葉雅泉

?

GPFS在省級通信系統(tǒng)中的應(yīng)用

葉雅泉

新疆氣象信息中心，新疆 烏魯木齊 830002

GPFS并行文件用于氣象通信系統(tǒng)后，可極大地提高群集系統(tǒng)傳輸效率和速度，滿足地面氣象觀測中海量數(shù)據(jù)運算系統(tǒng)的大吞吐量、存儲容量和較高的可靠性要求?；诖?，主要介紹了GPFS優(yōu)勢和在國家中心和省級中心放入部署情況，并認(rèn)為應(yīng)用GPFS并行文件系統(tǒng)后極大地提高了數(shù)據(jù)處理效率。

GPFS并行文件；部署；應(yīng)用

1 GPFS文件系統(tǒng)的優(yōu)勢

GPFS文件系統(tǒng)結(jié)合Linux群集使用時，可明顯表現(xiàn)出其優(yōu)勢：

（1）系統(tǒng)性能得到提高。GPFS允許在同一nodeset內(nèi)的多進(jìn)程或應(yīng)用使用標(biāo)準(zhǔn)文件系統(tǒng)調(diào)用，并同時訪問同一個文件?？蓪odeset內(nèi)讀寫操作分布在多個磁盤上，這樣就極大地增加了文件系統(tǒng)的帶寬，而且通過整個系統(tǒng)的負(fù)載均衡可以避免某個磁盤出現(xiàn)過大的讀寫。

（2）數(shù)據(jù)一致性。GPFS能利用一套復(fù)雜的信令管理機制提供數(shù)據(jù)一致性，并允許任意節(jié)點通過各自獨立的路徑到達(dá)同一個文件，即使節(jié)點出現(xiàn)異常無法正常工作，GPFS也可找到其他路徑到達(dá)文件。[1]

（3）數(shù)據(jù)安全性。GPFS屬于日志文件系統(tǒng)，可為不同節(jié)點建立各自獨立的日志，日志中記錄了metadate的分布，如果出現(xiàn)了節(jié)點故障問題，日志可幫助其快速地恢復(fù)數(shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)的安全性。GPFS fail-over功能通過規(guī)劃后能將數(shù)據(jù)分布到不同failure group內(nèi)，實現(xiàn)其較高的可用性，并降低單點故障的影響。GPFS還可在多個failure group內(nèi)對每個數(shù)據(jù)實例作備份。這樣，即使在創(chuàng)建文件系統(tǒng)時，沒有要求復(fù)制，GPFS也會自動在不同failure group內(nèi)復(fù)制恢復(fù)日志。

（4）系統(tǒng)可擴展性。通過GPFS可以對系統(tǒng)資源作動態(tài)調(diào)整，在文件系統(tǒng)掛載情況下添加或刪除硬盤。有系統(tǒng)處于相對空閑時，用戶可重新對已配置的硬盤進(jìn)行文件系統(tǒng)均衡分配，從而提高系統(tǒng)吞吐量，添加新節(jié)點不需要重新啟動GPFS服務(wù)。

（5）管理簡單。GPFS可以自動在同一個nodeset內(nèi)各個節(jié)點之間同步配置文件和文件系統(tǒng)信息，對GPFS的管理可以在任一個節(jié)點上進(jìn)行。

2 GPFS 文件系統(tǒng)部署情況

2.1 國家中心部署情況

國家中心核心區(qū)和Internet區(qū)各配置一套版本為3.3的GPFS。在核心區(qū)提供應(yīng)用支撐與共享服務(wù)器組、監(jiān)控與內(nèi)網(wǎng)FTP服務(wù)器組、數(shù)據(jù)處理服務(wù)器組和存儲管理服務(wù)器組對高性能磁盤陣列和大容量磁盤陣列的并行文件訪問。Internet區(qū)GPFS集群提供Internet共享服務(wù)器組對Internet區(qū)磁盤陣列的并行文件訪問。GPFS分成兩個集群，其中所有的IBM SystemP 刀片組成一個高性能計算集群，共21個節(jié)點；其他節(jié)點（包括P520/550主機和聯(lián)想PC Server）組成一個數(shù)據(jù)訪問集群，共15個節(jié)點。在高性能計算集群中，NSD Server訪問GPFS文件系統(tǒng)時，數(shù)據(jù)流在自身的光纖卡上；NSD Client訪問GPFS文件系統(tǒng)時，數(shù)據(jù)流在IB網(wǎng)上。在數(shù)據(jù)訪問集群中，除登錄節(jié)點（mgmtsw）之外，所有節(jié)點訪問GPFS文件系統(tǒng)時，數(shù)據(jù)流在自身的光纖卡上。在數(shù)據(jù)訪問集群中，登錄節(jié)點訪問GPFS文件系統(tǒng)時，數(shù)據(jù)流在以太網(wǎng)絡(luò)上。兩個集群的控制數(shù)據(jù)流在以太網(wǎng)絡(luò)上。所有的文件系統(tǒng)都在高性能計算集群上創(chuàng)建，數(shù)據(jù)訪問集群通過GPFS的互信方式，遠(yuǎn)程掛載高性能計算集群所有的文件系統(tǒng)，且數(shù)據(jù)訪問集群所有的文件系統(tǒng)都不是自動掛載文件系統(tǒng)。[2]

國家中心核心區(qū)GPFS集群共包含應(yīng)用支撐與共享服務(wù)器8臺服務(wù)器，監(jiān)控和FTP服務(wù)器組4臺服務(wù)器，數(shù)據(jù)處理服務(wù)器組21個刀片服務(wù)器和2個管理服務(wù)器，存儲管理服務(wù)器組2臺服務(wù)器，通過SAN網(wǎng)絡(luò)連接到磁盤陣列。

2.2 省級中心部署情況

省中心核心區(qū)GPFS集群共包含應(yīng)用支撐與共享服務(wù)器4臺服務(wù)器，監(jiān)控和FTP服務(wù)器組4臺服務(wù)器，數(shù)據(jù)處理服務(wù)器組2服務(wù)器，存儲管理服務(wù)器組2臺服務(wù)器，通過以太網(wǎng)相連，作為GPFS通訊網(wǎng)絡(luò)，通過SAN網(wǎng)絡(luò)連接到磁盤陣列，所有服務(wù)器都連到SAN存儲網(wǎng)絡(luò)，可共享存儲劃分出的磁盤。

3 GPFS在省級通信系統(tǒng)中的應(yīng)用

采用df-k命令可看到磁盤列表中每個節(jié)點都有一個相同的文件系統(tǒng)/gpfs，23個I/O節(jié)點直接與磁盤陣列相連，所有數(shù)據(jù)讀寫通過I/O節(jié)點并行完成，提高了數(shù)據(jù)的帶寬及交互能力。對比NFS及GPFS文件系統(tǒng)環(huán)境下的通信運行狀況，即在相同的節(jié)點下，運行相同的流程和數(shù)據(jù)，使用不同的并行文件系統(tǒng)得到的結(jié)果。使用NFS文件系統(tǒng)時，CPU運算效率較低，大多數(shù)時間都是CPU在等待數(shù)據(jù)I/O，但采用GPFS系統(tǒng)后，CPU運算效率提高，I/O占用CPU時間較少。可見將GPFS并行文件用于通信系統(tǒng)后，可極大的提高群集系統(tǒng)傳輸效率和速度，用于對I/O操作頻繁的常規(guī)地面觀測數(shù)據(jù)資料處理時，明顯提升了I/O效率，而且穩(wěn)定性增加，滿足了地面氣象觀測中海量數(shù)據(jù)運算系統(tǒng)的大吞吐量、存儲容量和較高的可靠性要求。

[1]田銳，田晏嘉.基于集中式I/O技術(shù)的兩階段I/O算法優(yōu)化[J].內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟，2009（20）：12.

[2]歐陽慎.GPFS在鄭州鐵路局信息系統(tǒng)中的應(yīng)用[C]//鄭州鐵路局“十百千”人才培育助推工程論文集，2011.

The Application of GPFS in Provincial Communication System

Ye Yaquan

Xinjiang Meteorological Information Center，Xinjiang Urumchi 830002

GPFS parallel file for meteorological communication system,can greatly improve the cluster system transmission efficiency and speed,to meet the requirements of surface meteorological observation in massive data computing system throughput and storage capacity and higher reliability.This paper mainly introduces the advantages of GPFS and the deployment of the National Center and the provincial center,it is considered that the data processing efficiency is greatly improved after the application of GPFS parallel file system.

GPFS parallel file; deployment; application

P414.4

A

1009-6434(2016)6-0113-02

葉雅泉（1991—）男，漢族，安徽省合肥市人，本科學(xué)歷，助理工程師，新疆氣象信息中心，從事通信網(wǎng)絡(luò)保障工作。