Im Gegensatz dazu ist NFSv4 zustandsbehafteten. Der NFSv4-Server verfolgt, welche Clients welche Dateisysteme verwenden, welche Dateien existieren, welche Dateien und/oder Regionen von Dateien gesperrt sind usw. Dies bedeutet, dass eine regelmäßige Kommunikation zwischen einem NFSv4-Server erforderlich ist, um die Statusdaten auf dem aktuellen Stand zu halten.

Die wichtigsten Zustände, die vom NFS-Server verwaltet werden, sind NFSv4-Locks und NFSv4-Leases, und sie sind sehr miteinander verflochten. Sie müssen verstehen, wie jede einzelne von sich aus funktioniert und wie sie miteinander in Beziehung stehen.

Bei NFSv3 sind Sperren Empfehlung. Ein NFS-Client kann weiterhin „gesperrte“ Dateien ändern oder löschen. Eine NFSv3-Sperre läuft nicht von selbst ab, sie muss entfernt werden. Dies führt zu Problemen. Wenn Sie beispielsweise über eine geclusterte Applikation verfügen, die NFSv3-Sperren erstellt, und einer der Nodes ausfällt, wie gehen Sie vor? Sie können die Anwendung auf den verbleibenden Knoten codieren, um die Sperren zu entfernen, aber wie können Sie wissen, dass das sicher ist? Vielleicht ist der „ausgefallene“ Knoten funktionsfähig, kommuniziert aber nicht mit dem Rest des Clusters?

Mit NFSv4 haben Sperren eine begrenzte Dauer. Solange der Client mit den Sperren weiterhin mit dem NFSv4-Server eincheckt, darf kein anderer Client diese Sperren erwerben. Wenn ein Client nicht mit dem NFSv4 eincheckt, werden die Sperren schließlich vom Server widerrufen und andere Clients können Sperren anfordern und erhalten.

NFSv4-Sperren sind einem NFSv4-Leasing zugeordnet. Wenn ein NFSv4-Client eine Verbindung mit einem NFSv4-Server herstellt, erhält er eine Leasing-Option. Wenn der Kunde eine Sperre erhält (es gibt viele Arten von Sperren), dann ist die Sperre mit dem Leasing verbunden.

Diese Lease hat ein definiertes Timeout. Standardmäßig setzt ONTAP den Timeout-Wert auf 30 Sekunden:

Dies bedeutet, dass ein NFSv4-Client alle 30 Sekunden mit dem NFSv4-Server einchecken muss, um seine Mietverträge zu erneuern.

Der Lease wird automatisch durch jede Aktivität erneuert, sodass, wenn der Kunde arbeitet, keine zusätzlichen Operationen durchgeführt werden müssen. Wenn eine Anwendung still wird und keine echte Arbeit macht, muss sie stattdessen eine Art Keep-Alive-Vorgang (SEQUENZ genannt) durchführen. Es ist im Grunde nur sagen: "Ich bin immer noch hier, bitte aktualisieren Sie meine Mietverträge."

Mit NFSv3 können Sie Netzwerkkabel umlegen, Netzwerk-Switches neu booten, Konfigurationsänderungen vornehmen und ziemlich sicher sein, dass nichts Schlimmes passiert. Anwendungen würden normalerweise nur geduldig warten, bis die Netzwerkverbindung wieder funktioniert.

Mit NFSv4 haben Sie 30 Sekunden (es sei denn, Sie haben den Wert dieses Parameters innerhalb von ONTAP erhöht), um Ihre Arbeit abzuschließen. Wenn Sie das überschreiten, Ihre Leasing-Zeit aus. Normalerweise führt dies zu einem Absturz der Anwendung.

Wenn Sie beispielsweise über eine Oracle-Datenbank verfügen und die Netzwerkverbindung (manchmal auch als „Netzwerkpartition“ bezeichnet) unterbrochen wird, die das Lease-Timeout überschreitet, stürzt die Datenbank ab.

Dies ist ein Beispiel dafür, was im Oracle-Alarmprotokoll passiert, wenn dies geschieht:

Wenn Sie sich die Syslogs ansehen, sollten Sie mehrere der folgenden Fehler sehen:

Die Protokollmeldungen sind in der Regel das erste Anzeichen eines Problems, das nicht durch das Einfrieren der Anwendung verursacht wird. In der Regel sehen Sie während des Netzwerkausfalls überhaupt nichts, da Prozesse und das Betriebssystem selbst blockiert sind und versuchen, auf das NFS-Dateisystem zuzugreifen.

Die Fehler werden angezeigt, nachdem das Netzwerk wieder betriebsbereit ist. Im obigen Beispiel hat das Betriebssystem versucht, die Sperren nach der Wiederherstellung der Verbindung erneut zu erfassen, aber es war zu spät. Der Mietvertrag war abgelaufen und die Schlösser wurden entfernt. Dies führt zu einem Fehler, der sich auf die Oracle-Ebene ausbreitet und die Meldung im Alarmprotokoll verursacht. Je nach Version und Konfiguration der Datenbank können Sie Abweichungen von diesen Mustern sehen.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass NFSv3 eine Netzwerkunterbrechung toleriert, aber NFSv4 ist sensibler und sieht einen definierten Leasing-Zeitraum vor.

Was ist, wenn eine 30-Sekunden-Zeitüberschreitung nicht akzeptabel ist? Was tun Sie, wenn Sie ein dynamisch verändertes Netzwerk verwalten, in dem Switches neu gestartet oder Kabel verlegt werden, und das Ergebnis ist eine gelegentliche Netzwerkunterbrechung? Sie könnten die Leasingdauer verlängern, aber ob Sie dies tun möchten, erfordert eine Erklärung der NFSv4-Kulanzzeiträume.

Wenn ein NFSv3 Server neu gestartet wird, ist er fast sofort in der Lage, I/O zu bedienen. Es war nicht die Aufrechterhaltung einer Art von Zustand über Kunden. Dies führt dazu, dass ein ONTAP-Übernahmevorgang oft fast unmittelbar zu erfolgen scheint. Sobald ein Controller bereit ist, mit der Datenbereitstellung zu beginnen, sendet er ein ARP an das Netzwerk, das die Änderung der Topologie signalisiert. Clients erkennen dies normalerweise nahezu sofort, und die Daten werden wieder fließend gespeichert.

NFSv4 erzeugt jedoch eine kurze Pause. Nur ein Teil davon, wie NFSv4 funktioniert.

NFSv4-Server müssen die Leasing-Optionen, Sperren und die Verwendung welcher Daten verfolgen. Wenn ein NFS-Server in Panik Gerät und neu startet oder einen Moment lang Strom verliert oder während der Wartungsaktivitäten neu gestartet wird, führt dies zu einer Lease/Sperre und zum Verlust anderer Clientinformationen. Der Server muss herausfinden, welcher Client welche Daten verwendet, bevor er den Betrieb wiederaufnehmen kann. Hier kommt die Kulanzzeit ins Spiel.

Wenn Sie Ihren NFSv4-Server plötzlich aus- und wieder einschalten. Wenn es wieder verfügbar ist, erhalten Kunden, die versuchen, die E/A-Vorgänge fortzusetzen, eine Antwort, die im Wesentlichen besagt: „Ich habe die Leasing-/Sperrdaten verloren. Möchten Sie Ihre Sperren erneut registrieren?“ Das ist der Anfang der Gnadenfrist. Die Standardeinstellung ist 45 Sekunden bei ONTAP:

Das Ergebnis ist, dass ein Controller nach einem Neustart I/O-Vorgänge pausiert, während alle Clients ihre Mietverträge und Sperren zurückfordern. Nach Ablauf der Kulanzzeit nimmt der Server die E/A-Vorgänge wieder auf.

Die Kulanzzeit und die Leasingdauer sind miteinander verknüpft. Wie bereits erwähnt, beträgt das standardmäßige Leasingzeitlimit 30 Sekunden, was bedeutet, dass NFSv4-Clients mindestens alle 30 Sekunden beim Server einchecken müssen, oder sie verlieren ihre Leasingverhältnisse und damit ihre Sperren. Die Kulanzzeit ist vorhanden, um einem NFS-Server zu ermöglichen, Lease/Lock-Daten neu zu erstellen, und es ist standardmäßig 45 Sekunden. Für ONTAP muss die Kulanzzeit 15 Sekunden länger sein als die Leasingfrist. Dadurch wird sichergestellt, dass eine NFS-Client-Umgebung, die zur Verlängerung von Leasingverträgen mindestens alle 30 Sekunden entwickelt wurde, nach einem Neustart beim Server einchecken kann. Eine Nachfrist von 45 Sekunden sorgt dafür, dass alle Kunden, die erwarten, ihre Mietverträge mindestens alle 30 Sekunden auf jeden Fall die Möglichkeit haben, dies zu tun.

Wenn ein Timeout von 30 Sekunden nicht akzeptabel ist, können Sie die Leasingdauer verlängern. Wenn Sie das Lease-Timeout auf 60 Sekunden erhöhen möchten, um einem 60-Sekunden-Netzwerkausfall standzuhalten, müssen Sie die Kulanzzeit auf mindestens 75 Sekunden erhöhen. Für ONTAP muss die Laufzeit 15 Sekunden überschreiten. Das bedeutet, dass Sie längere I/O-Pausen während Controller-Failover erleben.

Das sollte normalerweise kein Problem sein. In der Regel aktualisieren ONTAP Controller nur ein oder zwei Mal pro Jahr, und ein ungeplanter Failover aufgrund von Hardwareausfällen ist äußerst selten. Darüber hinaus würden Sie bei einem Netzwerk, wo ein Netzwerkausfall von 60 Sekunden zu besorgen war und Sie eine Leasingzeit von 60 Sekunden benötigen, wahrscheinlich auch keinem seltenen Storage-System-Failover widersprechen, was zu einer Pause von 75 Sekunden führt. Sie haben bereits bestätigt, dass Sie ein Netzwerk haben, das ziemlich häufig über 60 Sekunden anhält.