15.4.3.2 Filer 的系统结构
Filer 由控制器机头和磁盘子系统组成。机头通过光纤通道接口连接磁盘SAN 子系统，通过网络接口提供数据到应用服务器，机头的接口数量通过PCI 插卡扩充。磁盘子系统由可以堆叠的磁盘柜组成。
Filer 的基本软件结构如下图（图5-57）所示，一些紧密耦合的处理模块处理NFS，CIFS， 和 HTTP 请求。一个请求从下方的网络驱动开始，经过网络协议层和文件系统，向上到达磁盘I/O ，当文件系统完成了请求，它把请求送回网络。这些模块建立在一个简练的real-time 内核上，提供产生进程，内存分配，消息传递和中断等基本处理。
网络层支持TCP/IP，与UNIX 系统相比，为Filer 的文件服务进行了优化，以增加Filer文件系统通讯的效率。
WAFL.， Filer 的文件系统，是专门为通过网络提供文件服务而设计的，而且与Filer的RAID 配合设计，解决常规操作系统由于RAID 而引起的性能问题。
图 5-57 Filter 基本结构
15.4.3.3 WAFL – Write Anywhere File Layout
Filer 文件系统是经过重新设计的，而不采用常规文件系统，是为了达到三个主要目标：
文件系统应当和RAID 高效协同
文件系统可以在新增磁盘时动态扩充
文件系统无需进行费时的一致性检验
而且，由此产生了支持Snapshot 的要求。
在一些方面WAFL 的磁盘格式与其他UNIX 文件系统类似，例如， Berkeley Fast File System 和 IBM TransArc Episode file system。.其中：
WAFL 是基于块的，使用连续的4KB block
WAFL 使用 inode 来描述文件
目录是特殊格式的文件
WAFL 利用文件保存元数据（meta-data），数据存储的控制信息，WAFL 的三个最重要的元数据，分别是inode file (包括所有的inodes)， 空闲磁盘块的位图文件，空闲inode 的位图文件。将元数据以文件方式组织，可以将元数据块写到磁盘的任何位置，这就是WAFL（任意写文件系统）名称的来源。由于没有特定数据写入特定磁盘区（例如0 磁道）的要求，WAFL 可以完全控制其写操作的空间分配策略。Windows 和UNIX 的FFS 文件系统却不是这样的。
WAFL 利用了这种灵活性优化Filer 的RAID 的写操作性能，在IO 中write 优化的文件系统是十分重要的，因为写操作必须更新到磁盘或者NVRAM（不掉电内存），而读可以在UNIX/Window 用户和服务器的内存里进行Cache 缓存。一般 UNIX 和Windows 服务器的写操作数通常有5 到10 倍的读操作数。
15.4.3.4 Snapshot 介绍
Snapshot 功能是WAFL 的随意写带来的另一个功能。Snapshot ，也叫“快照”，是文件系统在线的（随时可以访问），只读的“拷贝”， Snapshot 只需几秒钟就可以生成，如果文件未被改变或删除就不占额外空间，或者说只有当文件系统的变化，变化部分会写入新的磁盘空间，这时，快照消费额外空间。
快照可以用于在线备份，并且使用户可以自己进行文件恢复操作。简化了备份到磁带的作业。由于快照是整个文件系统的只读的拷贝，是当前文件系统的具备自身一致性的备份，所以无需关机或使当前文件系统离线，系统管理员可以将快照备份到磁带机上。
图5-58 Snapshot 的生成
上图（a）示意了一个简化的文件系统，一个指针指向文件对应的磁盘块，(b)示意通过指针结构的复制生成了快照，（c）示意当块C 被修改，修改后的值存入新块，C’，当前文件系统指向C’，而快照仍保存了文件系统在拍快照时的状况。
WAFL 通过复制指针数据生成新的快照，由于该结构只有128Byte 大小，而且没有数据磁盘块需要复制或者移动， 除非当前文件系统的数据发生变化，快照步需要占用额外的磁盘空间，而且快照可以即时生成。
Filer 可以为每个文件系统在线保留255 个版本的快照。可以手动生成或删除快照，也可以根据用户定义的日程自动生成和删除。Snapshot 占用的空间取决于用户数据变化的频率，可以通过指定快照占用空间的大小。一般17%的额外空间就可以保留整个文件系统的多个版本的快照。
用户访问快照的方式
文件系统的每个目录都含有一个特殊的子目录，表示快照，通过对它的访问，用户可以得到以前的数据。假如用户以外删除了名为foo 的文件，希望从快照里把它恢复出来，下面例子现实如何在UNIX/NFS 下察看以前的文件并进行恢复。
% ls -lu .Snapshot/*/foo
-rw-r–r– 1 hitz 16787 Jun 16 15:00 .Snapshot/hourly.0/foo
-rw-r–r– 1 hitz 16744 Jun 16 12:00 .Snapshot/hourly.1/foo
-rw-r–r– 1 hitz 16811 Jun 16 10:00 .Snapshot/hourly.2/foo
三个Snapshot 中含有文件 foo。 -u 选项通知ls 命令列出foo 文件的生成时间，也就是拍快照的时间。如果要恢复，只需要将要恢复的文件copy 回来到foo 所在得目录就可以了。
% cp .snapshot/hourly.0/foo .
Snapshot 的目录是隐藏的只读目录，这样平常的操作不会受影响，而且不会被修改。
