4.11. NFS コンテンツのクライアント側キャッシュの有効化

以下の図は、FS-Cache の仕組みの概要を示しています。

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。FS-Cache を使用すると、オーバーマウントされたファイルシステムを作成することなく、サーバー上のファイルシステムがクライアントのローカルキャッシュと直接対話できるようになります。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。マウントポイントにより、fscache と cachefiles の 2 つのカーネルモジュールの自動アップロードが実行します。cachefilesd デーモンは、カーネルモジュールと通信してキャッシュを実装します。

FS-Cache は、ネットワーク上で動作するファイルシステムの基本操作を変更しません。単に、そのファイルシステムに、データをキャッシュできる永続的な場所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、ファイルが部分的にキャッシュされ、事前完全に読み込む必要がないため、ファイル (個別または一括) 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。

キャッシュサービスを提供するには、FS-Cache にキャッシュバックエンド、つまり cachefiles サービスが必要です。FS-Cache には、ブロックマッピング (bmap) と拡張属性をキャッシュバックエンドとして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、あらゆる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。FS-Cache の操作、データの保存または取得、およびメタデータの設定と検証を実行できるよう、共有ファイルシステムのドライバーが変更されている必要があります。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 と 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。

FS-Cache を使用する際には、さまざまな要素の妥協点を探すことになります。FS-Cache を使用して NFS トラフィックをキャッシュすると、クライアントの速度が低下する可能性があります。一方で、ネットワーク帯域幅を消費せずに読み取り要求をローカルで満たせるため、ネットワークとサーバーの負荷を大幅に軽減できます。

Red Hat Enterprise Linux は、cachefiles キャッシュバックエンドのみを提供します。cachefilesd サービスは、cachefiles を起動および管理します。/etc/cachefilesd.conf ファイルは、cachefiles によるキャッシュサービスの提供方法を制御します。

キャッシュは永続的であるため、キャッシュ内のデータブロックは 4 つのキーのシーケンスでインデックス化されます。

スーパーブロック間の整合性の管理に関する問題を回避するには、データのキャッシュを必要とする NFS のすべてのスーパーブロックに、固有のレベル 2 キーを設定します。通常、同じソースボリュームとオプションを持つ 2 つの NFS マウントは、スーパーブロックを共有しているため、そのボリューム内に異なるディレクトリーをマウントする場合でもキャッシュを共有することになります。

# mount -o fsc home0:/nfs/projects /projects
# mount -o fsc home0:/nfs/home /home/

# mount -o fsc,rsize=8192 home0:/nfs/projects /projects
# mount -o fsc,rsize=65536 home0:/nfs/home /home/

NFS にはキャッシュの制限がいくつかあります。

cachefilesd サービスは、共有ファイルシステムからのリモートデータをキャッシュして、ローカルディスクの領域を解放することで機能します。これにより、使用可能な空き領域がすべて消費される可能性があり、ディスクにルートパーティションも含まれている場合は問題が発生する可能性があります。これを制御するために、cachefilesd は、最近のアクセスが少ないオブジェクトなどの古いオブジェクトをキャッシュから破棄して、一定量の空き領域を維持しようとします。この動作はキャッシュカリングと呼ばれます。

キャッシュカリングは、基盤となるファイルシステムで使用可能なブロックのパーセンテージとファイルのパーセンテージに基づいて行われます。/etc/cachefilesd.conf には、6 つの制限を制御する設定が存在します。

各設定の N のデフォルト値は以下の通りです。

この設定を行う場合は、以下の条件を満たす必要があります。

これは、空き領域と利用可能なファイルの割合であり、100 から、df プログラムで表示される割合を引いたものではありません。