pNFS のメタデータ サーバーは、NFS サーバーで pNFS が有効になっているときに、クライアントが NFSv4.1 以降を使用してマウントを開始すると確立されます。これが完了すると、すべてのメタデータ トラフィックはこの接続を介して送信され、インターフェイスが別のノードに移行された場合でも、マウント中はこの接続上に残ります。

pNFS のサポートは、マウント呼び出し中、具体的には EXCHANGE_ID 呼び出し中に決定されます。これは、NFS 操作の下のパケット キャプチャでフラグとして表示されます。pNFSフラグが EXCHGID4_FLAG_USE_PNFS_DS そして EXCHGID4_FLAG_USE_PNFS_MDS 1 に設定されている場合、インターフェイスは pNFS のデータとメタデータの両方の操作に使用できます。

NFS のメタデータは通常、ファイル ハンドル、アクセス許可、アクセス時刻と変更時刻、所有権情報などのファイルとフォルダーの属性で構成されます。メタデータには、作成および削除の呼び出し、リンクおよびリンク解除の呼び出し、名前の変更も含まれます。

pNFSには、pNFS機能に固有のメタデータ呼び出しのサブセットもあり、これについては以下で詳しく説明します。 "RFC 5661"。これらの呼び出しは、pNFS 対応デバイス、デバイスとデータセットのマッピング、およびその他の必要な情報を決定するのに役立ちます。次の表は、これらの pNFS 固有のメタデータ操作の一覧を示しています。

メタデータ サーバが確立され、データ操作が開始されると、 ONTAP は、pNFS の読み取りおよび書き込み操作に適格なデバイス ID と、クラスタ内のボリュームをローカル ネットワーク インターフェイスに関連付けるデバイス マッピングの追跡を開始します。このプロセスは、マウント時に読み取りまたは書き込み操作が実行されたときに発生します。メタデータ呼び出し、例: GETATTR. これらのデバイス マッピングはトリガーされません。そのため、 ls マウント ポイント内のコマンドではマッピングは更新されません。

デバイスとマッピングは、次に示すように、 ONTAP CLI の高度な権限を使用して表示できます。

クライアントがメタデータ サーバー接続に対してリモートのノードにあるファイルの読み取りまたは書き込みを試みると、pNFS は適切なアクセス パスをネゴシエートしてそれらの操作のデータの局所性を確保し、クライアントはファイルにアクセスするためにクラスター ネットワークを横断しようとするのではなく、アドバタイズされた pNFS デバイスにリダイレクトします。これにより、CPU オーバーヘッドとネットワーク遅延が削減されます。

pNFS のメタデータとデータ部分に加えて、pNFS 制御パスもあります。制御パスは、NFS サーバーがファイル システム情報を同期するために使用されます。ONTAPクラスタでは、バックエンド クラスタ ネットワークが定期的に複製され、すべての pNFS デバイスとデバイス マッピングが同期されていることを確認します。

以下では、クライアントがボリューム内のファイルの読み取りまたは書き込みを要求した後に、pNFS デバイスがONTAPにどのように設定されるかについて説明します。

ONTAPのFlexGroupボリュームは、クラスタ内の複数のノードにまたがるFlexVol volume構成要素としてストレージを提供します。これにより、ワークロードは単一のマウントポイントを維持しながら複数のハードウェア リソースを活用できます。複数のネットワーク インターフェイスを持つ複数のノードがワークロードと対話するため、 ONTAPではリモート トラフィックがバックエンド クラスタ ネットワークを通過するのは当然の結果です。

pNFS を使用する場合、 ONTAP はFlexGroupボリュームのファイルとボリュームのレイアウトを追跡し、それらをクラスタ内のローカル データ インターフェイスにマッピングします。たとえば、アクセス対象のファイルを含む構成ボリュームがノード 1 に存在する場合、 ONTAP はクライアントにデータ トラフィックをノード 1 のデータ インターフェイスにリダイレクトするように通知します。

pNFS は、pNFS のない NFSv4.1 では提供されない、単一のクライアントからのファイルへの並列ネットワーク パスの提示も提供します。たとえば、クライアントが pNFS を使用せずに NFSv4.1 を使用して同じマウントから同時に 4 つのファイルにアクセスする場合、すべてのファイルに同じネットワーク パスが使用され、代わりにONTAPクラスタはそれらのファイルにリモート要求を送信します。すべての操作が単一のパスをたどって単一のノードに到達し、データ操作とともにメタデータ操作も処理するため、マウント パスは操作のボトルネックになる可能性があります。

pNFS を使用して単一のクライアントから同じ 4 つのファイルに同時にアクセスする場合、クライアントとサーバーはファイルがある各ノードへのローカル パスをネゴシエートし、データ操作に複数の TCP 接続を使用します。一方、マウント パスはすべてのメタデータ操作の場所として機能します。これにより、ファイルへのローカル パスを使用することでレイテンシーのメリットが得られますが、クライアントがネットワークを飽和させるのに十分なデータを送信できる場合は、複数のネットワーク インターフェイスを使用することでスループットのメリットも得られます。

以下は、単一の RHEL 9.5 クライアントで実行した簡単なテストの結果を示しています。このテストでは、4 つの 10 GB ファイル (すべて 2 つのONTAPクラスタ ノードの異なる構成ボリュームに存在) が dd を使用して並列に読み取られます。各ファイルでは、pNFS を使用すると全体的なスループットと完了時間が改善されました。pNFS を使用せずに NFSv4.1 を使用すると、マウント ポイントのローカル ファイルとリモート ファイル間のパフォーマンスの差は、pNFS を使用した場合よりも大きくなります。