一方、NFSv4はステートフルです。NFSv4サーバは、どのクライアントが使用しているファイルシステム、どのファイルが存在するか、どのファイルやファイル領域がロックされているかなどを追跡します。 つまり、状態のデータを最新の状態に保つためには、NFSv4サーバ間で定期的な通信が必要です。

NFSサーバによって管理されている最も重要な状態は、NFSv4ロックとNFSv4リースであり、これらは非常に密接に関連しています。それぞれがそれ自体でどのように機能し、それらが互いにどのように関連しているかを理解する必要があります。

NFSv3では、ロックは推奨されます。NFSクライアントは、「ロックされた」ファイルを変更または削除できます。NFSv3のロックは自動的に期限切れになるわけではなく、削除する必要があります。これは問題を引き起こします。たとえば、クラスタ化されたアプリケーションでNFSv3ロックを作成していて、いずれかのノードで障害が発生した場合は、どうすればよいですか？残りのノードでアプリケーションをコーディングしてロックを解除できますが、それが安全であることをどのようにして確認できますか？「failed」ノードは動作しているが、クラスタの残りのノードと通信していない可能性があります。

NFSv4では、ロックの期間に制限があります。ロックを保持しているクライアントがNFSv4サーバにチェックインし続けるかぎり、他のクライアントはこれらのロックを取得できません。クライアントがNFSv4へのチェックインに失敗すると、最終的にサーバによってロックが取り消され、他のクライアントはロックを要求および取得できます。

NFSv4ロックはNFSv4リースに関連付けられます。NFSv4クライアントがNFSv4サーバとの接続を確立すると、リースを取得します。クライアントがロックを取得した場合（ロックにはさまざまな種類があります）、ロックはリースに関連付けられます。

このリースには定義済みのタイムアウトがあります。デフォルトでは、ONTAPはタイムアウト値を30秒に設定します。

つまり、NFSv4クライアントはリースを更新するために、30秒ごとにNFSv4サーバにチェックインする必要があります。

リースはすべてのアクティビティによって自動的に更新されるため、クライアントが作業を行っている場合は追加操作を実行する必要はありません。アプリケーションが静かになり、実際の作業を行っていない場合は、代わりに一種のキープアライブ操作(シーケンスと呼ばれる)を実行する必要があります。それは基本的に「私はまだここにいる、私のリースを更新してください」と言っているだけです。

NFSv3では、ネットワークケーブルを移動したり、ネットワークスイッチをリブートしたり、設定を変更したりすることができ、問題が発生しないように十分に確認することができます。アプリケーションは通常、ネットワーク接続が再び機能するのを辛抱強く待つだけです。

NFSv4では、作業を完了するまでに30秒かかります（ONTAP内でそのパラメータの値を増やした場合を除く）。それを超えると、リースはタイムアウトになります。通常、この結果、アプリケーションがクラッシュします。

たとえば、Oracleデータベースを使用していて、リースタイムアウトを超えるネットワーク接続（「ネットワークパーティション」と呼ばれることもあります）が失われると、データベースがクラッシュします。

これが発生した場合のOracleアラート・ログの出力例を次に示します

syslogを確認すると、次のエラーのいくつかが表示されます。

ログメッセージは通常、アプリケーションがフリーズする以外に、問題の最初の兆候です。通常、ネットワークの停止中は何も表示されません。これは、NFSファイルシステムにアクセスしようとするプロセスとOS自体がブロックされるためです。

エラーは、ネットワークが再び動作可能になると表示されます。上記の例では、接続が再確立されると、OSはロックの再取得を試みましたが、遅すぎました。リースが期限切れになり、ロックが削除されました。その結果、エラーがOracleレイヤまで伝播し、アラートログにメッセージが記録されます。これらのパターンは、データベースのバージョンと構成によって異なる場合があります。

要約すると、NFSv3はネットワークの中断は許容されますが、NFSv4はより機密性が高く、リース期間が定義されます。

30秒のタイムアウトが許容されない場合はどうなりますか。スイッチが再起動されたり、ケーブルが再配置されたりする動的に変化するネットワークを管理していて、その結果、時 々 ネットワークが中断される場合はどうなりますか。リース期間を延長することもできますが、その場合はNFSv4猶予期間の説明が必要です。

NFSv3サーバをリブートすると、ほぼ瞬時にIOを処理できるようになります。それはクライアントの状態を維持することではありませんでした。そのため、ONTAPのテイクオーバー処理はほぼ瞬時に実行されることがよくあります。コントローラがデータの提供を開始する準備ができた時点で、ネットワークにARPを送信し、トポロジの変更を通知します。通常、クライアントはこれをほぼ瞬時に検出し、データの流れを再開します。

ただし、NFSv4では一時停止が発生します。これは、NFSv4がどのように機能するかの一部にすぎません。

NFSv4サーバは、リース、ロック、および誰がどのデータを使用しているかを追跡する必要があります。NFSサーバがパニック状態になってリブートされた場合、または一時的に電力が失われた場合、またはメンテナンス作業中に再起動された場合は、リース/ロックなどのクライアント情報が失われます。サーバは、処理を再開する前に、どのクライアントがどのデータを使用しているかを把握する必要があります。ここで猶予期間が入ります。

NFSv4サーバの電源が突然再投入された場合。再起動すると、IOを再開しようとするクライアントは、基本的に「リース/ロック情報が失われました。ロックを再登録しますか？" これが猶予期間の始まりですONTAPではデフォルトで45秒です。

その結果、再起動後、すべてのクライアントがリースとロックを再要求する間、コントローラはIOを一時停止します。猶予期間が終了すると、サーバはIO処理を再開します。

猶予期間とリース期間が接続されます。前述したように、デフォルトのリースタイムアウトは30秒です。つまり、NFSv4クライアントは少なくとも30秒ごとにサーバにチェックインする必要があります。そうしないと、リースとロックが失われます。この猶予期間はNFSサーバがリース/ロックデータを再構築できるようにするためのもので、デフォルトは45秒です。ONTAPでは、猶予期間をリース期間より15秒長くする必要があります。これにより、リースを30秒以上更新するように設計されたNFSクライアント環境では、再起動後にサーバにチェックインできます。猶予期間を45秒に設定することで、少なくとも30秒ごとにリースを更新することを期待するすべてのクライアントが確実に更新する機会を得ることができます。

30秒のタイムアウトが許容されない場合は、リース期間を延長することもできます。60秒のネットワーク停止に耐えるためにリースタイムアウトを60秒に延長する場合は、猶予期間を少なくとも75秒に延長する必要があります。ONTAPでは、リース期間より15秒長くする必要があります。つまり、コントローラフェイルオーバー中にIOが一時停止する時間が長くなります。

これは通常は問題ではありません。一般的なユーザはONTAPコントローラを年に1~2回更新するだけで、ハードウェア障害による計画外フェイルオーバーは非常にまれです。また、ネットワークに60秒のネットワーク停止が発生する可能性があり、リースタイムアウトを60秒にする必要がある場合は、まれにストレージシステムのフェイルオーバーに異議を唱えず、75秒の一時停止も発生する可能性があります。ネットワークが60秒以上頻繁に一時停止していることをすでに認識しています。