计算机操作系统 综合设计实验报告.docx

西南科技大学计算机科学与技术学院实验报告课程名称：计算机操作系统综合设计实验项目名称：文件系统的实现班级：成员：一、概述文件系统是操作系统用于明确存储设备（常见的是磁盘，也有基于NAND Flash的固态硬盘）或分区上的文件的方法和数据结构；即在存储设备上组织文件的方法。操作系统中负责管理和存储文件信息的软件机构称为文件管理系统，简称文件系统。文件系统由三部分组成：文件系统的接口，对对象操纵和管理的软件集合，对象及属性。从系统角度来看，文件系统是对文件存储设备的空间进行组织和分配，负责文件存储并对存入的文件进行保护和检索的系统。具体地说，它负责为用户建立文件，存入、读出、修改、转储文件，控制文件的存取，当用户不再使用时撤销文件等。二、背景分成以下四个要点：（1）文件系统的整体发展在上个世纪八十年代中期，大多数开放系统文件系统都是标准Unix系统的一部分。一些厂商如Cray和Amdahl编写了他们自己的文件系统。 这些厂商这么做的原因是标准unix操作系统文件不能满足日常工作的需求。 Solaris操作系统上的UFS来自另一个操作系统，即Multics系统。 现在，许多厂商如Convex、MultiFlow和Thinking Machines等开发出大量的高性能文件系统。任何拥有大规模系统的厂商都有自己的文件系统，所有的这些文件系统都试图去解决同样的问题。 我认为它们的可扩展性从大到小依次排列是这样的：元数据性能、恢复性能、小模块性能、大模块性、存储管理这里的关键字是可扩展性。 记住，在磁盘密度快速增加的时候，性能的可调整性比现在要强得多。 某些厂商已经开始考虑并行系统，某些则开始对曾经免费提供的文件系统进行收费。我最近已经在博客中提到了这些内容。这就象是deja-vu一样，周而复始。 但是由于这篇文章谈的是愚蠢的行为，就让我引用另一位瑜伽修行者瑜伽熊的话来说明问题吧：“我是比普通的熊要聪明一些。”试问：这个行业是否比较聪明呢？1990年左右，Veritas发布了第一款商用unix操作系统VxFS.这个文件系统试图解决除了存储管理之外的所有问题，Veritas后来还将存储管理功能也添加了进去，推出了VxVM. VxFS对于当时商用unix操作系统的推广是有革命性意义的。大多数重要厂商都使用过这款产品，或者支持它，或者OEM它。 不久，Veritas又增加了其他一些东西进去，比如可以消除POSIX所要求的写锁限制的DB编辑功能。虽然Veritas曾凭借这款产品纵横商用系统市场并赚了很多钱，但是Silicon Graphics决定编写自己的文件系统XFS.这款产品于九十年代中期发布。 该产品后来被开源并具备了某些与VxFS一样的功能，因为它的某些开发商与VxFS的开发商是同一批人。到九十年代末期和新世纪初期，许多厂商拥有了共享文件系统，但是在高性能计算社区，大部分的共享文件系统都是收费的。 大部分的共享文件系统都是通过单一元数据服务器和客户端进行配置的。同时，一小部分厂商试图利用共享域名空间和分布式空间分配技术来解决共享数据的问题。结果怎么样呢？ 没有一款文件系统是免费的，所有的文件系统都想要解决上面5个领域的所有问题。从2004年到Sun收购CFS的2007年，只有Lustre一个并行文件系统是例外。 但是它的免费也是相对而言的，因为当时它的大部分资金都来自于美国政府。它的资金很快就耗尽了，然后就被Sun收购过去。Sun希望围绕着Lustre文件系统开发出一些硬件来收回这项交易的收购成本。与此同时，在商用领域，文件系统却在快速向Linux发展。XFS文件系统包括了许多标准Linux功能，满足了许多要求。 NAS厂商推出的基于设备的存储解决方案也满足了性能方面的许多要求，而且比文件系统厂商销售的许多文件系统更加易于管理。现在，所有人都开始使用免费的文件系统了，这些文件系统不是八十年代那些厂商推出的免费文件系统，而是来自Linux发布或NAS设备厂商。存储产品中内置了文件系统。NAS厂商似乎也没有意识到它们处于可扩展存储行业之中，大型共享文件系统厂商正在开发各种产品以更好地解决上述5个方面的问题。八十年代的情况与二十年的早期的文件系统行业非常相似，九十年代早期的情况与新世纪前十年的中期的情况相似。 九十年代中期的情况与我们现在的情况非常相似。计算行业的其他领域可能也出现了类似的情况。事物每过20年进行一次升级，解决问题的办法并没有太大的不同。这是为什么呢？ 这是因为没人记住历史吗？ 这是因为所有人都认为他们比前人更聪明？ 事情真有不同吗？就象时尚、食品准备和无数其他行业的情况一样？（2）分布式存储的发展演变第一阶段是1980s的网络文件系统。这一时期历史背景是以太网技术蓬勃发展，主要研究重点是实现网络环境下的文件共享，解决客户端与文件