分散式档案系统的知识.ppt

分散式系統 分散式檔案系統 大綱 系統設計 檔案服務介面 目錄服務介面 命名通透 檔案共享 系統實作 檔案與目錄結構 服務形式 大綱 快取 快取機制 快取一致性 檔案複製 基本概念 複製方法 摘要 系統設計 分散式檔案系統的重點就是將各部電腦的儲存裝置整合在一起 分散式檔案系統架構中有兩個重要的概念 檔案服務(file service) 檔案伺服器(file server) 分散式檔案系統必須讓使用者感覺上是在使用傳統的集中式檔案系統 典型的分散式檔案系統服務可以分為兩部份 檔案服務 目錄服務 檔案系統 檔案系統的工作就是如何快速找出一個檔案的實際位置，以維護整個檔案目錄的架構。 檔案會有一些附加屬性：檔案的擁有者、檔案大小、建檔日期與取用權限等。 有些檔案服務能夠讓使用者可以自己更改或新增。 分散式檔案系統中保護檔案的作法與集中式檔案系統相同。都是使用存取控制清單(Access Control List, ACL)，每一個檔案都有一份清單，記錄所有可以使用檔此檔案的使用者。 檔案是否可以被修改對於檔案系統設計的困難度影響也很大。修改檔案時必須備份以防止意外發生。 有些分散式檔案系統只提供建立新檔和讀取檔案兩種操作，設計上也比較簡單，通常也很容易支援檔案快取和檔案複製。 檔案服務介面 分散式檔案系統是使用存取控制清單來記錄所有可以使用此檔案的使用者 檔案服務可分為上兩類 傳／下載模式，系統只提供讀取檔案和寫入檔案 遠端存取模式，伺服端提供大量的檔案操作功能 上傳／下載模式示意圖 遠端存取模式示意圖 目錄服務介面 目錄服務介面主要是提供建立與刪除目錄、檔案命名與改名、檔案搬移等功能 集中式檔案系統中的目錄介面可在目錄下建立子目錄而形成樹狀結構 在分散式環境下檔案很可能分散在不同電腦上，所以分散式檔案系統的目錄結構又更為複雜 集中式檔案系統示意圖 分散式檔案系統示意圖 目錄服務介面 是否要讓所有客戶端都看到相同的目錄結構是設計分散式目錄服務時一個重要議題 基本上有兩種做法 一種做法是讓客戶端看到相同的目錄結構 另一種做法是讓客戶端看到不同的目錄結構 分散式目錄服務示意圖 命名 命名是邏輯與實質物體間之對映 使用者所處理的是由檔案名稱所代表之理輯資料物體，而系統則是直接操作儲存於磁軌上的實質資料區段。 使用者通常以一個文字名稱來使用一個檔案。該文字名稱對映至一個低階的數值識別字，而識別字再對映至磁碟區段。此種多層次之對映提供使用者一種檔案抽象化概念，而將檔案實際上如何及在何處儲存之細節均隱藏起來。 命名通透性 命名通透性就是檔案的命名（包含路徑）是否會影響檔案系統的設計 分散式檔案系統中設計目錄結構有以下二種考量 位置通透性 檔案路徑並不會顯示出檔案伺服器的實際位置 檔案之命名不應洩漏該檔案實質儲存地點 位置獨立性 當檔案實際所在位置搬移時，不必更改檔案路徑也可以使用原本的檔案 當檔案實質儲存地點改變時，該檔案之名稱並不需要改變 命名通透性 在分散式檔案系統中實作檔案和目錄命名有三種常用的方法 掛載遠端檔案系統到本地端檔案目錄結構中NFS: Network File System 電腦名稱加上路徑名稱: “/server/user/file1”，也就是「電腦名稱/路徑名稱」 系統將所有資源整合起來，使用統一的目錄結構，讓所有電腦看到的會是相同的目錄結構 檔案存取與保護 預防磁碟實體上的資料損毀 最常見的方法就是定期地備份整個檔案系統中的資料。 檔案存取權限的管制 對於檔案，讀取、寫入以及執行等使用權限的設定。 檔案存取 最常使用的檔案存取方法有下列三種： 循序存取 利用檔案指標從頭開始往後移動，便可循序讀取整個檔案內容。 檔案存取(續) 檔案存取的方法 隨機存取 檔案由多個大小固定的區塊所組成，可直接將檔案指標移動到某個特定的區塊，並一次讀取整個區塊。 檔案存取(續) 檔案存取的方法 索引存取 針對檔案事先做好的索引結構來進行讀取。 存取權限 檔案系統會加以管制的幾種檔案存取權限： 讀取(Read) 寫入(Write) 執行(Execute) 擴展(Append) 刪除(Delete) 表列(List) 將一個檔案可能會進行的存取權限分門別類之後，便可以針對各個不同的存取作控管。 存取群組 減少存取的方式 讀取(Read) 修改(Write) 執行(Execute) 將使用者分類，同一類使用者擁有相同的存取權限。如 Unix 系列的作業系統分為： 擁有者（Owner） 群組（Group） 其他（Other） 存取群組(續) 檔案的存取控制列表 檔案共享 集中式檔案系統中允許檔案共享，但需要能預防讀寫發生問題。並且利用檔案指標來達成 分散式檔案系統只要客戶端沒有檔案快取的機制