Lustre文件系统在高能物理计算中的部署与性能优化

面向数据密集型应用的Lustre文件系统是一种专门设计用于处理大规模数据处理和高性能计算的分布式文件系统，特别是在高能物理学实验环境中发挥着关键作用。本文将详细介绍Lustre在高能研究所，如北京正负电子对撞机上的北京谱仪（BESIII）、羊八井宇宙线实验、大型强子对撞机LHC上的ATLAS和CMS实验以及大亚湾中微子实验中的部署与使用情况。 在高能所的计算存储环境中，Lustre系统被部署于复杂的集群和网格计算环境，支持了7000多个CPU内核和约5PB的磁带存储，以及近2PB的Lustre磁盘存储。其特点在于满足数据密集型应用的需求，比如大文件的一次写入、多次读取，对读带宽的需求范围从0.5MB/s到6MB/s，写带宽较低，且不涉及热点文件，支持大块读写和跳读操作。 Lustre的部署历程始于2008年8月，逐步从1.6.5版本升级到1.8.5，包括30个Object Storage Server (OSS)和300多个Object Storage Target (OST)，提供约2PB的存储空间，理论上可以达到24GB/s的聚合带宽。部署配置上，服务器使用2.6.18-194.17.1.el5_lustre.1.8.5版本，以30个万兆以太网连接30个OSS，每个OSS与4个直连盘阵相连，每个盘阵有8个OST，以实现高效的数据服务。 在实际性能测试中，单个OSS连接的4个盘阵可以支持约50个读写进程，达到225MB/s的读取速度，总体系统理论带宽超过24GB/s。然而，尽管有较高的读取性能，但也有一定的IO等待，表明系统在处理大量并发请求时存在一定的瓶颈。为了维护系统的稳定性，每年进行一次fsck检查，及时发现并修复错误数据或删除冗余数据。 文件分布模式方面，Lustre采用磁盘池策略，根据不同应用的需求划分存储空间，并设置Stripe为1以优化吞吐率。这样的设计确保了在面对数据密集型计算任务时，系统能够提供高效、稳定的I/O性能。 Lustre文件系统凭借其在高能物理实验环境中的高效部署和优化策略，成为支撑大规模数据处理和科学计算的重要工具，体现了其在满足高性能数据访问和管理方面的强大功能。