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第10章 FS-Cache

FS-Cacheは、ファイルシステムがネットワーク経由で取得したデータを取得し、ローカルディスクにキャッシュするために使用できる永続的なローカルキャッシュです。これは、ネットワーク経由でマウントされたファイルシステムからデータにアクセスするユーザーのネットワークトラフィックを最小限に抑えます (例: NFS)。
以下の図は、FS-Cache の仕組みの概要を示しています。

図10.1 FS-Cache の概要

FS-Cache の概要
FS-Cache は、システムのユーザーおよび管理者が可能な限り透過的になるように設計されています。Solaris では cachefs とは異なり、サーバー上のファイルシステムは、オーバーマウントしたファイルシステムを作成せずに、クライアントのローカルキャッシュと直接対話できます。NFS では、マウントオプションにより、FS-cache が有効になっている NFS 共有をマウントするようにクライアントに指示します。
FS-Cache はネットワーク上で機能するファイルシステムの基本操作を変更せず、単にデータをキャッシュできる永続的な場所でファイルシステムを提供するだけです。たとえば、クライアントは FS-Cache が有効になっているかどうかに関わらず、NFS 共有をマウントできます。さらに、キャッシュされた NFS は、ファイルを部分的にキャッシュでき、事前に完全に読み取る必要がないため、(個別にまたは集合的に) キャッシュに収まらないファイルを処理できます。また、FS-Cache は、クライアントファイルシステムドライバーからキャッシュで発生するすべての I/O エラーも非表示にします。
キャッシングサービスを提供するために、FS-Cache にはキャッシュバックエンドが必要です。キャッシュバックエンドとは、キャッシングサービスを提供するよう設定されたストレージドライバーを指します (cachefiles)。この場合、FS-Cache には、キャッシュバックエンドとして bmap および拡張属性 (ext3 など) をサポートするマウントされたブロックベースのファイルシステムが必要です。
FS-Cache は、ネットワークを介するかどうかに関係なく、ファイルシステムを任意にキャッシュすることはできません。共有ファイルシステムのドライバーを変更して、FS-Cache、データストレージ/取得、メタデータのセットアップと検証を操作できるようにする必要があります。FS-Cache では、永続性に対応するためにキャッシュされたファイルシステムの インデックスキー一貫性データ が必要になります。インデックスキーはファイルシステムオブジェクトをキャッシュオブジェクトに一致させ、一貫性データを使用してキャッシュオブジェクトが有効のままかどうかを判断します。
注記
Red Hat Enterprise Linux 7 では、cachefilesd パッケージはデフォルトでインストールされていないため、手動でインストールする必要があります。

10.1. パフォーマンスに関する保証

FS-Cache は、パフォーマンスの向上を保証 しません が、ネットワークの輻輳を回避することで一貫したパフォーマンスを保証します。キャッシュバックエンドを使用するとパフォーマンスが低下します。たとえば、キャッシュされた NFS 共有では、ネットワーク間のルックアップにディスクアクセスが追加されます。FS-Cache は可能な限り非同期となりますが、これができない同期パス (読み込みなど) があります。
たとえば、FS-Cache を使用して、他の方法では負荷のない GigE ネットワークを介して 2 台のコンピューター間の NFS 共有をキャッシュしても、ファイルアクセスのパフォーマンスが向上することはありません。代わりに、NFS 要求はローカルディスクからではなく、サーバーメモリーより早く満たされます。
したがって、FS-Cacheの使用は、さまざまな要因における 妥協 です。たとえば、NFS トラフィックのキャッシュに FS-Cache を使用すると、クライアントは多少遅くなりますが、ネットワークの帯域幅を消費せずにローカルに読み取り要求を満たすことでネットワークおよびサーバーの読み込み負荷が大幅に削減されます。