GlusterFS之文件系统扩展属性

扩展属性是现代文件系统最不为人知的属性之一，可以采用一种完全的特性将扩展属性添加到文件。其表现形式是key-value对，可以通过操作get/set扩展属性。GlusterFS就大量使用了扩展属性--xattrs，来完成集群工作（复制、条带、分布式），所以说，扩展属性对GlusterFS至关重要。

这里有个关键，get/set扩展属性会触发与之关联的所有服务器，这样的话，就可以通过setxattr或者getxattr来向服务器传递信息。这种伎俩实际上就是一种RPC机制，在GlusterFS中被大量使用。例如，rebalance代码会通过一个magic xattr触发layout的重新计算，layout决定了文件被存储到哪个服务器。Quick-read Translagtor使用一个magic xattr来模拟open/read/close序列，对小文件这将节省2/3的开销。在GlusterFS中，还有很多这样的xattr，接下来重点集中在两个xattr：trusted.glusterfs.dht
xattr（DHT Translator使用)和trusted.afr.* xattr（AFS Translator使用）

DHT

DHT，指分布式集群，采用一致性哈希。文件被哈希后获取到一个哈希值，然后在一个哈希表中进行查找。哈希表描述了每个存储节点(brick)分配到的hash range，hash range被唯一的分配给某个存储节点。这种对应关系，或者说分配关系，是在每个目录被创建时建立的。新创建的目录会在当前集群的所有可用存储节点上被同时创建，也就是说，每个存储节点上都会有新建目录的一份拷贝。其中，每份拷贝有不同的扩展属性：trusted.glusterfs.dht xattr，描述了当前拷贝负责的hash range.
当目录被创建后，在此目录下新建的文件和/或目录，就会根据当前目录的哈希表进行哗然分布。

可以看出，这是目录级别的哈希。

当目录被查找时，要做的工作是：收集这些xattrs，并根据它们的hash range生成一张哈希表（描述存储节点和其对应hash range的映射关系）。

而当存储节点被添加或移除时，xattrs需要重新计算。这些都会影响到系统的扩展性，需要更好的解决。但在当前的系统中，这些机制暂时运行的很好。

AFR

也就是raid1，指复制集群。AFR中xattr的使用，要比DHT中复杂的多。这里主要是指trusted.aft.* xattrs， *是复制集群中除了xattr所在的当前存储节点之外的所有其它存储节点，，也就是说，在一个replica组内，某存储节点中当前目录的扩展属性，记录了此复制组内其它存储节点中相同目录的操作信息，相互记录。

这样做的原因，是为了错误恢复。因此，操作的状态不能只记录在一个地方，一次失败可能会同时清除操作和状态记录。所以，可靠的方法是，操作在一个节点执行，同时将此操作记录在多个节点。

Xattr记录中的计数可以看作是等待中的操作的数目，是一个32位整数，记录了3种操作类型：

1)数据操作。主要是写，也包括截断

2)元数据操作。像chmod/chown/chgrp，还有xattrs

3)名字空间操作。create/delete/rename

对文件系统修改时，首先更新所有节点中保存的对应目录的扩展属性中的计数器。事实上，为了支持AFR，GlusterFS还额外定义了几个xattr操作（像原子增加计数等）。只有当所有的计数器都被增加，实际操作都会发送到所有副本。当每个节点完成操作时，分布到其它副本节点的对应于此操作的计数器会被递减。最终，所有的计数器都会归0. 如果节点X在操作中失效，或者没有办法开始，其它所有节点对应此操作的计数器就会保持非零。在下一次获取此计数器时，通过比较，此非零状态能容易地被检测出来。根据所有计数器的关系，通常能指示哪个节点失效了，自我修复就能正确、及时的恢复集群状态。