Файловые системы: типы, характеристики и особенности

Введение

Ниже приведены списки, идентифицирующие, описывающие и содержащие ссылки на более подробную информацию о файловых системах. Многие старые операционные системы поддерживают только одну "собственную" файловую систему, которая не имеет отдельного названия, кроме названия самой операционной системы.

Файловые системы с общим диском

Общие файловые системы диска (также называемые файловыми системами совместного хранения, SAN-файловыми системами, кластерными файловыми системами или даже кластерными файловыми системами) в основном используются в сети хранения данных (SAN), где все узлы напрямую обращаются к блочному хранилищу, на котором расположена файловая система. Это позволяет узлам выходить из строя, не влияя на доступ к файловой системе с других узлов. Общие файловые системы диска обычно используются в кластере высокой доступности вместе с хранилищем на аппаратном RAID. Общие файловые системы диска обычно не масштабируются более чем на 64 или 128 узлов. Общие файловые системы диска могут быть симметричными, когда метаданные распределены между узлами, или асимметричными с централизованными серверами метаданных. CXFS (Clustered XFS) от Silicon Graphics (SGI). Доступен для Linux, Mac, Windows, Solaris, AIX и IRIX. Асимметричная. Dell Fluid File System (ранее ExaFS) – проприетарное программное обеспечение, продаваемое Dell. Система совместного использования дисков продается как устройство, предоставляющее клиентам распределенные файловые системы. Работает на аппаратном обеспечении Intel, обслуживающем NFS v2/v3, SMB/CIFS и AFP для Windows, macOS, Linux и других UNIX-клиентов. Blue Whale Clustered file system (BWFS) от Zhongke Blue Whale. Асимметричная. Доступен для Microsoft Windows, Linux и macOS. SAN File System (SFS) от DataPlow. Доступен для Windows, Linux, Solaris и macOS. Симметричная и асимметричная. EMC Celerra HighRoad от EMC. Доступен для Linux, AIX, HP UX, IRIX, Solaris и Windows. Асимметричная. Files 11 на VMSclusters, выпущенная DEC в 1983 году, теперь от HP. Симметричная. GFS2 (Global File System) от Red Hat. Доступен для Linux под лицензией GPL. Симметричная (GDLM) или асимметричная (GULM). IBM General Parallel File System (GPFS) для Windows, Linux, AIX. Nasan Clustered File System от DataPlow. Доступен для Linux и Solaris. Асимметричная. Oracle ACFS от Oracle Corporation. Доступен для Linux (только Red Hat Enterprise Linux 5 и Oracle Enterprise Linux 5). Симметричная. OCFS2 (Oracle Cluster File System) от Oracle Corporation. Доступен для Linux под лицензией GPL. Симметричная. QFS от Sun Microsystems. Доступен для Linux (только клиент) и Solaris (сервер метаданных и клиент). Асимметричная. ScoutFS от Versity. Доступен для Linux под лицензией GPL. Симметричная. StorNext File System от Quantum. Асимметричная. Доступен для AIX, HP UX, IRIX, Linux, macOS, Solaris и Windows. Совместима с Xsan. Ранее известна как CVFS. Veritas Storage Foundation от Symantec. Доступен для AIX, HP UX, Linux и Solaris. Асимметричная. Xsan от Apple Inc. Доступен для macOS. Асимметричная. Совместима с StorNext File System. VMFS от VMware/EMC Corporation. Доступен для VMware ESX Server. Симметричная.

Shared disk file systems (also called shared storage file systems, SAN file system, Clustered file system or even cluster file systems) are primarily used in a storage area network where all nodes directly access the block storage where the file system is located. This makes it possible for nodes to fail without affecting access to the file system from the other nodes. Shared disk file systems are normally used in a high availability cluster together with storage on hardware RAID. Shared disk file systems normally do not scale over 64 or 128 nodes. Shared disk file systems may be symmetric where metadata is distributed among the nodes or asymmetric with centralized metadata servers. CXFS (Clustered XFS) from Silicon Graphics (SGI). Available for Linux, Mac, Windows, Solaris, AIX and IRIX. Asymmetric. Dell Fluid File System (formerly ExaFS) proprietary software sold by Dell. Shared disk system sold as an appliance providing distributed file systems to clients. Running on Intel based hardware serving NFS v2/v3, SMB/CIFS and AFP to Windows, macOS, Linux and other UNIX clients. Blue Whale Clustered file system (BWFS) from Zhongke Blue Whale. Asymmetric. Available for Microsoft Windows, Linux, and macOS. SAN File System (SFS) from DataPlow. Available for Windows, Linux, Solaris, and macOS. Symmetric and Asymmetric. EMC Celerra HighRoad from EMC. Available for Linux, AIX, HP UX, IRIX, Solaris and Windows. Asymmetric. Files 11 on VMSclusters, released by DEC in 1983, now from HP. Symmetric. GFS2 (Global File System) from Red Hat. Available for Linux under GPL. Symmetric (GDLM) or Asymmetric (GULM). IBM General Parallel File System (GPFS) Windows, Linux, AIX Parallel
Nasan Clustered File System from DataPlow. Available for Linux and Solaris. Asymmetric. Oracle ACFS from Oracle Corporation. Available for Linux (Red Hat Enterprise Linux 5 and Oracle Enterprise Linux 5 only). Symmetric. OCFS2 (Oracle Cluster File System) from Oracle Corporation. Available for Linux under GPL. Symmetric. QFS from Sun Microsystems. Available for Linux (client only) and Solaris (metadata server and client). Asymmetric. ScoutFS from Versity. Available for Linux under the GPL. Symmetric. StorNext File System from Quantum. Asymmetric. Available for AIX, HP UX, IRIX, Linux, macOS, Solaris and Windows. Interoperable with Xsan. Formerly known as CVFS. Veritas Storage Foundation from Symantec. Available for AIX, HP UX, Linux and Solaris. Asymmetric. Xsan from Apple Inc. Available for macOS. Asymmetric. Interoperable with StorNext File System. VMFS from VMware/EMC Corporation. Available for VMware ESX Server. Symmetric.

Распределенные файловые системы с устойчивостью к ошибкам

Распределенная отказоустойчивая репликация данных между узлами (между серверами или серверами/клиентами) для обеспечения высокой доступности и автономной (отключенной) работы. Coda из Университета Карнеги-Меллона специализируется на адаптивной работе с учетом пропускной способности (включая автономную работу) с использованием клиентского кэша для мобильных вычислений. Является потомком AFS 2. Доступна для Linux под лицензией GPL. Распределенная файловая система (DFS) от Microsoft ориентирована на прозрачность местоположения и высокую доступность. Доступна для Windows под проприетарной лицензией. HAMMER и HAMMER2 – файловые системы DragonFly BSD для кластерного хранения, разработанные Мэттом Диллоном. Moose File System (MooseFS) – сетевая распределенная файловая система, которая распределяет данные по нескольким физическим местоположениям (серверам), представляя их пользователю как единый ресурс. Работает на Linux, FreeBSD, NetBSD, OpenSolaris и macOS. Мастер-сервер и чанк-серверы также могут работать на Solaris и Windows с Cygwin. Scality – распределенная отказоустойчивая файловая система. Tahoe LAFS – это открытая, безопасная, децентрализованная, отказоустойчивая файловая система, использующая шифрование как основу для реплицированной архитектуры с минимальными привилегиями. Расширение FAT12 и FAT16 (и FAT32) для поддержки автоматического распределения файлов между узлами с дополнительными атрибутами, такими как локальный, зеркальное копирование при обновлении, зеркальное копирование при закрытии, составное при обновлении, составное при закрытии в операционных системах IBM 4680 и Toshiba 4690. Атрибуты распределения хранятся для каждого файла в специальных записях в таблице каталогов.

Распределенные параллельные файловые системы

Распределенные параллельные файловые системы разделяют данные на блоки и распределяют их по нескольким серверам для обеспечения высокой производительности. Обычно они используются в высокопроизводительных вычислениях (HPC). Некоторые из этих файловых систем используют устройства хранения объектов (OSD) (в Lustre называемые OST) для хранения блоков данных вместе с централизованными серверами метаданных. Lustre – это высокопроизводительная распределенная параллельная файловая система с открытым исходным кодом для Linux, используемая во многих крупнейших вычислительных системах мира. Параллельная виртуальная файловая система (PVFS, PVFS2, OrangeFS) была разработана для хранения образов виртуальных систем с упором на оптимизацию операций записи без совместного доступа. Доступна для Linux под лицензией GPL.

Пиринговые файловые системы

Некоторые из них можно назвать облаком совместного хранения. Cleversafe использует алгоритмы рассеивания информации Cauchy Reed–Solomon для разделения данных на неузнаваемые фрагменты и распределения их через защищенные интернет-соединения по множеству мест хранения. Scality — это распределенная файловая система, использующая протокол Chord peer-to-peer. IPFS (Межпланетная файловая система) — это p2p, глобально распределенная файловая система, адресуемая по содержимому.