计算机操作分布式文件系统.ppt

* 分布式文件系统 主要内容 背景 命名和透明性 远程文件访问 有状态服务和无状态服务 文件复制 实例 * 基本概念 分布式文件系统（distributed file system,DFS）是一个文件系统典型分时模式的分布式实现，该系统中有多个用户共享文件和存储资源。 分布式文件系统的目的：支持当文件被物理的分散在一个分布式系统中时的同类型共享。 * 背景 相关术语 服务（service）：运行在一个或多个机器上的软件实体，它为某个事先未知的客户提供某种类型的功能 服务器（server）：运行在单个机器上的服务软件 客户（client）：能通过一组操作来调用某个服务的进程，这些操作构成了客户接口 文件系统是用来为客户提供服务的 一个文件服务的客户接口由一系列简单的文件原语操作组成（创建、删除、读、写文件等） 文件服务控制的硬件是一组本地辅助存储设备（通常为磁盘） 衡量DFS的最重要的性能指标是满足服务请求所需的时间 DFS的关键特征是管理一系列分散的存储设备 * 命名和透明性 命名：逻辑对象和物理对象之间建立的映射 文件命名 用户：用文本来命名文件 系统：用数字来命名文件 名字映射：将文本名映射为数字标识，进而映射到磁盘，以提供给用户一个文件抽象，隐藏了文件如何存储以及存储在磁盘何处的细节 DFS中文件抽象还包括隐藏文件被存储在网络中的何处 * 1、命名结构 DFS中名字映射需要区分的两个概念 位置透明性：文件名字不揭示任何有关文件物理存储位置的线索 位置独立性：当文件的物理存储位置改变时，不需要改变文件名 区分位置透明性和位置独立性 位置独立文件可被视为未关联到某个特定的存储位置的逻辑数据容器；仅支持位置透明性的文件名仍然表明了一个特定的（虽然是隐藏的）物理磁盘块集合 位置透明性为用户提供一个方便的共享数据的方法；位置独立性促进了存储空间共享，同时也包括数据对象的共享 位置独立性将命名级别从存储器体系和计算机间结构中分开；位置透明性容易暴露部件单元和机器间的交流 * 2、命名方案 DFS中主要有三种命名设计方案 机器+路径名 安装远程文件系统到本地文件分层结构 一个在所有机器上看上去都一样的单个名字空间 * 3、实现技术 透明性命名的实现需要提供从文件名到相关位置映射的能力 关键映射：将文件聚集到部件单元中，并在一个部件单元的基础上提供映射，而不是在单个文件的基础上进行操作 为了提高关键映射信息的可用性，可以采用复制、本地缓存的方法 运用位置独立性系统（可能导致信息更新不一致，解决方法是引进底层的位置独立文件标识） 运用位置透明性系统，通过再增加一个层次的抽象来产生一个位置独立性的命名方法 * 远程文件访问 远程文件访问的方法： 远程服务 高速缓存 高速缓存保证远程服务机制所期待的性能： 减少网络通信量 减少磁盘I/O * 1、基本的缓存设计 高速缓存的概念：如果满足访问请求所需的数据尚未缓存，则这些数据的一个拷贝从服务器传送到客户机系统，访问在缓存的拷贝上完成 高速缓存的思想：在缓存中保留最近访问的磁盘块，从而使对同样信息的重复访问可以本地化处理，不再需要额外的网络通信 保存缓存大小的策略：替换策略（如LRU替换策略） 缓存的数据粒度：从文件的若干块到整个文件之间变化 * 2、缓存位置 问题：缓存数据放在何处？ 磁盘缓存 主存缓存 磁盘缓存的优点：可靠 主存缓存的优点 允许工作站无盘化 可以更快的访问数据 目前的技术趋势是朝着更大、更便宜的主存储器发展，获得的性能加速将会超过磁盘缓存的优点 不管用户缓存在何处，服务器缓存将在主存储器中，若用户也使用主存缓存，可以为服务器和用户建立一个单缓存机制 * 3、缓存更新策略 直写策略（write through）：一旦有数据被放置在缓存中，就将它们写到服务器上 优点：可靠 缺点：写性能较差 延迟写策略（delayed write）：更新被写到缓存，稍后才被写到服务器 优点 由于是写缓存，写访问完成的更快 数据可在被写回之前被重写，此时只有最后的更新需要写回 缺点：存在可靠性问题，即只要用户机崩溃，未写的数据就会丢失 * 延迟写的变种 当一个数据块从客户机缓存中被逐出后刷新它 问题：有些数据块在写回服务器之前可能会在客户机的缓存上停留很长时间 在固定的时间间隔扫描缓存，刷新自最近扫描后已被修改的数据块 在关闭文件时将数据写回到服务器（写关闭策略） * 4、一致性 验证缓存数据有效性的方法 客户机发起的方法（client-initiated approach）：客户机与服务器联系，并检查本地数据与主拷贝是否一致 关键：检查的频率 服务器发起的方法（server-initiated approach）：服务器为每个客户机记录它缓存的文件，当服务器检测到不一致时要有所反应 * 5、高速