NFS ฉลอง 40 ปี: ชุมชนเทคโนโลยีถกเถียงทางเลือกสมัยใหม่สำหรับระบบไฟล์เครือข่ายที่เริ่มล้าสมัย

ระบบไฟล์เครือข่าย ( Network File System หรือ NFS ) เพิ่งครบรอบ 40 ปี ทำให้เกิดการอภิปรายอย่างกว้างขวางเกี่ยวกับความเกี่ยวข้องที่ยังคงมีอยู่ในสภาพแวดล้อมคอมพิวเตอร์สมัยใหม่ เดิมทีพัฒนาโดย Sun Microsystems ในปี 1983 NFS ยังคงเป็นเทคโนโลยีหลักสำหรับระบบไฟล์แบบกระจาย แม้ว่าชุมชนเทคโนโลยีจะมีความเห็นแตกแยกมากขึ้นเรื่อยๆ เกี่ยวกับการประยุกต์ใช้งานจริงในปัจจุบัน

เว็บเพจที่เฉลิมฉลองครบรอบ 40 ปีของ Network File System ซึ่งแสดงข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับความสำคัญและประวัติศาสตร์ของระบบนี้

ปัญหาความน่าเชื่อถือที่ไม่เคยหายไป

หนึ่งในคำวิจารณ์ที่คงอยู่มากที่สุดของ NFS มุ่งเน้นไปที่พฤติกรรมการค้างที่มีชื่อเสียงเมื่อเซิร์ฟเวอร์ไม่สามารถใช้งานได้ ผู้ดูแลระบบหลายคนแบ่งปันประสบการณ์ที่การล้มเหลวของการเมาท์ NFS จะทำให้ทีมพัฒนาทั้งหมดหยุดชะงักหรือทำให้เซิร์ฟเวอร์แอปพลิเคชันหยุดทำงาน ปัญหาพื้นฐานเกิดจากโมเดล I/O ในอดีตของ Unix ที่ถือว่าการดำเนินงานบนดิสก์เป็นสิ่งที่เร็วและเชื่อถือได้โดยธรรมชาติ ซึ่งสร้างปัญหาเมื่อการดำเนินงานเหล่านั้นเกิดขึ้นผ่านเครือข่ายที่อาจไม่น่าเชื่อถือ

แม้ว่าตัวเลือกการกำหนดค่าเช่น 'soft' mounts และ 'intr' flags สามารถลดปัญหาการค้างได้บ้าง แต่นักพัฒนาหลายคนรายงานว่าโซลูชันเหล่านี้มักจะไม่ได้รับการทดสอบอย่างเพียงพอและไม่น่าเชื่อถือในสภาพแวดล้อมการผลิต สิ่งนี้ทำให้องค์กรบางแห่งละทิ้ง NFS ทั้งหมดเพื่อใช้กลยุทธ์การปรับใช้ที่แข็งแกร่งกว่า

การเปรียบเทียบเวอร์ชัน NFS

• NFSv2: เวอร์ชันดั้งเดิมที่ใช้ sync TCP มีแนวโน้มเกิดปัญหาการค้าง
• NFSv3: เริ่มใช้การทำงานแบบ async ลดปัญหาการค้างด้วยการกำหนดค่าที่เหมาะสม
• NFSv4.1: เพิ่มฟีเจอร์ pNFS เพื่อการขยายขนาดได้ดีขึ้น
• NFSv4.2: เวอร์ชันล่าสุดที่มีการปรับปรุงและเพิ่มประสิทธิภาพเพิ่มเติม

การแลกเปลี่ยนระหว่างประสิทธิภาพและความสะดวก

แม้จะมีข้อกังวลเรื่องความน่าเชื่อถือ NFS ยังคงเติบโตในสภาพแวดล้อมเฉพาะที่ประโยชน์มีมากกว่าความเสี่ยง ศูนย์คอมพิวเตอร์ประสิทธิภาพสูงและการดำเนินงานที่ใช้ข้อมูลมากยังคงพึ่งพา NFS อย่างมาก โดยเฉพาะเมื่อรวมกับเทคโนโลยีเครือข่ายสมัยใหม่ ผู้ใช้รายงานประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยมเมื่อใช้ NFS ผ่านเครือข่าย 100 Gigabit เฉพาะกับ jumbo frames และองค์กรบางแห่งให้บริการข้อมูลหลายเพตะไบต์ผ่านระบบที่ใช้ NFS

สมการประสิทธิภาพได้เปลี่ยนแปลงอย่างมากตั้งแต่ยุคแรกของ NFS แล็ปท็อปสมัยใหม่มักมีพื้นที่จัดเก็บในเครื่องมากกว่า 1TB เมื่อเทียบกับ 100MB ที่เป็นเรื่องปกติของเวิร์กสเตชันยุคแรก ทำให้ความจำเป็นในการใช้ระบบไฟล์บนเครือข่ายลดลงในหลายสถานการณ์ อย่างไรก็ตาม สภาพแวดล้อมการทำงานร่วมกันยังคงได้รับประโยชน์จากความสามารถของ NFS ในการให้การเข้าถึงร่วมกันไปยังชุดข้อมูลขนาดใหญ่ทั่วทั้งองค์กร

ข้อกำหนดประสิทธิภาพเครือข่าย

• Ethernet 1 Gbps: ประสิทธิภาพ NFS พื้นฐาน เหมาะสำหรับการใช้งานในบ้านและสำนักงานเล็ก
• Ethernet 10 Gbps: ปรับปรุงอัตราการส่งผ่านข้อมูลอย่างมีนัยสำคัญ การ์ดมีจำหน่ายในราคาประมาณ 25 ดอลลาร์สหรัฐฯ สำหรับของมือสอง
• Ethernet 25 Gbps: การตั้งค่าประสิทธิภาพสูง สวิตช์มีราคาประมาณ 400 ดอลลาร์สหรัฐฯ
• Ethernet 100 Gbps: ประสิทธิภาพระดับองค์กรพร้อม jumbo frames ขนาด 9K เพื่อให้ได้อัตราการส่งผ่านข้อมูลสูงสุด

ทางเลือกสมัยใหม่ได้รับความนิยม

การค้นหาทางเลือกแทน NFS มีความรุนแรงมากขึ้นเมื่อองค์กรต่างๆ แสวงหาโซลูชันที่เชื่อถือได้มากกว่า SMB/CIFS ได้กลายเป็นทางเลือกที่ได้รับความนิยม แม้ว่าจะมีความซับซ้อนของตัวเองในสภาพแวดล้อมที่ไม่ใช่ Windows SSHFS เสนอความเรียบง่ายและการเข้ารหัสในตัว แต่ต้องเสียสละประสิทธิภาพ โดยเฉพาะสำหรับการดำเนินงานไฟล์ขนาดเล็ก

โซลูชันบนคลาวด์เช่น object storage ได้เปลี่ยนแปลงพื้นฐานของวิธีที่องค์กรหลายแห่งเข้าหาการแบ่งปันไฟล์ บริการเช่น Amazon S3 , Google Drive และ Dropbox ได้แทนที่ระบบไฟล์เครือข่ายแบบดั้งเดิมสำหรับผู้ใช้ทั่วไปเป็นส่วนใหญ่ แม้ว่าจะไม่ให้ความหมายของระบบไฟล์ที่แอปพลิเคชันหลายตัวต้องการ

SMB เป็นฝันร้ายในการตั้งค่าหากโฮสต์ของคุณไม่ได้รัน Windows sshfs ดีทีเดียวจริงๆ แต่ไม่ค่อยแพร่หลายเท่าไหร่ นอกจากนี้ยังมีความแปลกประหลาดของตัวเองและทำงานช้ากว่า

ทางเลือกสมัยใหม่แทน NFS

• SMB/CIFS: ประสิทธิภาพดี แต่การตั้งค่าซับซ้อนในระบบที่ไม่ใช่ Windows
• SSHFS: ตั้งค่าง่าย เข้ารหัสข้อมูล แต่ประสิทธิภาพช้ากว่า
• WebDAV: เหมาะสำหรับการแชร์แบบอ่านอย่างเดียว มีข้อจำกัดขนาดเริ่มต้น 50MB บน Windows
• Object Storage (S3): เหมาะกับ cloud-native ไม่มี filesystem semantics
• 9P: โปรโตคอลที่เรียบง่ายกว่า สามารถพัฒนาได้อย่างรวดเร็ว
• iSCSI: network block storage เหมาะสำหรับสถานการณ์ที่มีไคลเอนต์เดียว

ระบบเก่าและการประยุกต์ใช้เฉพาะทาง

น่าสนใจที่ NFS ได้พบชีวิตใหม่ในสถานที่ที่ไม่คาดคิด ผู้ใช้ในบ้านชื่นชมความเรียบง่ายสำหรับการจัดเก็บเครือข่ายท้องถิ่น และการประยุกต์ใช้ที่สร้างสรรค์บางอย่างรวมถึงการแบ่งปันไฟล์บันทึกเกมข้ามอุปกรณ์หลายเครื่องและแม้กระทั่งการเมาท์การ์ดเสียงระยะไกลสำหรับการเล่นตลกในระบบเก่า

เทคโนโลยียังคงพัฒนาต่อไป โดย NFSv4.2 นำเสนอการปรับปรุงที่สำคัญในด้านความสามารถในการขยายตัวและการเพิ่มประสิทธิภาพ อย่างไรก็ตาม การยอมรับเวอร์ชันใหม่ยังคงไม่สม่ำเสมอ และการใช้งานหลายแห่งยังคงพึ่งพาเวอร์ชันเก่าของโปรโตคอลที่แข็งแกร่งน้อยกว่า

มองไปข้างหน้า

เมื่อ NFS เข้าสู่ทศวรรษที่ห้า เทคโนโลยีนี้เผชิญกับอนาคตที่ไม่แน่นอน แม้ว่าจะยังคงไม่สามารถแทนที่ได้ในสภาพแวดล้อมประสิทธิภาพสูงและการทำงานร่วมกันบางแห่ง แต่แนวโน้มที่กว้างขึ้นไปสู่บริการคลาวด์และทางเลือกที่เชื่อถือได้มากกว่าบ่งชี้ว่าบทบาทของมันจะยังคงแคบลง การเฉลิมฉลองครบรอบทำหน้าที่เป็นทั้งการยอมรับความสำคัญทางประวัติศาสตร์ของ NFS และการเตือนใจถึงความก้าวหน้าของการคำนวณแบบกระจายตั้งแต่ยุคแรกของเวิร์กสเตชัน Unix

สำหรับองค์กรที่ยังคงพึ่งพา NFS สิ่งสำคัญดูเหมือนจะเป็นการเข้าใจข้อจำกัดและการออกแบบระบบที่สามารถจัดการกับโหมดความล้มเหลวได้อย่างสง่างาม แทนที่จะคาดหวังความน่าเชื่อถือที่ผู้ใช้สมัยใหม่คาดหวังจากโครงสร้างพื้นฐานคอมพิวเตอร์ของพวกเขา

อ้างอิง: NFS at 40