Practical Linux Forum (Do, 04.05.2006)

NFS - Alternativen: Verschiedene Network Block Devices

von Dirk von Suchodoletz (Universität Freiburg), Thorsten Zitterell (University of Freiburg)

Donnerstag, 04.05.2006, Saal 11A, 16:00-17:00 Uhr

NFS gibts inzwischen zwar in der Version 4, es ist aber ziemlich in die Jahre gekommen und schafft einem Administrator so manches Problem statt welche zu lösen. In einigen Bereichen ist die mäßige Performance und der teilweise nicht unerhebliche Overhead dieses Dateisystems Grund sich mit Alternativen auseinander zu setzen.

Implementierungen für Network Block Devices gibt es inzwischen einige und einige davon haben das Zeug NFS in Bereichen Marktanteile streitig zu machen. Klassische Bereiche sind das gemeinsame Rootfilesystem vieler (diskless) Clients oder die Verteilung von gemeinsamen Applikationen etc. Hier besteht oft nur eine Lesecharakteristik, wo es eher auf hohe Performance, gutes Skalieren und wenig Overhead ankommt. Mit NBD kann das Datenaufkommen auf ein Drittel oder weniger bezogen auf NFS gedrückt werden. (Dafür handelt man sich auch einige Nachteile ein, die nicht verschwiegen werden sollen: Anders als NFS kann man ein NBD nicht ohne weiteres auf dem Server ändern, ohne dass es Probleme bei den angeschlossenen Clients gibt)

Network Block Devices lassen zwischen den Netzwerkdateisystemen, wie AFS, NFS oder Samba auf der einen und den Hardware-Lösungen wie iSCSI oder ATAoverEthernet (AoE) auf der anderen Seite einordnen. Je nach Anwendungszweck lassen sich verschiedene Dateisysteme auf Network Block Devices aufbringen.

NBD * das klassische TCP-basierte NBD ist schon seit längerer Zeit im Mainstream-Kernel enthalten * ein NBD kann im RO-Modus von vielen Clients benutzt werden, im RW-Modus gibt es die Möglichkeit ENBD * weiterentwickelte Version, die nicht Bestandteil des Standardkernels ist * Serverredundanz wird möglich DNBD * Eigenentwicklung am Lehrstuhl (soeben abgeschlossene Diplomarbeit Th. Zitterell) * ReadOnly mit Caching im Client * UDP basiert in Multicast Setup * Optimiert für die Verwendung im WLAN * Wie (E)NBD klassische Dateisysteme "on top"

Die Autoren beschäftigen sich seit längerem im Zuge des "Linux Diskless Client" Projektes mit Alternativen zu NFS.

Vortragsmitautor: Thorsten Zitterell (Dipl. Inf.)

Über den Autor Dirk von Suchodoletz:

Diplom-Mathematiker Dirk von Suchodoletz, Jg. 72, konzipiert und realisiert für Universitäten, Schulen und Dienstleister im Gesundheitsbereich große serverbasierte IT-Landschaften, die sich leicht aufbauen, warten und betreiben lassen. Er hat seit 1993 in mehreren Schritten eine Plattform für Linux Net-PCs entwickelt. Dieses sind festplattenlose PCs, die über das Netzwerk eine normale Linuxdistribution booten und sich dem Benutzer gegenüber als klassische Workstation präsentieren. Vorträge und Artikel zum Thema listet folgende Seite auf: http://www.ks.uni-freiburg.de/assi

Erste Erfahrungen im Umgang mit Linux und Terminals sammelte er bei einem Mailbox-Projekt in seinem Studentenwohnheim. An einer Linux-Box, die über den Individual Network e.V. (central.de) Mail und News austauschte, hingen neben dem Modem für Up- und Download über serielle Leitungen zwei PC's als Text-Terminals. Später wurde aus den zwei seriellen Leitungen eine Ethernet-Verbindung und die Zahl der so angebundenen Rechner wuchs. Ende des Jahres 1995 installierte er im Wohnheim das erste X-Terminal, welches jedoch noch von einer kleinen Festplatte bootete.

Weitere Netzwerk-Erfahrung sammelte er durch den Aufbau des Göttinger Wohnheimnetzes gemeinsam mit weiteren engagierten Studenten. 1996 wurde der Ruf nach öffentlich zugänglichen Computerarbeitsplätzen für Web- und Mail-Nutzung der Göttinger Studenten immer lauter. Weil das Budget sehr knapp waren, mußte die Lösung sehr preiswert und obendrei äusserst robust sein. Ab diesem Zeitpunkt erprobte der Autor festplattenlose Linux-Maschinen. Die Zahl der Arbeitsplätze stieg von anfänglich fünf innnerhalb von vier Jahren auf knapp 400. Hinzu kamen neue Herausforderungen. Es bedurfte neuer Konzepte des Betriebs der Maschinen, um die Hardware-Leistungen der neuer PCs optimal auszunutzen. Gleichfalls erforderte die Authentifizierung eines Nutzerkreises von mehreren Tausend Anwendern neue Datenbank-basierte Technologien. Daneben beriet der Autor andere Fakultäten und Institutionen der Universität beim Aufbau und Betrieb von Linux Thin-Clients. Im Jahre 2001 trug er auf dem Linux-Tag in Stuttgart zum Thema Thin-Clients vor und veröffentlichte im Linux-Magazin drei Artikel zu diesem Thema.

Ende des Jahres 2002 wechselte er auf eine Assistentenstelle am Lehrstuhl für Kommunikationssysteme in der Informatik an der Universität Freiburg. Hier galt es, Linux Diskless-Lösungen zum Betrieb von Kursräumen aufzubauen. Auf Basis der inzwischen vierten Generation seines Net-PC-Konzeptes betreibt das Rechenzentrum dieser Universität jetzt drei Lehrpools. Die Lösung (der dritten Generation) ist an mehreren Schulen und Unis erfolgreich im Einsatz.

Über den Autor Thorsten Zitterell:

Thorsten Zitterell hat sein Informatikstudium an der Universität Freiburg mit der Diplomarbeit "Development of a Distributed Network Block Device for Wireless Clients" anfang 2006 beendet.

Erste Erfahrungen mit Linux sammelte er vor allem bei der Administration von Netzwerken im Studentenwohnheim, beim Herumspielen mit unterschiedlichster Anwendungssoftware und Erstellen wissenschaftlicher Texte mit LaTeX. Später kam die Programmierung des Linux-Kernels hinzu.

Heute beschäftigt er sich mit der Erzeugung minimaler Echtzeitbetriebssysteme für Eingebettete Mikrosysteme.