为什么多个小文件的网络文件传输会这么慢?

为什么多个小文件的网络文件传输会这么慢?

当通过各种文件传输方式(如 FTP、SFTP、NFS 和 Samba)传输大量(几 GB)数据时,它们都面临相同的问题,即多个小文件有时会将速度降低到 MB 或 KB - 即使在 10Gbps 链路上也是如此。

但是,如果我在传输之前对整个文件夹进行 zip、tar 或 rar 压缩,那么网络链接就会完全饱和。

  • 是什么造成了这种影响?

  • 如何才能提高通过网络传输许多单独小文件的大型文件的性能?

  • 在可用的文件传输协议中,哪一个最适合此目的?

我对网络拥有完全的管理权,因此所有配置和选项都可用,例如在网络接口上设置 MTU 和缓冲区大小以及关闭文件服务器配置中的异步和加密,这些都是一些一次性的想法。

答案1

文件系统元数据。系统管理员低估了使文件成为可能所需的开销。直到他们尝试处理许多小文件。

假设您有一百万个 4 KB 的小文件,一个具有 8 个驱动器主轴的相当快的存储,以及一个 10 Gb 链路,该阵列有时会因连续读取而饱和。进一步假设每个主轴 100 IOPS,每个文件需要一个 IO(这过于简单,但说明了这一点)。

$ units "1e6 / (8 * 100 per sec)" "sec"
        * 1250
        / 0.0008

21 分钟!相反,假设一百万个文件位于一个存档文件中,并且顺序传输会使 10 Gb 链路饱和。80% 的有用吞吐量,由于被包裹在以太网中的 IP 中。

$ units "(1e6 * 4 * 1024 * 8 bits) / (1e10 bits per second * .8)" "sec"
        * 4.096
        / 0.24414062

4秒相当快。

如果底层存储是小文件,那么任何文件传输协议都会对其中许多文件产生问题。当阵列的 IOPS 成为瓶颈时,其上的文件服务器的协议实际上并没有帮助。

最快的是复制一个大型档案或磁盘映像。主要是顺序 IO,文件系统元数据最少。

也许使用文件服务协议,您不必复制所有内容。挂载远程共享并访问所需的文件。但是,访问包含大量文件的目录或复制所有文件仍然很慢。(请注意,NFS 服务器意外消失可能会导致客户端永远卡在 IO 中。)

答案2

每个单独的文件传输都是一个事务,每个事务都有与之相关的开销。粗略的例子:

  1. 客户端告诉服务器:“我要发送一个文件,文件名是example.txt,大小为100字节”。
  2. 服务器告诉客户端:“好的,我准备好接收了”。
  3. 客户端向服务器发送100字节的文件数据。
  4. 服务器向客户端确认已收到文件,并关闭本地文件句柄。

在步骤 1、2 和 4 中,客户端和服务器之间需要进行额外的往返,这会降低吞吐量。此外,这些步骤中发送的信息会增加要传输的总数据量。如果元数据为 20 字节,那么对于 100 字节的文件来说,这将是 20% 的开销。

没有办法避免协议上每个文件的开销。

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