器將包含在此項交易中，且它 們必須讀取多少開始偏移量以及多少資料。交換機 將隨後對選出伺服器發布部件交易，並且藉著確保 資料將以右邊重新建構的順序到達客戶來聚合結 果。客戶將以正確的順序接收該項回應的聚合頭 標，接著則接收所有請求的資料。 熟知技藝者應该可以輕易地明白的是，在此實 例中，寫入父易將以相似於上述讀取交易的方式來 執行，除了資料將如展示於第5圖中的方式來分 散以外，而不是如讀取交易的實例中所進行的組 配0 最後，當客戶起始-項關閉交易時，交換機將 以相似於開啟交易的方式來進行聚合，並且關閉所 有的部件檔案。 在透過針㈣取與寫人以進行分條技術的資 料聚合中，將藉由針對較少數量資料平行地向多個 部件伺服H遞交载讀取與寫人“。這將造成伊 案交換機遞送至各個個別客戶之個別效能的增加， 以及當多個客戶存取相同的檔案時形成的極 平衡。此外’如多項研究所顯示，分條技術將傾向 77 (CNS) Α4^^〇χ297^^^^—--- IT (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 561358 A7 一-----_ 五、發明説明（75) 可以解決熱點現象的問題。 溢出 第1 2圖展示透過溢出技術來進行的資料聚合。 溢出機制較佳地用來聚合儲存容量，較佳地依據本 文中說明的一個或多個其他的機制。溢出技術特別 有用的時候是，當檔案為開啟，而聚合檔案的一個 或多個部件伺服器無預期地用盡磁碟空間時。此圖 展示包含較佳地常駐在不同檔案伺服器上之二個部 件檔案1201以及1202的聚合檔案！ 200。如本圖 中可看到的，聚合檔案1200的部段Ί、2、3以及 4係常駐在部件檔案1201，而剩下的部段5與6 則常駐在部件檔案1 202中。 當檔案交換機在寫入資料至檔案的過程中無預 期地發現目標檔案伺服器將要用盡磁碟空間時，將 發生溢出現象。在此種狀況下，並不是使寫入交易 失效，交換機可選擇開啟另一種伺服器上的一個新 部件檔案，並且持續對它進行寫入。該二檔案的内 容將串聯在一起以明顯的方式來呈現共同連續性的 位元組陣列。熟知技藝者應該可以輕易地明白的 是，溢出機制可同樣地應用至第二檔案、產生反覆 無常的長鏈型部件檔案，以使系統中所有的磁碟空 間可以式需要而定地完全使用。 樓案交換機可以利用以下的方式將檔案交易交 78 本紙張尺度適用中國國表標準（CNS) A4規格（210X297公楚） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、可| 五、發明說明（76) 換為溢出檔案。針對開啟以及關閉交易來說，它可 較佳地將交易切換到該部件檔案上的所有伺服器上 (即包含檔案1200之資料的任何部分），以使所有 部件檔案可分別開啟或關閉。針對讀取以及寫入交 易來說’檔案交換機將觀察開始的偏移量，以及欲 頃取/寫入之酬載的長度，並且將以下面方式將交 易進行調換： (d) 如果酬載完全符合於第一部件檔案中的 話（例如檔案1200中的片段1與2)，檔案 交換機便將該交易切換至第一伺服器。 (e) 如果酬載完全符合於溢出（第二與以下）部件 檔案中之一的話（例如儲存在部件檔案12〇2 開頭的檔案1200片段5)，檔案交換機將把 父易切換至祠服器，其上常駐有部件檔案。 父換機將同時藉著從交易的開始偏移量中減 去聚合檔案中的部件檔案開始偏移量來修改 父易的參數。在本實例中，檔案1202的片 段5為偏移量〇 ,因此四個片段應該從該項 凊求中減除，因而形成讀取檔案]202之第 一片段的一項請求）。 ⑴如果酬載跨越了多個部件檔案（例如檔案 1200中的片段4與5)，檔案交換機將針對 所有伺服器複製其上常駐有部分的請求交 易，修正各項交易的開始偏移量與長度。在 561358 A7 I-----87___ 五、發明説明（77) 接收到回應之後，檔案交換機將以正確順序 重新建構資料（相似於分條技術中的方式）並 且將它傳送回給客戶。 為了使溢出機制運作，在開啟部件檔案Ί 201 之後，檔案交換機較佳地必須能夠辨別出··（a)_ 部件檔案Ί202將存在；（b)其上常駐有檔案12〇2 的目標伺服器；以及（c)是否在此檔案的溢出鏈中 有任何其他部件檔案。達成的一種方法是透過使用 與各個部件檔案一同儲存的額外解釋用資料。利用 此方法，檔案交換機將在檔案產生之後，於各個與 每個部件檔案的開始保留小型、固定大小的資料區 塊，並且使客戶無法看到該區塊。當一檔案需要溢 出時，此解釋用資料區塊可以用來儲存名稱以及下 個部件槽案常駐的祠服器，以及溢出鍵中檔案的 總數。 如果完成了上述機制，可藉著儲存可幫助交換 機較方便地找到部件之資訊，來使用相同的解釋用 資料區塊以最大化對分條與映射部件檔案的存取 權。 或者，如果後續的部件檔案伺服器可支援用以 I 將定製資料與檔案相結合的其他機制的話（例如串 流或延伸屬性），解釋用資料區塊可以反之利用該 等機制中之一來儲存。 80 本紙張尺度顧準（CNS) A4規格⑵qx297 ---
(請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •訂- 561358 A7 --— B7 _ 五、發明説明（78) ""— -- 為了進行上述說明，檔案解釋用資料可被界定 為包含有關既定㈣之内容要如何儲存在檔案飼服 器中之資訊的-種資料結構。例如，該資料結構可 包括溢出片段的數量、其上常駐有各個片段之檔案 伺服器的各個片段大小以及識別資訊（例如名 稱）。舉另一實例來說，該資料結構可以同時包含 用以聚合既定檔案的聚合參數，例如分條數量、分 條大小、以及映射數量等。 資料聚合的嫌結 熟知技藝者應該可以輕易地明白的是，本段中 所說明的機制將可有效且同時地應用至相同檔案 中。例如，映射技術與分條技術可以合併以增加單 一構案的效能以及高可用性；再者，當某些檔案伺 服器超出儲存空間時，溢出技術可以增加至相同檔 案中。再者，熟知技藝者應該可以輕易地明白的是， 除了本文中說明的機制之外，其他的資料聚合技 術’例如RAID4以及RAID5，都可以實行於檔案 交換機中。 褚案伺服器的故障 當檔案伺服器發生故障時，能保有分散到及/或 複製到多個檔案伺服器之檔案内容的能力將使本發 明提供資料的高可用性。 81 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公螫） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
•、tr· 561358 A7 ____Β7 五、發明説明（79) 該項故障的發現是由於（a)並未回應於檔案交換 機定期地傳送至伺服器之動力的檔案伺服器會發 現；（b)因著檔案伺服器連結失效的關係；或者⑹ 檔案交換機向檔案伺服器所請求的運作暫停的關 係。較佳地，發現故障的交換機並無法通知連接至 相同檔案伺服器的任何其他交換機該特定伺服器不 在可得且應該不要再對它傳送任何請求。 只要儲存在檔案伺服器組中的所有檔案具有至 少一項映射副本的話，所儲存檔案資料便不會有損 失。所有的檔案交換機將單純地利用其映射副本開 始頊取檔案。運作將繼續進行，但效能與冗餘可能 會降低，直到回復檔案伺服器為止。如果M為管 I理者在規則中所組恶的映射副本數量的話，將有高 達M-1的檔案伺服器會故障，但卻不會有檔案資 料損失。 當先前故障的檔案伺服器回復到運作狀態且送 回到伺服器組時，檔案交換機將對它起始一項檔案 系統同步化動作；一旦新伺服器的檔案系統完全與 飼服器的剩下部分進行同步化時，檔案伺服器將恢 復正常運作。 同步化動作可完成（從新起始檔案系統開始）或 增加（從先前狀態開始-根據檔案日期與大小）。 將進行該項同步化，而不會使客戶無法取得檔案系 | 統；該項同步化所處理的負載將被置放在檔案伺服 82 張尺度適财關$7^8) A4規格⑵0X297公幻-----
(請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 561358 A7 —-_______B7_ 五、發明説明（80) 器上，且該交換機可被管理者進行組態，以使網路 檔案系統仍能維持為客戶可得的。 聚合規Mlf 本發明的優點之一來自於檔案交換機將以檔 案基礎來聚合檔案資料，以使不同的檔案可以 用不同方式來進行聚合，例如利用分條、映射 與其他資料聚合技術的組合來達成資料高可用 性之效能、儲存應用與所欲位準之間的最佳平 衡。 已知的是，當應用到區塊裝置時，例如RA|D 或平行檔案系統，分條、映射與其他的資料聚合技 術的有效性會大大地消削減，因為並沒有單一解決 方案可以符合所有類型的檔案與存取型樣。舉例來 說’可以在多種裝置上有效地對_流視訊進行分條 處理’因為串流資料往往是在大片段中被讀取。而 在頻譜的相對側邊，HTML檔案典型地將僅為數千 位元組大小，因此並不是進行分條處理的絕佳目 標。 本發明將應用聚合規則來組態具有不同類型及/ 或檔案組之不同資料聚合參數的檔案交換機。 第13圖將展示資料聚合規則的構成法且將提 供該等規則的實例。較佳的構成法Ί 3〇〇將界定一 組聚合參數組，即映射的數量、分條的數量以及分 83 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（21〇χ297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、\吞. 561358 A7 五、發明説明（81) 條大小，該聚合參數組係針對一組既定檔案組、根 據根據各個檔案的路徑（位於聚合名稱空間中的位 置）以及類型（由檔案延伸/添標所辨識出來的）。 規則1301將展示位於檔案系統中任何位置之 mpeg檔案的典型參數。該規則將針對任何檔案路 徑來選出，且將僅針對檔案名稱延伸部分為MpEG 的檔案來選出，而將界定映射為2、分條為32， 且分條大小為Ί 6KB。利用此項規則，任何MpEC; 檔案將可映射一次（將有二份資料存在於系統 中），且將在32個檔案伺服器之間進行分條，而各 個案分條大小為1 6千位元組。 規則1302將展示位於檔案系統中任何位置之 HTML檔案的典型參數。該規則將針對任何檔案路 拴來選出，且將僅針對檔案名稱延伸部分為匕 的檔案來選出，並它將界定映射為64且無分條。 利用此項規則，任何HTML檔案將可映射在64個 檔案伺服器上，其當由大部分的客戶同時讀取時 (其為HTTP飼服器i ΗΤΜ[_槽案的典型存取型 樣），將允許進行負載平衡。 規則1303將展示位於檔案系統中任何位置之
Microsoft word擋案的典型參數。該規則將針對 任何檀案㈣㈣出，絲僅針對㈣名稱延伸部 分為DOC的檀案來選出，並它將界定映射為3、 分條為8，且分條大小為8Κβ。利用此項規則任 本紙張尺度適财關家鮮(_ A4規^7^；97公釐·
----- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 線— P61358 五、發明説明（82) 打D〇c檔案將可映- .^ j映射一次（將有三份資料存在於 之=行高可用性），且將在8個檔案伺服器 曰進仃分條，而各個檔案分條大小為8千位元 ϋ為大部分的此種文件大小典型地介於3· 與1ΟΟΚβ夕网 々 a此種規則將提供各個個別客戶的 ::效能提昇(例如4X)、大大地降低熱點現象的 可旎性’因為各個檔案均散佈在全部24個檔案伺 服器之間，而不會浪費太多的儲存空間。 規則1304將展示軟體來源碼檔案的所欲聚合 參數組’其將包含有小型的有價值智慧財產。該規 則可應用到聚合名稱空間之心㈣概子樹中的 任何槽案，且界定映射為4且無分條。這將提供 程式編輯與建構的過程中的中等效能提$ (例如 4X) ’其為使用型樣，其中數以百計的擒案將於批 次處理中被讀取，且可對因為伺服器故障所發生資 料損失提供絕佳的保護。 最後，規則1305為規則1304的變更，其將最 佳化\CODEBASE子樹中的儲存空間使用。此規則 可辨識出來源碼目錄往往會包含中介目的程式碼檐 案（其檔案延伸名稱為〇Bj)，這是編輯過程的副 產品，且如果遺失的話，可容易地重新建構出來。 该規則將界定來自規則]3〇4的一項異常，即檔案 延伸名稱為OBJ i\CODEBASE子樹中的任何檔案 將不會進行映射或分條。當一同使用時，規則13〇4 85 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公楚）
(請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ’ 丨561358 、發明説明（83) 與1305將容易地提供軟體工程部門的最佳儲存特 徵。 此部份已經說明本發明之用以達成檔案交換機 所欲行為的不同機制、演算法與其他元素，即將多 個獨立檔案伺服器聚合為單一、高度可縮放性的交 換式檐案系統。 雖然說明中的許多部分已經作為開啟與寫入檔 案交易請求的實例，熟知技藝者應該可以清楚了解 的是，在本發明的精神中，上述說明可應用且可容 易地適用於其他的網路檔案協定交易中。 例如，針對檔案寫入交易所說明的交易聚合技 術可輕易地適用於檔案讀取交易而針對檔案讀取交 易來進行辨識，請求訊息通常為單一訊框，而交易 回應訊息往往包含多個訊框。檔案交換機將藉著鑑 别出w玄項项取交易需要交換到哪個槽案伺服器來較 佳地處理該項請求，且傳送該項請求致該等词服器 (包含各個已修正頭標）。該檔案交換機可藉著首先 解譯第-訊框中發現的回應頭標來較佳地處理來自 各個檔案伺服器的回應，該回應頭標係從交易所交 換的各個檔案舰器所接收。隨後，㈣交換機將 準備一項聚合回應頭標，且較佳地與一部份的資料 一起將該回應頭標傳送回給客戶。當㈣交換機從 槽案飼服H接收較多資料訊框時，其他的資料訊框 將由㈣交換機傳送給客戶；檔案交換機將確保它 ^ 張尺度 t (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂- 561358 五、發明説明（84) 傳送給客戶之資料的正確順序。同樣很重要的是， 雖然可辨識出檔案交換機能交換大部分的檔案協定 父易’有許多檔案交換機可完全自己處理客戶起始 交易。例如，該等交易可包括aFSSMB—ECh〇與 SMB 一 NEGOTIATE一協定交易，其未必需要與檔案 伺服器進行即時互動。此外，檔案交換機可產生其 自己的交易（未必會回應於客戶請求交易），且可 遞交該項交易給檔案伺服器；該等交易可包括 CIFSSMB—ECHO請求等等。再者，檔案交換機可 起始與檔案伺服器進行的檔案協定交易，以便進行 槽案運作（例如讀取/寫入），而不需要客戶提出請 求；當檔案交換機儲存檔案的檔案伺服器數量改變 時’一種該等實例將會可移動檔案（即讀取且隨後 寫入至一個新位置）。 复全播索交換鑣 因為越來越多的客戶係連接至相同的檔案交換 機與請求網路檔案服務，單一檔案交換機將成為一 種瓶頸，因而限制了對檔案伺服器的存取。本發明 的特定價值方面為聚合檔案交換機的能力，以便增 加用以存取檔案伺服器的可得聚合頻寬。 第Ί 4圖將展示一種網路應用程式，其中將增 加其他的檔案交換機1400與1401，並且將與播 案交換機100進行聚合。檔案交換機100、14〇〇 87 本紙張尺度適用中國國家標準（CT^S) A4規格（2】〇Χ297公着）
561358 A7 ___________B7_ 五、發明説明·一~一 與1401將較佳地透過分別的"上行鏈結（up|ink),, 網路通訊埠利用第二層（丨ayer2)交換機14〇2來互 相連接，因而形成具有多個輸入與輸出通訊埠的聚 合父換機1403。或者，交換機100、1400與1401 可透過其前方連結109、14〇4與14〇5，或透過其 伺服器端連結114來進行相互通訊。各個檔案交 換機係連接至各個伺服器1〇1至1〇7;該等連接 可較佳地透過第二層（|ayer2)交換機（未顯示）來進 行。 聚合槽案交換機1403將與檔案伺服器10〇至 107 —起形成一個虛擬檔案伺服器1〇8。客戶工作 站1 1 2與客戶應用程式伺服器1 1 3將透過網路1Ή 以及一個或多個連結1〇9、14〇4與14〇5來連接至 虛擬檔案伺服器Ί 08。從客戶]彳2與應用程式伺 服器1 1 3的角度來看，虛擬檔案伺服器1 08將具 有可透過連結109、*1404與1405來存取的多個網 路通訊埠。熟知技藝者將可以辨識出的是，其他的 才田案交換機聚合組態均是可能的，包含但不限於具 有不同的數量之檔案交換機、檔案伺服器以及檔案 客戶的組態。 所有的檔案交換機1 〇〇、1 4〇〇、彳4〇1將對其 客戶提出相同的檔案。客戶112可連接至任何一 個檔案交換機，且將具有相同的檔案的存取權。由 於^案交換機將以客戶身分對檔案伺服器1 〇1至 88 張尺度適用中國票準（CNS) A4規格⑵〇χ29»^-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) .、?τ— 561358 A7 B7 五、發明説明（86) 1 07顯示出來，檔案伺服器為直接連接客戶所備置 的同步化機制將進行運作以在多個交換機之間進行 同步化存取。 來自群組1403的所有交換機將連接至相同的 檔案伺服器組。從各個檔案伺服器的角度來看，各 個檔案交換機為分別的客戶，其將完全地順從網路 檔案協定檔案共享與鎖定規則。因此，在針對正進 行交換之檔案交易的檔案交換機之間將不需要進行 任何互動或同步化。 等 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •tr· 同步化將在各個交換機與各個伺服器之間進 行’而在處置交換機客戶所請求的網路檔案交易過 程中，並不需要交換機之間的直接互動。這將允許 無限制數量的交換機來共享檔案伺服器組，而不會 產生相似於叢集檔案系統中之瓶頸的瓶頸。熟知技 藝者將可辨識出的是，例如共享、鎖定、機會鎖 機制將繼續地在此三層架構中運作。 组態共用 當多個交換機存取相同的檔案伺服器組以及相 同的檔案系統組時，將較佳地應用的一種機制作為 組態共享。為了確保資料完整性與確切的運作，聚 合交換機1403中的所有交換機1〇〇、14〇〇與14〇1 均將維持其組態的同步化：他們都知道相同的檔案 飼服器組’將以相同順序利用相同的聚合規則且以 89 本紙張尺度適用中國國家標準（CNs) A4規格（210X297公爱） 561358 A7 説明了 87) " ^ 相同方式進行檔案系統聚合。在啟動及/或僅當組 態改變時，檔案交換機將交換該等組態資訊。因為 此種運作並不會在執行客戶請求交易的過程中進 行’它將不會產生一項瓶頸。 一種用以配置聚合交換機14〇3中之共享的方 式是指定一交換機作為群控制器，而在本發明的實 例中’為交換機1 401。組態改變（例如由系統管 理者所進行的組態）將較佳地僅在群控制器交換機 1401上進行；群控制器將分散組態至剩下的交換 機100與1400。當定期地啟動時，交換機ι〇〇與 1 4〇〇可另向群控制器1 401請求組態資訊。熟知 技藝者將可容易地辨識出的是，將可能有多種其他 方式可共享群組中所有交換機的組態。 負載平衡 本發明所備置的另一種較佳機制是負載平衡。 因為聚合檔案交換機中的所有檔案交換機將可提供 存取給相同的檔案組，任何客戶可連接至任何一個 交換機。這將允許在該交換機之間分散客戶，因此 並不是所有的客戶都將連接至相同的交換機。當他 們嘗試著連接至聚合檔案交換機M〇3時，這可藉 著手動地組態各個客戶以使用特定檔案交換機或自 | 動地分散客戶來達成。 當客戶連接至該交換機時，將選出哪個特定交 90 本紙張尺度適财關家標準（CNS) A4規格（21QX297公酱)"""""""^""""" -
f (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 561358 A7 p~--E___ 五、發明説明（88) 換機將對既定客戶提供服務。此項關聯性較佳地並 不會改變客戶連結的期間。 負載分散可透過名稱分解服務較佳地進行，例 如DNS或WINS，這將提供特定檔案交換機之名 稱（組態為客戶的伺服器名稱）與丨P位址之間的一 項對映。 一種可能的機制是使群組1403分派一個分別 DNS次網域（例如zx*j zforce c〇m)。將組態為群 控制器的檔案交換機1401將同時作為該次網域的 DNS伺服器。該次網域將較佳地包含二個主機名 稱：admin.zx1.z-force.com 與 zx1.z-force.com。 名稱admin.zx1.z-force.com將用來進行管理，而 主機名稱zx1.z-force.com則用來進行檔案服務 (即，這是客戶連接的名稱）。群控制器將可永遠分 辨admm.zx1.z-force.com主機。每當它被要求時， 它將分辨zx1.2>force.com主機名稱為來自該群組 的不同的交換機，以使不同的客戶將在不同的交換 機上結束。該項分散可為隨機的或循環的；該項分 散可同時根據已連接使用者的目前數量及/或各個 交換機上的最新負載（因為檔案交換機可向群控制 | 器1401定期地報告其負載因數）。各個交換機可同 | 時在次網域（例如switch3.zx1.z-force.com)中具 有其獨特的名稱。 另一種負載平衡的機制是使各個檔案交換機具 91 本紙張尺度剌 --一 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
561358 A7 --—_______B7____ 五、發明説明（^ ---- 有不同的伺服器名稱與IP位址。系統管理者可电 態不同的客戶群組以連接至不同權案交換機（例 如，根據公司結構），或使用第三者負載平衡器或 循環DNS，例如RRDNS 〇 可由屬於相同群組之檔案交換機使用的另一種 機制是組態具有相同伺服器名稱（例如，aFs伺 服器名稱）的交換機，且使該名稱登錄為群組名稱， 而不是個別主機名稱。當-位客戶f試著對該名稱 建立-項連結時，能進行回應的第_交換機將可取 得該項客戶連結。因為典型地，這將為最少負載的 交換機，而此機制將可用來進行負載平衡。 熟知技藝者將辨識出的是，可以使用其他的機 制來達成負載平衡。熟知技藝者將可同時辨識出的 是，在檔案交換機後端組合具有獨立連結的負載平 衡則端實際上將允許藉著簡單地增加檔案交換機至 群組1403中來無限制地放大網路檔案系統的頻 寬。在此狀況中，可以同時視需要而定地增加檔案 父換機連接的檔案伺服器數量，以達成所欲的聚合 效能。 故庠複原（failover) 本發明備置的另一種機制為參與群組14〇3之 檔案交換機間的故障復原。 群控制器1 401將藉著定期地傳送一項動力信 92 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公楚） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 0,
•、可I 561358 A7 B7 五、發明説明（90) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 號至各個交換機來監看該群組中的所有交換機。如 果在一段既定時間過後，交換機並不回應的話，群 控制器將認為該交換機故障了。群控制器隨後將較 佳地分派故障交換機的丨P位址至該群組中的另一 交換機，以使與該故障交換機進行互動的客戶將可 以反之到達運作中的一交換機。 當父換機發生故障時，利用此種故障復原機 制，客戶與失敗交換機之間的所有連結將喪失，任 何進行中的交易也都會喪失。然而，客戶將可接收 到此狀況的一項適當指示（通常是進行中命令及/ 或嘗試著傳送資料之TCP連結的暫停時間）。大部 分的客戶作業系統將重新連接至新分派的交換機， 其中使用者的介入將為最小或者甚至沒有使用者的 介入。 以其中群控制器將藉著上面負載平衡說明中所 說明的方式來進行負載平衡的聚合交換機中，故障 交換機的客戶將重新連接至不同的交換機，甚至可 以保持該群組上的負載。當使用外部負載平衡方法 時，所有的客戶將可重新連接至交換機，而交換機 為該群控制器選出以接管故障交換機的丨p位址（以 及主機名稱）的交換機。 當交換機回到該群組時，它將較佳地分派一個 新的IP位址（因為目前連結可能會存在於該交管 交換機上的舊IP位址）。群控制器將引導新的客戶 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) Μ規格 93 561358 A7 ____；_ B7 五、發明説明（91) 連結’直到該群組平衡為止。此外，群控制号可& 求該群組中的其他交換機丟棄某些不活動的客戶連 結（如果有的話），以使每當客戶連結變為活動時， 該等使用者可重新連接至新發現的交換機。 當群控制器交換機故障時，可先前指定另一種 交換機為一備份群控制器（或被選為備份群控制 |§ )’且隨後將檢測此種狀況並接管群控制器的角 色。備份群控制器將隨後較佳地通知群組中的所有 其他交換機，以使他們可以開始向其他交換機請求 進行群組管理功能。它可同時分派群組中備份群控 制器的另一種交換機（如果有的話）角色。群控制 器角色可回復到原始交換機，一旦它恢復運作時。 另一種可能的故障是電纜或第2層交換機（例 如1402)的故障。為了處置此種故障，交換式檔案 系統中的網路基礎建設—第二層（L2)交換機與佈 線-可以成為冗餘的，利用| P網路的標準網狀方 法。檐案交換機將較佳地具有冗餘通訊槔以允許完 全冗餘的佈線組態。 如果連結並非冗餘的話，L2交換機的故障或對 槽案伺服器的佈線將等於該檔案伺服器的故障；否 則它可以被忽略（如果如此組態的話，除了 一項行 政管理警示將被傳送）。L2交換機的故障或對客戶 (LAN端）的佈線將相似於檔案交換機的故障，因為 客戶無法達到檔案交換機。只要交換機之間的通信 94 ------------------- ------- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（2Κ)χ297公爱）
(請先閲讀背面之注意事項再填窝本頁) •訂---- 線丨 561358 A7 _B7_ 五、發明説明（92) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 可以透過前端或後端通訊埠來取得的話，L2交換 機1402的故障或對檔案交換機之間之上行鏈結的 佈線將不會被視為一項故障。 熟知技藝者將可辨識出的是，頻寬聚合、負載 平衡以及故障復原的組合將致能高效能、高可用性 的網路檔案系統。 擋窠交換機架構 第20圖將展示檔案交換機的較佳架構。檔案 交換機2000的架構將較佳地分成三個平面：資料 平面2001、控制平面2002以及應用程式與服務 平面2003 ° 資料平面2001包括前方網路介面2002、後方 網路介面2003、前方TCP/IP協定堆疊2004、後 方TCP/IP協定堆疊2005、以及快速路徑處置器 2006。控制平面2002包括網路協定伺服器端處置 器2007、網路協定客戶端處置器2008以及檔案 系統聚合器2009。應用程式與服務平面2003包 括各種不同的處置器2010以進行先進服務（例如 使用追蹤以及適應性儲存管理等等）。 對來自客戶電腦之檔案協定交易的請求將可在 網路介面2002上接收。TCP堆疊2004將處理 TCP/IP協定，因而確保與客戶的可靠連結以及資 料的適當順序。該請求可另由快速路徑處置器2006 95 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 561358 A7 "" ---—------ B7 五、發明説明（Θ3) " -- f處=，這將進行網路檔案協定交㈣交易交換， 員又易又換可•曰定為快速路徑交易（例如讀取與 •)或者，針對可指定為低速路徑交易（例如 騎檔案)的交易來說，請求可另由饲服器端處置 裔2007來處理，其將處置網路檔案協定的伺服器 端，且轉送請求至檔案系統聚合器2_。 快速路徑交易將由快速路徑處置器2006來交 換，其將透過後STCP協定堆疊2〇〇5傳送交易訊 息。後者料㈣服H將以適當方式接收任何目標 為違伺服器的訊息的全部，而不會損失或複製資 料後方TCP協疋堆疊2005將透過後方網路介面 2〇〇3傳送訊框至檔案伺服器。快速的路徑處置器 2〇〇6可能需要了解且實行正進行交換之網路檔案 協定的部分。它將較佳地處理從任何Tcp堆疊所 接收到的各個訊框，而不需要等待所有交易訊息到 達。 低速路徑交易的網路協定請求將由伺服器端處 置器2007來解碼，其將較佳地實行網路檔案協定 的伺服器端（即了解原始傳送至C|FS、NFS或相似 伺服器的請求）。該請求將另由檔案系統聚合器 2009來處理，該檔案系統聚合器將進行交易交換 與聚合。它可利用客戶端處置器2008隨後傳送請 求至檔案伺服器，其將實行網路檔案協定的客戶端 (即發布典型地由網路檔案客戶發布的網路檔案協 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、可— 96 561358 A7 五、〜~ -—— ^請求卜處理低速路捏交易之方法的優點之_是 聚合11可大部分地獨立於欲進行交換之特 疋網路檔案協定（以及其個別版本)；大部分的個 ，版本可由伺服器端處置器2GG7以及客戶端處置 器2008來處置。 來自伺服器的網路協定回應將以上述的反向方 式來進行處理。 先進功能，例如在交換機之間進行組態的管理 與同步化、資料遷移等等，都較佳地實行為應用程 式與服務平面2003中的分別處置器2010。 熟知相關技藝的技藝者將可容易地辨識出來的 是，此種架構的各種不同變化可為本發明的檔案交 換機良好地運作，而可保有本發明的精神。例如， 可增加較多個網路介面2002與2003，且此二個 網路介面可被單一網路介面來替代，其將由tcP 協定堆疊分割客戶流量與伺服器流量。丁cp協定堆 疊2004與2005可以合併在一起（在許多習知電 腩架構中’將有可處置多個網路接合器的單一 TCP/IP協定堆疊）。 此外，可加入多個伺服器端處置器2〇〇7以便 處理多個網路樓案協定或其不同的版本。相似地， 可加入多個客戶端處置器2〇〇8以便支援多個網路 協定，或與檔案伺服器進行互動的多個版本。 各種不同的其他的服務，例如DHCP、DNS、 97 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公爱）
.if (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) t · 561358 五、發明説明（95) 負載平衡、命令線及/或網路式管理、snmp等等， 均可加入至上述的架構中。 上述之架構的實行可以許多可 7』恥的方式來配 置。例如’網路介面可實行於硬體中，而資料平面 以及剩下的二個平面可完全地實行於軟體中。或 者’資料平面可實行於硬體中（例如，藉著使用現 場可編程閘陣列、特定應用程式積體電路、交換機 結構、網路處理器等等），雖然控制平面與應用程 式平面可實行於軟體中。此外，該控制平面可另實 行或增強於硬财。再者，較佳岐可藉著提供硬 體的增強魏來實行某種平s (例如f料平面或控 制平面）的部分，而仍維持平面功能性的其他部分 (例如設定、起始與其他的慢速功能）於軟體中。 第21圖將展示用以實行檔案交換機的第一種 可能硬體架構。在此實例中，檔案交換機實行方式 將根據一般用途電腦硬體。檔案交換機2彳〇〇較佳 地包括處理器21〇1、記憶體2102、周邊互連匯流 排21 04以及一個或多個網路介面卡2 ] 〇3。 第22圖展示用以實行檔案交換機的另一種可 忐硬體架構。在此實例中，檔案交換機實行方式將 根據網路交換機的硬體架構典型。交換機22〇〇將 較佳地包括處理器2201、記憶體2202、交換機結 構2203、多個前方網路介面22〇4以及多個後方 網路介面2205。 98 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（2κ)χ297公釐 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) .訂— 五、發明説明（96) 熟知技藝者將可以容易辨識出的是，用以實行 檔案交換機的各種不同的其他架構都是可能的。此 外，雖然實行檔案交換機所進行的大部分特定選擇 (例如如上所述）均較佳地由檔案交換機的效能與成 本目標所驅動，所有各種不同的實行均屬於本發明 的精神範圍中。 交換式檔案系統 本發明的另一方面是一種交換式檔案系統。一 種交換式檔案系統可以簡單地界定為包括一個或多 個檔案交換機與一個或多個檔案伺服器的一網路。 忒父換式播案系統為一種檔案系統，因為它將 揭露檔案為用以分享磁碟儲存的一種方法。該交換 式案系統為一種網路檔案系統，因為它可透過網 路檔案協定提供網路檔案系統服務，該檔案交換機 將作為網路檔案伺服器，且檔案交換機組可顯示為 單一檔案伺服器。 该父換式檔案系統為一種分散式檔案系統，因 為它可聚合多個檔案伺服器的名稱空間。它同時可 為一種平行檔案系統，因為它可以平行地應用多個 槽案伺服器來滿足單一網路檔案客戶的請求。 因此’父換式檔案系統為一種新式的分散式、 平行網路檔案系統。 第Ί5圖將展示一種交換式檔案系統，其包含 99 561358 A7 B7 五、發明説明（97) 許多組態與應用程式。該例示交換式檔案系統包含 以下元件：聚合於群組1 509中的檔案交換機 1508,連接至二個檔案伺服器陣列151〇與1511 (又 稱為N AS陣列）；同時將連接至傳統檔案伺服器 1513,其典型地包含檔案與其他預檔案交換機内 容，而將由它僅根據名稱空間來進行聚合（並不進 行檐案聚合）。播案交換機群組1 509同時聚合檔案 交換機群組1514所備置之另一種交換式檔案系統 的名稱二間，該群組係透過第2層（|ayer2)交換機 Ί5Ί2連接至NAS陣列1515與群組1509。 群組1509的服務將提供給網路15〇5，其包含 客戶1506、管理工作站1 507以及對都會區域網 路1504的一項連結。都會區域網路1504將提供 遠端LAN 1500與其客戶1501群組15〇9所提供 的可得檔案服務。為了要改善對該等服務的存取， 遠端LAN 1500可同時包括將作為對群組15〇9之 一閘道的檔案交換機！ 5〇2,且將對NAS陣列1503 的檔案進行區域性快速緩衝處理。 拓樸結楫 父換式檔案系統可提供許多檔案系統聚合的組 合’且支援不同的拓樸結構。 可取得拓樸結構之一是虛擬化。在虛擬化過程 中，父換式檔案系統可聚合由單一檔案伺服器]5】3 100 本紙張尺度適用中_家標準（CNS) A4規格⑵GX297公 --------------------------- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) .訂— 561358 A7 B7_ 五、發明説明（98) 所暴露出來的名稱空間，而不需要在其他的伺服器 上聚合其檔案。可取得機制之一是本文中說明的名 稱空間聚合技術。該虛擬化將允許過去存在的檔案 伺服器成為交換式檔案系統之客戶可取得的伺服 器’並且將包含在其邏輯名稱空間中。這可減緩交 換式檔案系統（switched file system、SFS)的採用， 並且可提供較好的採用方式。 另一種可得拓樸結構是NAS陣列。交換式檔案 系統可使一組檔案伺服器1 5! 〇指定為N AS陣列， 較佳地為具有相似的容量與效能特徵。參與SFS的 槽案父換機將藉著使用本文中說明的目錄、檔案物 件以及資料聚合機制來把檔案分散至NAS陣列中 的樓案伺服器。N AS陣列可提供高效能以及高可 用性。多個NAS陣列可以組態於相同SFS中，且 其名稱空間可以利用虛擬化檔案伺服器來進行聚合 以提出統一名稱空間。 另一種可取得拓樸結構是串聯方式。在串聯組 態中’一個或多個交換式檔案系統可以在另一種交 換式檔案系統中進行連結，有效地扮演在其他的交 換式檔案系統中之檔案伺服器的角色。在本實例 中’槽案交換機1 51 4以及N AS陣列1 51 5包含在 交換式檔案系統的名稱空間中聚合的小型交換式檔 案系統，其由群組15〇9所代表。由於檔案交換機 1514將以檔案伺服器身分向檔案交換機ι5〇9 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
101 561358 五、發明説明（") 現:後者可用相同於虛擬化伺服器1513的方式來 聚口則者所備置的名稱空間。熟知技藝者應該可以 瞭解的是，可以存在著包含交換機1514以及NAS 陣列1515的交換式檔案系統實例，且可以用任何 及所有後者可聚合一般檔案伺月艮器的方式由群組 1509中的交換機來進行聚合，包括資料聚合、目 錄聚合等。 其他的拓樸結構是閘道。檔案交換機1 502，其 較佳地具有本身的NAS陣列1503，將以閘道身分 對與它局部連接的客戶出現，並且提供對群組15〇9 可得檔案服務的存取。此種拓樸結構的優點是15〇9 與1502之間的連結（例如MAN 1504)可具有比區 域網路1500與1505還低的頻寬。閘道拓樸結構 將允許閘道交換機15〇2能局部地快速緩衝正常地 位於檔案系統上的NAS陣列Ί503檔案，其係由 群組1509所暴露。由於交換機15〇2對15〇9來 說僅作為另一種客戶，所有鎖定、機會鎖以及其他 客戶語意學均是交換機15〇2可用來提供快速緩衝 的。 例如，當客戶1501向檔案交換機ι5〇2請求檔 案開啟交易時，後者將轉送該項交易至群組15〇9 中的檔案交換機1508中之一。如果交易可成功地 完成的話，交換機15〇2可取得所請求檔案上的獨 占鎖或機會鎖，並且複製該檔案至其局部NAS陣 102 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（21〇><297公釐） 561358 A7 --------B7___ 五、發明説明（10p 列1503。即使當客戶1501關閉檔案，交換機1502 仍可以使群組15〇9上的檔案保持開啟狀態，以便 維持該鎖。如果客戶1501 (或LAN 1500上的另一 客戶）請求開啟相同檔案的話，交換機1502可滿足 該項請求’而不需要與群組1509進行互動（且不 需要透過較慢網路15〇4進行任何通信）。只要15〇2 能維持快取緩衝檔案，將可局部地滿足NAS陣列 1503上的任何進一步讀取與寫入請求，而不用存 取較慢網路Ί504以及群組1509。 如果客戶1 506隨後請求開啟相同的檔案的話， 群組1509可嘗試著解開由交換機15〇2所維持的 機會鎖；在該等狀況中，後著將可將所有快速緩衝 的改變寫入至1509,並且停止局部地快速緩衝該 檔案。熟知技藝者應該可以瞭解的是，其他的機制 同樣可能可以維持快速緩衝儲存區的一貫性，但可 對槽案系統以及槽案資料提供最佳存取。閘道拓樸 結構可致此對返端儲存的存取，例如儲存服務供應 者（Storage Service Provider、SSP)公司所備置的 儲存設備，並且降低互連體的頻寬需求，但可維持 高效能資料存取。此種拓樸結構可同時允許具有局 部快速緩衝的全球性分散式檔案系統。 客戶對交換式擋窠糸跣的瓛tt 從網路槽案客戶的觀點來說，例如15〇6,交換 103 ""1" " 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） "-----
f (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂— 561358 A7 B7 五、發明説明（10)1 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 式檔案系統將展示為具有多個網路介面的單一檔案 伺服器。第1 6圖將展示交換式檔案系統以及單一 樓案伺服器之間的相似性。網路客戶將透過介面 1 602連接至交換式檔案系統1 6〇〇，如他們可透過 其介面1603連接至單一檔案伺服器16〇1般。
、可I 交換式檔案系統可較佳地提供單一名稱空間。 匕將允终網路播案客戶利用廣泛標準的網路檔案協 定來使用用以存取檔案伺服器的標準客戶軟體，例 如CIFS以及NFS協定。標準檔案客戶軟體存取交 換式槽案系統的能力將可簡化採用方式，且同時允 許對交換式檔案系統機制以及拓樸結構所進行的改 變’而該等改變對所有客戶來說是相當明顯地。 璧對交換A嫌瀣糸鐃紡科tt -#- 管理者對交換式檔案系統的觀點某種程度上相 似於客戶的觀點。以大部分運作來說，管理者將把 父換式槽案系統1 600視為單一、高容量、高效能 且高度可得的檔案伺服器1601。為了進行管理以 及重新組態，它較佳地將顯現為單一檔案伺服器。 槽案交換機較佳地支援相同的檔案伺服器管理協定 (例如MSRAP)，如單一 CIFS或NFS檔案祠服器一 般。可組態交換式檔案系統以對其客戶顯露出聚合 名稱空間中的共用/設置點。 管理者可加入個別檐案伺服器（利用虛擬化的 104 561358 A7 ^ -------B7_ 五、發明說明（1〇只 拓樸結構）、新NAS陣列，並且增加到現存NAS 陣列中’或從現存NAS陣列中移除多個檔案伺服 器。δ管理者加入一個或多個檔案伺服器至現存 MAS陣列時，檔案交換機可以發現新加入的伺服 器，且較佳地根據管理者的請求來重新分散檔案及 其資料於所有的伺服器之間，包括新加入的伺服 器’因此將可延伸檔案系統的容量與效能。當管理 者希望從NAS陣列移除一個或多個檔案伺服器 時，它可以請求檔案交換機釋放指定的伺服器藉著 將維持於NAS陣列中的檔案重新分散至檔案伺服 器。在完成該程式時，檔案交換機將通知管理者選 出的槽案伺服器是鬆開的，且可被移出而不會有資 料損失。 交換式檔案系統將可藉著在許多檔案交換機以 及檔案伺服器之間進行分散工作來提供高可用性。 才當案伺服器或檔案交換機的失敗典型地並不會引發 資料或存取的損失。管理者可被通知此項失敗，且 置換或修補故障的組件。 交換式檔案系統較佳地可追蹤存取型樣，且可 向管理者報告統計資訊。根據此項資訊，管理者可 藉著增加或重新組態NAS陣列、檔案交換機，且 藉著改變檔案交換機上的聚合規則來協調交換式檔 案系統的效能以及儲存容量使用。 105 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、τ· ,夢 561358 A7 I五、發明説明d " " ^— SFS的縮& 不右t知技藝解決方案，交換式檔案系統可獨 iL地在夕個目錄中進行縮放，而並沒有原有的限 制。 SFS可藉著增加較多檔案伺服器至n as陣列中 且將檔案完全地分散來縮放容量與效能。它可藉著 加入幸乂夕的檔案父換機至一連結群組並且存取相同 組的#案伺服H來縮放存取頻寬，進而提供較廣的 存取路徑（多個網路連結）。 SFS可同時藉著加入串聯檔案交換機（或交換 式檔案系統）以及閘道檔案交換機來縮放地理上的 分散程度。 交換式檔案系統可提供高度可取得檔案服務給 其網路客彳。可在本發％制巾瞭解缺乏資料與存 取損失之檔案伺服器以及檔案交換機的失敗。 鬲可用性的另一種機制是遠端異步化影射技 術。在收到且處理檔案交易之後，檔案交換機（或 組杈案父換機）可以同時排序且傳送交易，其將 I 異步地修改檔案系統（例如檔案產生、寫入、刪除 等）至遠端位置，其中另一種交換式檔案系統或一 般檔案伺服器，可以保留交換式檔案系統（或其部 分）的映射。以異步方式傳送交易至遠端網站的事 106 本紙張尺度賴巾關_4(〇^)織格（21()><297公" -—
-#- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、π— 561358 A7 ------- B7 五、發明説明（10并 實將允許區域客戶繼續運作而不會有延遲；雖然當 發生可怕的網站故障時，檔案系統可與遠端副本進 行同步化以便最小化資料損失。 增進的效能 筮縱使用 檔案交換機可處理檔案客戶與檔案伺服器之間 的所有檔案協定交易。因著在三階層架構中的中間 位置，檔案交換機將可以蒐集各種不同檔案使用資 訊。該等資料的實例包括：（a)登入與登出次數與 登入時間；（b)存取的檔案數量；（c)資料讀取量以 及資料寫入量；（d)網路檔案協定交易的數量，較 佳地以交易類型來區分；（e)既定使用者所存取的 區域或子樹；（f)既定使用者、群組使用者或所有使 用者對既定檔案與目錄的存取次數。 檔案父換機將蒐集此種資訊且使它成為網路管 理者、使用者或對某種形式的自動化電腦計算系統 可得的。 本發明的一方面是檔案服務請款系統，其中一 個或多個檔案交換機將蒐集使用資訊並且傳送此項 二貝訊至請款系統。蒐集資訊較佳地包括以下步驟步 驟· 107 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（2〗〇χ297公爱）
(請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) .訂|
發明說明（10p 1·群組中的各個檔案交換機將t集使用資訊 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 並且定期地向作為群控制ϋ㈣案交換機 報告。 2.該群控制器將定期地傳送（自動地或根據 明求）此項資訊至一付款應用程式。 -訂— 1如果所欲的話，請款應用程式將使用此項 資訊的部份或全部以準備一項明細，並且 針對一段既定時間進行請款動作。該明細 較佳地提供已經存取檔案服務之使用者的 數l、已存取槽案的數量、已進行讀取、 寫入以及其他的交易的數量，已讀取及/或 寫入之位元組的數量。可以相似於電話帳 單的形式同時準備該明細，其將說明進行 存取的特定檔案、明細所製作的時間，以 及傳輸資料的數量。 本發明的另一種方面將可提供具保證品質的月f 務給網路檔案客戶，以及不同網路客戶之間的優身 川員序。該系統較佳地包含：
1 ·組態資料較佳地常駐在檔案交換機的記伯 體中。組態資料將指明網路存取限制（考 秒進行的交易及/或每秒交換的資料量）， 其可應用於使用者、使用者群組、檔案及 或播案群組。該組態資料較佳地進一步才I 108 本紙張尺度適用中國國家標準（OJS) A4規格（21〇><297公釐） 561358 A7 _B7_
五、發明説明（1〇P (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 出將可應用至以特定使用者之名請求運作 之網路客戶間的優先順序；各個使用者或 各組使用者將較佳地被分配到一優先順序 位準。組態資料可常駐在檔案交換機的記 憶體中，或著可以從外部服務取得組態資 料，例如主動目錄（Active Directory)或 LDAP。 2. 在處理網路檔案協定交易的過程中，檔案 交換機將給予用較高優先位準而以使用者 之名提出該項請求交易的客戶偏好，例如 具有相同機制，藉此可在執行低優先交易 之前先執行高優先交易。 3. 檔案交換機將額外地測量每秒的交易數 量，以及來自各個客戶之每秒的資料讀取/ 寫入量。如果客戶超出組態資料（針對此 客戶或交易請求的使用者）所指明的限制的 話，檔案交換機將延遲交易的執行，以使 交易率與資料調換符合指定的限制。因此， 如果已針對各個連結客戶之限制總合併不 會超過交換機（或一組交換機）的數量以及 與其連接之檔案伺服器來適切的指明組態 資料，將可能可以確保各個客戶能夠取得 保證最少交易或資料調換率。 4. 如果交換機及/或檔案伺服器上的負載開始 109 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 561358 A7 B7 五、發明説明（1〇7 處理該系統的限制的話，此項機制的修改 將僅針對檔案交換機開始進行限制。 5·另一種修改方式是限制登入至檔案系統之 使用者的數量。如果各個登入使用者的組 態限制組合超出檔案系統的容量的話（檔 案交換機以及檔案伺服器），新使用者將被 拒絕連結/登入。 熟知技藝者應該可以瞭解的是，將使用追蹤資 訊的其他有效應用程式將存在著且將源自於本文中 說明的方法中。 进應性储存瞢理 檔案交換機可同時蒐集有關對個別檔案及群組 檔案之存取權的資訊。所蒐集的資訊可包括存取檔 案以進行讀取的最近曰期、檔案修改的最近日期、 同時存取該檔案的網路客戶數目、該檔案要求槽案 運作的類型與頻率、流行的存取型樣（例如連續性 性、隨機、隨機且帶有一些連續性等）。資訊可根 據每檔案類型（或延伸）及/或每根路徑進一步地檔 案糸統中聚合。 根據此資訊，檔案交換機中的子系統可以鑑別 出不同方式，其中既定檔案或既定組檔案應該要分 散在私案祠服器中。邊項鑑別可為一特定檔案，或 110 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) Α4規格（2〗0χ297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、可· 561358 A7 I-^ —— 五、發明説明（10β 著藉著取得聚合規則（例如本文中所說明的），或 現存聚合規則聚合參數的修改。檔案交換機將僅針 對新產生的檔案使用新的規則，且它可根據新規則 重新分散現存檔案。 可以由按照該資訊行事的管理者在該交換機上 進行根據所蒐集存取資訊進行新規則鑑別的運作， 或著藉著針對蒐集到的存取資訊來進行分析實體上 分別的自動化系統，並且鑑別出新規則。 樓案交換機的此種特徵將可改進儲存網路的效 率。這將允許老舊且罕見的使用過檔案可以用較少 數買副本來保存’並且將應用可最大化該等稽案所 使用的谷1的一種聚合機制。它將允許新的且經常 存取的檔案分散在較多檔案伺服器之間、具有可平 行地進行存取的許多副本、具有可最大化檔案伺服 器上負載的聚合參數、並且改善客戶的存取效能。 此種特徵將同時利用最適用的聚合規則、根據 針對此組檔案而蒐集的存取型樣、使不同組的檔案 能被最佳化。例如，資料庫檔案可經常地開啟以進 灯獨占的存取（即由單一網路客戶），且可在隨機 位置上進行存取；少數的映射（例如2)以及具有大 分條的少數資料分條可能是對此類型檔案最好的。 以視汛串流檔案來說，例如MPEG影片，典型存 | 取型樣可以為多個並行讀取器依序地同時從檔案的 不同區域進行讀取；以該等檔案來說，較佳聚合參 111 度顧中國國---—
(請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂----- ;·線- 561358 A7 ----- --B7 五、發明説明（10^ 〜 " 數組可包括較多數量的映射副本、許多分條、以及 相對小的分條。 此外，檔案伺服器以及其相對負載之儲存容量 的目前使用可以包含在所蒐集的資訊中。此資訊可 以由擋案交換機用來改變在檔案伺服器之間分散的 檔案，以便能較佳地使用儲存容量以及檔案伺服器 的更多負載。 並不像現存階層儲存管理系統，此系統可在與 新的且經常性存取槽案相同類型的儲存體上，保留 老舊且較不常使用的存取檔案。但仍然降低儲存前 者所帶來的成本，並且可最佳化後者的存取頻寬。 此特徵的主要元素為存取資料的主動蒐集、做 出此項決策以改變檔案儲存方式，以及此項決策的 執行。它們將允許檔案交換機以及交換式檔案系統 k供具有最佳條件的儲存網路，或著接近最佳理想 條件的使用，進而可降低系統的管理成本。可以取 得所有該等優點，而不需要在網路客戶或網路伺服 器上安裝且維護額外的軟體。 查金遠蟪储存 在網路客戶與網路伺服器之間的資料路徑上配 置檔案交換機的另一種優點是，檔案交換機可以較 佳方式修改正進行讀取與寫入至檔案的資料。 例如，第15圖中的檔案交換機1 502可以利用 112 本紙張尺度_巾關家鮮（CNS) A4規格（210X297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
五、發明説明（11p 一個或多個加密金鑰來組態。當客戶1 5 〇 1往长進 行檔案寫入交易時，檔案交換機1502將加密交易 的酬載，以使該料將以加密方式儲存在NAS陣列 1510上（要注意的是讀取與寫入請求的交易酬載 便是代表檔案内容的資料）。當客戶1501請求槽案 讀取交易且在收到各個交易的回應資料時，在將該 酬载轉送回到要求進行該項交易之客戶]50]之 前，檔案交換機1502將解密該交易的酬載。較佳 的加密技術是對稱金鑰加密技術，例如資料加密標 準（Data Encryption Standard、DES)。 因此，客戶可以存取檔案系統，就如同它存取 局部附接至網路1500之單一檔案伺服器上的檔案 系統般，雖然資料實際上係以加密形式儲存在nas 陣列上。要注意的是，可以對客戶15〇1、檔案交 換機1508以及NAS陣列151〇明顯地進行此項動 作0 此種加岔方法的優點以及備置該等方法的裝置 與系統是可以對其他組織（例如儲存服務供應者或 儲存設備）進行委外儲存的組織（例如企業）。加密 檔案内容的能力將允許給予屬於該企業之資料隱密 的安全性，且可以促進採用儲存設備。要注意的是， 加密金鑰僅在檔案交換機1502中較佳地組態，該 交換機較佳地常駐在該企業的建築物中，且只有該 企業具有對它的實際存取權；因此，可以確保加密
本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公爱) 561358 A7 ----------- 五、發明説明（11)1 "~' - 金錄的安全性。同時，由於擋㈣統的邏輯結構並 未受到損傷，儲存設備可以毫無阻礙地管理、備份 #—— (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 且復原資料。 此外，檔案交換機可利用相同或不同的加密金 鑰來加密擋案與目錄的名冑。這將增加進一步的安 全性，因為檔案與目錄的名稱可包含秘密資訊、例 如顧客名稱。 檔案交換機1502可能包含且使用多個加密金 鑰（例如不同的使用者組群的不同金鑰）與具有多 個父換機（一組檔案交換機）以替代檔案交換機 1 502，所有均較佳地以相同加密金鑰來組態。此 外，檔案交換機可使用專業硬體來加速資料的加密 與解密。熟知技藝者將可以明白的是，在不修改本 發明的精神下可以使用其他拓樸結構以及加密演算 法。 怏照 快照是既定檔案、檔案系統一部份、或者從既 定時刻開始之整個檔案系統的概觀。快照可以用來 作為備份的來源（因此允許從資料的固定、不改變 拷貝進行備份，而不是從現場資料）、作為提供從 已經製作快照之後該資料已被移除或修改之取得資 料能力的備份，並且可用於許多其他用途。 本發明同時備置一種用以在交換式檔案系統中 114 本紙張尺度適财ffl S家標準（CNS) A4規格（210X297公釐)"" " 561358 五、發明説明（11笑 產生檔案快照的機制。達成此目的的方法 有樓㈣額外映射。為了簡單說明，我們將假設交 一、田案系、、4中的所有樓案並未被分條且將映射於 三份拷貝中。為了取得快照，擋案交換機必須内部 地改變聚合❹1，錢現在财的㈣被視為僅在 二份拷貝中進行映射’而將第三份拷貝保持為原封 不動（束結住）。請求讀取或修改擋案的客戶將僅 被給予二份拷貝的存取權。而要求讀取快照的客戶 將給予第三份拷貝的存轉。如此—來即使客戶 可以繼續修正該擋案（前二個拷貝），從規則改變 開始，第三份拷貝都可將維持不變。 在改憂如上述方式改變規則之前，交換機較佳 地等待完成任何目前懸而未決的交易，並且安排 (而不執行)任何新請求交易的順序。_旦所有懸而 未决的又易都疋成了’槽案交換機將改變該規則並 且開始執行安排好順序的交易。此機制可另確保快 ”、、的IU生（即從相同時間起，快照中的所有播案 將具有其本身的版本）。 一群組中的多個檔案交換機可以同步化修改該 規則的時刻’以使即便在多個料交換機連接至相 同組的舰器w多個客戶進行存取的狀況下，快 照技術都可以成為一致的。 115 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4^ (210X297^57
:-夢 (請先閲讀背面之.注意事項再填寫本頁) ，訂— 561358 A7 ______B7_____ 五、發明說明（11? — 且Jfe備份 本發明的另一方面是一種用以透過日誌備份檔 案系統資料的系統。日誌備份係由日誌檔案交換機 所進行，除了所分散之檔案系統檔案（主要檔案伺 服器）的檔案伺服器之外，同時也將連接至輔助檔 案伺服器（或至另一種交換式檔案系統）。 曰誌檔案交換機可區分修改檔案系統（例如產 生槽案、寫入資料至檔案中、刪除目錄等）的破壞 性父易’以及並不會修改檔案系統（例如檔案讀 取、列舉目錄、開啟以及現存檔案等）的非破壞性 交易。 當槽案客戶請求一項破壞性交易時，日諸槽案 交換機將交換該項交易至該組主要檔案伺服器（如 非曰諸槽案交換機），且此外將傳送該項交易至輔 助檔案伺服器。當日誌檔案交換機接收到來自主要 伺服器的交易回應時，它將完成客戶的交易；利用 輔助檔案伺服器所進行的交易將稍後才會完成。當 檔案客戶請求一項非破壞性交易時，日誌檔案交換 機將僅對該組主要檔案伺服器交換交易，而不會牽 涉到輔助檔案伺服器。 結果是改變檔案系統的所有運作將被傳送至辅 助檔案伺服器，以使輔助檔案伺服器上的檔案系統 可映射儲存在該組主要伺服器上的檔案系統。當發 生災害性故障時（例如整組主要伺服器發生實體破 116 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
A7 _____________B7 五、發明說明（ΐϊ^ ' ~ ---s— 壞時），這將提供資料的増加冗餘，尤 樓案伺服器實體上儲存在遠端位置。胃輔助 要注意的是，客戶可取得的效能並不會受到影 曰因為雖然輔助檔案伺服器可能稍慢，且可透過 魏頻寬、較高延遲網路連接至檔案交換機 交換機並不會延遲對客戶進行的完整交易，直^輔 助檔案伺服器已經完成該項交易為止。由於實際上 僅有小部份的檔案系統交易是具破壞性的，大部分 的交易並不會負載輔助難飼服器。當輔助播案饲 服器需要較高頻寬時，它可以利用串聯交換式檔案 系統來替代（如本文中所說明的）。 或者，日遠檔案交換機（或插入在日誌檔案交 換機以及輔助檔案伺服器之間的分別裝置）可以將 具破壞性父易儲存在紀錄檔案中，而不是在輔助檔 案伺服器上執行他們。各個交易將以其時間、整組 交易參數（例如檔案名稱）以及酬載來紀錄在輔助 檔案伺服器中。此項紀錄可以用來決定失敗的原因 (例如應用程式寫入錯誤資料或寫入至錯誤檔案 中），且從既定時刻及時地回復檔案系統或取得檔 案系統的觀點。例如’專業軟體可以及時地用來指 明所欲時刻，並且對一般檔案客戶提供從特定時間 開始的檔案系統觀點。 117 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、可— 561358 A7 ---------B7_ 五、發明説明（11尹 金球性佾在 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 可以擴展由檔案交換機1502、其客戶ί 501以 及其附接檔案伺服器1503展示在第15圖中檔案 交換機的閘道拓樸結構，以致能全球性分散式儲存 系統。為了達成此目的，檔案交換機1 502將不只 較佳地快速緩衝從群組1509取得的遠端檔案，也 將儲存其他檔案於NAS陣列1503上，或於分別 的NAS陣列上。 第18圖將展示全球性分散式交換式檔案系統。 網站1810、1820以及1830均透過廣域網路18〇〇 連接。各個該網站分別地具有自己的網路1 8〗2、 1822以及1832。各個網站網路同時具有區域交換 式構案系統，其分別地包含檔案交換機1811、1821 與Ί83Ί並且包含檔案伺服器陣列1813、1823與 1833。檔案交換機1811、1821與1831較佳地具 有針對檔案交換機1502說明的閘道效能。 對檔案客戶來說，各個該檔案交換機將提供對 儲存在其個別檔案伺服器陣列上之檔案系統的存取 權。有時，檔案客戶1814可請求並不位於直接附 接於客戶之檔案交換機1811的檔案伺服器陣列 1 81 3上的遠端檔案。如此一來，交換機1 8 1將 作為閘道，且將轉送該項交易至在該網站上且包含 請求檔案的檔案交換機1821。交換機1821將進 行所請求的交易，就如同由附接在該交換機之區域 118 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（2〗〇><297公釐） 561358 A7 五、發明説明（11|β 網路1822的檔案客戶所請求的。起源檔案交換機 將接收該項回應並且將該回應退回給提出請 求的客戶1 81 4。 槽案交換機Ί811將較佳地快速緩衝處理從檔 案父換機1821取得的檔案，以便增加存取頻寬並 且降低來自網路1812之客戶對該檔案進行的存取 延遲。在關閉檔案之後或者稍後，或著在交換機 1821進行請求之後，交換機1811將可更新局部 進行快速緩衝的改變。為了如此進行，將對交換機 1 821產生寫入檔案交易，並且關閉該檔案，以使 當可由客戶1814進行修正時，檔案陣列1823將 具有檔案的最新版本。要注意的是，在其區域客戶 1824提出開啟相同檔案的要求之後，交換機1821 可請求該等更新。 將可藉著利用機會鎖（機會鎖）語意學（例如 CIFS檔案協定中的語意學），來較佳地實行此種快 速緩衝以及更新請求機制。機會鎖語意學應該可以 由檔案交換機1821支援，以允許在網路1822上 進行客戶端快速緩衝，因此並不需要特別交換機内 快速緩衝與更新的特別協定。相同的檔案（例如常 駐在檔案陣列1823的檔案）可以同時地從位於所有 網站的多個客戶來開啟，雖然可能無法由任何客戶 進行快速緩衝處理。 根據網站的類型、以及其地理位置與流量，網 119 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) Α4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、可| 561358 五、發明說明（ 站1810、1820與183〇將可以透過域網路（例如 1800)、透過都會區域網路（metr〇 area man)、χ·25、或者透過專屬連結來連接。將可在 任何二個網站之間取得多個連結。拓樸結構可延伸 至丨P網路可支援的任何拓樸結構中。較多或較少 的網站均可以參與全球儲存系統。 要注意的是，將明顯地對客戶1814備置遠端 檔案，而不需要在該客戶上安裝並維護特殊的軟 體，而該軟體需要可以找出該檔案的位置且將它提 供給客戶。客戶1814將利用它已對儲存在相同網 站1810上之槽案所提出的相同方法來提出請求且 解譯其結果。 雖然已經在上面詳細地說明各種不同的較佳實 施例，熟知技藝者應該可以瞭解的是，在實際上不 偏離本發明之揭示與優點的狀況下，應該可以對例 示實施例進行多種變換。例如，本發明的檔案交換 機/聚合器可以用整合方式來針對檔案伺服器實 行’其包含位於伺服器實體架構中的網路介面單 元。此外，本發明的檔案聚合形式可以利用相容於 網路節點之作業系統的軟體驅動程式的形式、藉著 在網路上之客戶與伺服器部件上安裝功能性來完 成。上述與其他修改方式將意圖包含於本發明的界 定範圍中，而本發明將僅由附錄之申請專利範圍來 界定。 120 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐）
.、町| (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 561358 A7 B7 五、發明説明（ 元件標號對照表 100檔案交換機 101檔案伺服器 102檔案伺服器 103檔案伺服器 104檔案伺服器 105檔案伺服器 106檔案伺服器 107檔案伺服器 108虛擬檔案伺服器 109連結、客戶端 1 1 0連結、伺服器端 1 1 1 連結 1 12 PC或工作站、客戶 1 13應用程式伺服器、客戶 1 1 4連結 200頭標 201 網路訊框 202 網路訊框 203 網路訊框 204 網路訊框 205 寫入請求 206 寫入回應、網路訊框 121 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •、tr_ 561358 A7 B7
五、發明説明（11P 207 回應頭標 208 交易 300 新頭標 409 回應頭標 500 已修正頭標 501 請求 502 回應 503 頭標 504 請求頭標 505 請求 506 回應 507 頭標 601 路徑名稱 602 路徑名稱 603 路徑名稱 604 規則表 605 規則 606 規則 607 規則 608 檔案伺服器 609 檔案伺服器 610 檔案伺服器 701 檔案 702 檔案 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、?τ— #- 122 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) Α4規格（210X297公釐） 561358 A7 B7
五、發明説明（12!P 703檔案 704檔案伺服器 l,f … (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 705檔案伺服器 706檔案伺服器 800檔案陣列 801檔案開啟請求 802已修正檔案開啟請求 803已修正檔案開啟請求 804 已修正檔案開啟請求 805 已修正檔案開啟請求 步驟901 對所有受到影響的伺服器發出請求 步驟902是否所有請求均成功？ 步驟903是否所有請求均失敗？ 步驟904是否對伺服器提出的請求成功？ 步驟905 重新嘗試所有失敗的請求 步驟906是否所有請求均成功？ 步驟907撤回所有成功請求 1000聚合檔案 1001聚合部件檔案 1002聚合部件檔案 1003聚合部件檔案 1004聚合部件檔案 1100聚合檔案 1101部件檔案 123 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 561358 A7 B7 五、發明説明（12)1 1 1 02部件檔案 1103部件檔案 1 1 04部件檔案 1200聚合檔案 1201部件檔案 1202部件檔案 1300構成法 1301規則 1 302規則 1 303規則 1304規則 1 305規則 1400檔案交換機 1401檔案交換機 1402第二層檔案交換機 1403聚合交換機 1404連結 1405連結
1500 遠端 LAN 1501客戶 1 502檔案交換機
1 503 NAS陣歹】J 1504都會區域網路 1 505網路 124 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
561358 A7 B7 五、發明説明（ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 1506客戶 1 507管理工作站 1508檔案交換機 1 509檔案交換機群組 1510檔案伺服器陣列 1511檔案伺服器陣列 1512第二層交換機 1513檔案伺服器 1514檔案交換機群組 1 51 5 NAS 陣列 1600交換式檔案系統 1601檔案伺服器 1602介面 1603介面 1 700區域網路 1701客戶工作站 1 702應用程式伺服器 1 703獨立式伺服器 1 704獨立式伺服器 1 705檔案伺服器 1 706檔案伺服器 1 707共用儲存體 1 708光學互連體 1 709低延遲期叢集内連結 125 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐) 561358 A7 B7 五、發明説明（12? (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 1710叢集 1800廣域網路 1 81 0網站 1 81 1檔案交換機 1 8 1 2網路 1813檔案伺服器陣列 1 81 4檔案客戶 1820網站 1821檔案交換機 1822網路 1823檔案伺服器陣列 1824區域客戶 1830網站 1831檔案交換機 1832網路 1 833檔案伺服器陣列 1901檔案開啟請求 1902請求 1903請求 1904請求 1905請求 1906檔案交換機 1907第2層（Iayer2)交換機 1908系統 126 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 561358 A7 B7 五、發明説明（12开 2000檔案交換機 2001資料平面 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 2002控制平面、前方網路介面 2003服務平面、後方網路介面 2004前方TCP/IP協定堆疊 2005後方TCP/IP協定堆疊 2006快速路徑處置器 2007網路協定伺服器端處置器 2008網路協定客戶端處置器 2009檔案系統聚合器 2010處置器 2100檔案交換機 2101處理器 2102記憶體 2103網路介面卡 21 04周邊互連匯流排 2200交換機 2201處理器 2202記憶體 2203交換機結構 2204前方網路介面 2205後方網路介面 127 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐)

Claims (1)

  1. 561358
    8888 ABCD 申請專利範圍 5 10 15 經濟 20 第91100232號申請案申請專利範圍修正本92.6.27. 1· 一種用以在網路系統中聚合網路樓案協定交易 的方法，該方法包含以下步驟： 接收屬於卜項交易之第—訊息的第一訊框， 該第一訊框包含第-檔案協定頭標以及第 料’而該第一項交易係由第-客戶電腦所起始 根據該第-檔案協定頭標中的資訊，來選出 -組樓案舰器以參與處理該第—項交易； 從該第-組檔案伺服器傳送第二訊框至第一 服器，該第二訊框包含第二擋案協定頭標以〜 該第一資料的一部份，而 丨切而该第二檔案協定頭標 係源自於該第一檔案協定頭標。 2.如申請專利範圍第]項之方:，其另包含以 步驟： 從第-飼服器接收第三訊框，而該第三訊框 含第二檔案協定頭標； =第四訊框至該第-客戶電腦，該第四訊框 ^第四檔案協定頭標’而該第四檀案協 標係源自於該第三檔案協定頭標。” Sr::1'圍第1項之方法，其另包含從該 第一組指案飼服器傳送第三訊框至第二伺服 的步驟，該第三訊框包含第三檀案協定頭標以 及該第-資料的一部份、 標係源自於該第一播案協定頭標第-检案協-頭 資 第 伺 及 下 包 定頭 器 本紙張尺度適用中國國家標半 128 (CNSM‘j規格⑵〇
    5 5 τ 經濟部智慧財產局員工消费合作社印災 ο 2 _如中請專利範圍第3項之方法，其另包含以下 步驟： 從忒第一伺服器接收第四訊框，該第四訊框包 含第四檔案協定頭標； 從該第二伺服器接收第五訊框，該第五訊框包 含第五檔案協定頭標； 產生Θ應播案協定頭標，其係源自於第四播 案協定頭標並且源自於第五檔案協定頭標； 傳送第六訊框至該第—客戶電腦，該第六訊框 包含回應檔案協定頭標。 5_ -種用以在網路系統中聚合網路檔案協定交易 的方法，該方法包含以下步驟： 接收屬於第一項交易之第-訊息的第-訊框， 該第-訊框包含第一檔案協定頭標以及第—資 料而5玄第-項父易係由第一客戶電腦所起始； 根據該第-擋案協定頭標中的資訊，來選出第 一組擋案伺服器以參與處理該第一項交易； 從該第-組檔案伺服器傳送第二訊框至第’ 服器’該第二訊框包含第二檔案協定頭標心 -玄第胃料的一部份’而該第二檔案協定 係源自於該第一檔案協定頭標； ‘ 接收該第-訊息的第三訊框： 含第二資料； /第-说樞包 從該第-組檔案飼服器傳送第四訊框至第二伺 129
    %1358
    申5青寻利範圍 5 10 15 20 服器，該第四訊框包含第三檔案協定頭標以及 該第二資料的一部份。 如申請專利範圍第5項之方法 步驟： 從該第一伺服器接收第五訊框 含第四檔案協定頭標； 從該第二伺服器接收第六訊框 含第五檔案協定頭標； 傳送第七訊框至該第一客戶電腦，該第七訊框 包含第六檔案協定頭標，該第六檔案協定頭標 係源自於第四檔案協定頭標並且源自於第五 案協定頭標。 7_如申請專利範圍第5項之方法，其另包含以 步驟： 從該第一組檔案伺服器傳送第五訊框至第三 服器，該第五訊框包含一已修改第一槽案協 頭標以及該第一資料的一部份； 從該第-組檔案伺服器傳送第六訊框至第四 服器，該第六訊框包含—播案協定頭標以及該 第二資料的一部份。 8· 一種用以在網路系絲φ取A _ 牙見中聚合網路檔案協定交 的方法，該方法包含以下步驟： 接收屬於第一項交易的货 父勿的第一訊框，該第一訊框 包含第一檔案協定頭樟 _ ^ 0 ^ 只知’而該第一項交易係 6 其另包含以下 該第五訊框包 該第六訊框包 檔 下 伺 定 伺 易 由 (請先M讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝 訂----- 130 561358 5 10 15 經濟部智慧財產局員工消货合作社印製 20 i C8.、申請專利範圍 8 第—客戶電腦所起始； 根據該第-播案協定頭榡中的資訊， =案飼服器以參與處理該第一項交易、； =第—組器傳送第二訊框至第_词 服态，该第二訊框包含一 頭標； 已。改第一檔案協定 從，第-組播案飼服器傳送第三訊框至第二飼 ’該第二訊框包含-已修改第-檔案協定 碩標。 9.如申請專利範圍第6項之方法，其另包含以下 步驟： 從該第一伺服器接收第四訊框，該第四訊框包 含第二檔案協定頭標以及第一資料； 從該第二伺服器接收第五訊框，該第五訊框包 含第三檔案協定頭標以及第二資料； 根據該第二檔案協定頭標中的資訊以及該第三 槽案協定頭標中的資訊，產生一回應檔案協定 頭標； 傳送第六訊框至該第一客戶電腦，該第六訊框 包含該回應檔案協定頭標以及該第一資料的一 部份。 1 〇· —種用以聚合檔案系統的方法，該方法包含以 下步驟： 131
    1 ^认&相"卩關家標4 (CNSM‘l規格⑵0 訂 561358
    、申請專利範圍 5 經濟部智慧財產局員工消t合作社印製 ο 2 聚合多個檔案系統的名稱空間並且將他們表示 為一單一名稱空間； 藉著將多個㈣系統的目錄表示為-單-目錄 來聚合該多個檔案系統的目錄； 藉著將多個;f當案系、统的檔案物件表示為一單一 檔案物件來聚合該多個檔案系統的檔案物件； 藉著將多個檔案系統中之檔案的檔案資料表示 為一單一檔案的資料來聚合該多個個檔案系統 中之檔案的檔案資料。 11·如申請專利範圍第10項之方法，其另包含聚合 備置在各個該多個檔案系統中之並行分解機制 的步驟，以針對該已聚合檔案系統實行一項並 行分解機制。 12· —種用以將檔案儲存在網路儲存系統中的方 法，該方法包含以下步驟： 聚合多個檔案系統的名稱空間並且將他們表示 為一單一名稱空間； 藉著將多個檔案系統的目錄表示為一單一目錄 來聚合該多個檔案系統的目錄； 藉著將多個檔案系統的檔案物件表示為一單一 檔案物件來聚合該多個檔案系統的槽案物件； 藉著將多個檔案系統中之檔案的檔案資料表示 為一單一檔案的資料來聚合該多個個檔案系統 中之檔案的檔案資料。 -----------裝—— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) - 132
    561358 Α8 Β8 C8 D8 5 經濟部智慧財產局員工消货合作社印製 ο 2 六、申請專利範圍 檔案交換機電腦可以： 在第一訊息訊框中接收包括資料以及一檔案協 定頭標的一項訊息； 以根據該檔案協定頭標且獨立於該訊息資料的 方式來鑑別出該訊息欲轉送到至少哪一個網路 節點； 以根據該項鑑別的方式來取得一已修改檔案協 定頭標；以及 轉送該已修改檔案協定頭標以及該訊息資料。 16_如申請專利範圍第15項之裝置，其中當由該檔 案交換機電腦接收多個並行訊息時，只有該等 並行訊息中之一將導致一項成功的請求。 17_—種在包括多個客戶電腦與多個伺服器電腦的 電腦網路中於至少一客戶電腦以及至少一伺服 器電腦之間備置播案交換與檔案聚合功能性的 裝置，該裝置係以客戶電腦樣式對該至少一伺 服器電腦顯現，且以伺服器電腦樣式對該至少 一客戶電腦顯現。 18_ —種用以處理網路連結檔案資料的交換式檔案 系統’該系統包含： 多個客戶電腦； 多個伺服器電腦； 至少一檔案交換機，而該檔案交換機能夠將來 自一客戶電腦的檔案訊息轉換至多個伺服器電 134 本紙張尺 ~-- 561358 5 10 經濟部¾°¾財產局員工消t合作社印製
    、申請專利範圍 腦。 19·-種用以處理_連結檔案資料的交換式槽案 系統’该系統包含： 多個客戶電腦； 多個伺服器電腦； 至少-檔案交換機，而該檔案交換機能夠將來 自多個伺服器電腦的檔案訊息聚合到一客戶電 腦。 種在包括夕個伺服器與—槽案交換機以及多 個客戶的電腦網路中根據-程序產生並維持於 該多㈣服器之間的播案目錄，該樓案目錄包 含： 從客戶接收一檔案協定訊息的第一檔案交換 機，該訊息包括該訊息之第一封包中的第一檔 案頭標； 刀析忒檔案頭標的該第一槽案交換機；以及 根據多個訊息處理規則，鑑別出如何在該多個 伺服器之間劃分該訊息的該第一檔案交換機。 21_如申請專利範圍第2〇項之檔案目錄，其中該網 路另包括多個交換機。 22. 如申請專利範圍第21項之檔案目錄，其中該訊 息處理規則係由第二檔案交換機所分享。 23. 如申請專利範圍第22項之檔案目錄，其中該訊 息處理規則係透過從至少一檔案伺服器接收到 135 則，國家標半（CNSM4規格⑵0 X 297^17
    561358
    5 ο 1- 經濟部智慧財產局員工消货合作社印袈 ο 2 的檔案訊息於該第一與第二檔案交換機中進行 更新。 24·—種備置網路使用資料的裝置，該裝置包含一 種在包括多個客戶電腦與多個伺服器電腦的電 腦網路中用以在該客戶電腦與該伺服器電腦之 間聚合檔案的一裝置，而當在客戶與伺服器電 腦之間交換檔案訊息時，該裝置可蒐集該使用 資料。 25.如申請專利範圍第24項之裝置，其中多個用以 聚合檔案的規則係源自於該使用資料。 26·如申請專利範圍第24項之裝置，其中該裝置包 括夕個用以聚合檔案的規則，並且針對該多個 規則而進行的至少一項改變係源自於該使用資 料。 27·如申請專利範圍第26項之裝置，其中該至少一 項改變係反映於該網路的第二聚合裝置中。 28·—種在包括多個檔案聚合器的網路中用以於多 個檔案聚合器中改變規則的方法，而該各個聚 合器係根據多個規則來聚合檔案，該方法包含·· 改變第一聚合器中的該等規則； 該第-聚合器將轉送該等規則改變至剩下的該 多個檔案聚合器； 更新剩下之該多個檔案聚合器中的該等規則。 29.-種在包括多個網路參與者的電腦網路中用以 136 木芈(CNS)ylUm m： 297公犮） 0()1358 六、 5 10 15 20 申請專利範圍 在多個網路參與者之間備置單一交易之交換與 聚合的裝置，該參與者包含伺服器與客戶，其 中檔案交易將在該網路參與者之間進行。 3〇_種用以聚合交換式檔案系統之名稱空間的方 法，其中該交換式檔案系統包含一於電腦網路中經 由杈案交換機連結至一檔案伺服器群組之客戶群 組’該方法包含以下步驟： 於檔案交換機中儲存一組名稱對映規則； 接收來自一客戶之一檔案存取交易，該播案存 取交易包含針對㈣案舰H群"之-檔案之一 使用者檔案名稱及一使用者路徑名稱； 應用該組名稱對映規則至該使用者路徑名稱以 產生一伺服器路徑名稱；以及 依該飼服器路捏名稱執行該播案存取交易。 31·如申請專利範圍第30項之方法，其中該名稱對 映規則包含： 一組預先界定之❹者路徑名稱之列表；以及 一組對映舰器路徑名稱之相對應列表。 32·如申請專利範圍第31項之方法，其中該應用步 驟包含： "比較該使用者路徑名稱和該組預先界枝用者 路！名稱列表；以及 如果該使用者路徑名稱符合該組預先界定使用 者路徑名制表中之-名稱，則以取自該組對映飼 ;ΐΓϊϋ¥ 半 137 561358
    5 10 15 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 f 合 作 社 印 η 20 申請專利範圍 服器路徑名稱列表之相對應的對映伺服路徑名稱來 取代該使用者路徑名稱。 33. —種用以聚合交換式檔案系統之目錄的方法，其 中$亥父換式檔案糸統包含一於電腦網路中經一槽案 交換機連結至一檔案伺服器群組之客戶群組，該方 法包含以下步驟： 接收來自客戶之一檔案建立要求，該檔案建立 要求包含一使用者檔案名稱及一使用者檔案路徑； 在該檔案伺服器群組中選擇一組檔案伺服器用 以儲存該使用者檔案； 對每一所選擇之檔案伺服器決定一檔案路徑； 在該檔案交換機中儲存辨識對應於該使用者檔 案之该組槽案伺服器與該等檔案路徑的資訊；以及 更新該組檔案伺服器上之目錄結構以指出該使 用者槽案的儲存。 34·如申請專利範圍第33項之方法，該方法更包含 以下步驟： 接收來自客戶之一檔案存取要求，該檔案存取 要求包含該使用者檔案名稱； 將相對於該使用者檔案名稱之該檔案存取要求 對映到針對該組檔案伺服器中至少一檔案伺服器的 至少一檔案要求；該對映步驟包含讀取辨識對應於 該使用者檔案之該組檔案伺服器與該等檔案路徑的 該資訊；以及 138
    本紙張尺度適圯中國 國家標半（cns)7V! 规格（2〗0 X 297公.¾ ) 561358
    «u像到屬π該使用 〜哆組檔案伺服器與 5 该等檔案路徑執行該檔案存取要求 35.如申請專利範圍帛33項之方法，其中該決定$ 驟包含根據一組預定對映規則將該使用者檔案路名 對映至該組檔案伺服器中之一對應伺服器檔案库 徑。 i Aw· I ^ --- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -·· 經濟部智慧財產局員工消货合作社印製 39 本紙^度制中關家標半（CNS)/V1規格⑵()>< 297—公.¾ )
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