分布式档案系统设计与操作.pptx
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分布式档案系统设计与操作.pptx
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分散式系統分散式檔案系統1大綱系統設計案服介面檔務目服介面錄務命名通透案共享檔系作統實案目檔與錄結構服形式務2大綱快取快取制機快取一致性案檔複製基本概念方法複製摘要3系統設計分散式案系的重就是各部的存檔統點將電腦儲裝置整合在一起分散式案系架中有重要的概念檔統構兩個案服檔務(fileservice)案伺服器檔(fileserver)分散式案系必使用者感上是在使用檔統須讓覺的集中式案系傳統檔統典型的分散式案系服可以分部份檔統務為兩案服檔務目服錄務4檔案系統案系的工作就是如何快速找出一案的檔統個檔位置,以整案目的架。
實際維護個檔錄構案有一些附加性:
案的有者、案檔會屬檔擁檔大小、建日期取用限等。
檔與權有些案服能使用者可以自己更改或新檔務夠讓增。
分散式案系中保案的作法集中式檔統護檔與檔案系相同。
都是使用存取控制清統單(AccessControlList,ACL),每一案都有一份清個檔,所有可以使用此案的使用者。
單記錄檔檔5案是否可以被修改於案系的檔對檔統設計困度影也很大。
修改案必份難響檔時須備以防止意外生。
發有些分散式案系只提供建立新和檔統檔讀取案操作,上也比,通檔兩種設計較簡單常也很容易支援案快取和案。
檔檔複製6檔案服務介面分散式案系是使用存取控制清檔統單來記所有可以使用此案的使用者錄檔案服可分上檔務為兩類下模式,系只提供取案和入傳載統讀檔寫案檔端存取模式,伺服端提供大量的案操作遠檔功能7上傳下載模式示意圖檔案檔案當客戶端確定寫入檔案時,檔案才回傳給伺服端檔案傳到客戶端客戶端伺服端所有修改動作皆在客戶端完成8遠端存取模式示意圖檔案伺服端客戶端修改檔案是藉由大量的操作訊息通知伺服端,由伺服端代完成為9目錄服務介面目服介面主要是提供建立除目錄務與刪、案命名改名、案搬移等功能錄檔與檔集中式案系中的目介面可在目下檔統錄錄建立子目而形成錄樹狀結構在分散式境下案很可能分散在不同環檔電上,所以分散式案系的目又腦檔統錄結構更為複雜10集中式檔案系統示意圖ABCDE伺服器11分散式檔案系統示意圖ABCDE12110伺服器伺服器計數器12目錄服務介面是否要所有客端都看到相同的目讓戶錄結是分散式目服一重要構設計錄務時個議題基本上有做法兩種一做法是客端看到相同的目種讓戶錄結構另一做法是客端看到不同的目種讓戶錄結構13分散式目錄服務示意圖檔案伺服器1客戶端1客戶端1(c)顯示不同的目錄結構ABCDEFGABCDEFGABCDEFGABCDEFGABCD客戶端2客戶端2EFG檔案伺服器2(a)兩部檔案伺服器(b)顯示相同的目錄結構根目錄根目錄根目錄根目錄14命名命名是物之映邏輯與實質體間對使用者所理的是由案名所代表之理處檔稱料物,而系是直接操作存於輯資體統則儲磁上的料段。
軌實質資區使用者通常以一文字名使用一個稱來個檔案。
文字名映至一低的值該稱對個階數識字,而字再映至磁碟段。
此別識別對區種多次之映提供使用者一案抽象化層對種檔概念,而案上如何及在何存將檔實際處儲之均藏起。
細節隱來15命名通透性命名通透性就是案的命名(包含路)檔徑是否影案系的會響檔統設計分散式案系中目有以下二檔統設計錄結構考量種位置通透性案路不示出案伺服器的位置檔徑並會顯檔實際案之命名不漏案存地檔應洩該檔實質儲點位置立性獨案所在位置搬移,不必更改案路當檔實際時檔徑也可以使用原本的案檔案存地改,案之名不需當檔實質儲點變時該檔稱並要改變16命名通透性在分散式案系中作案和目命名檔統實檔錄有三常用的方法種端案系到本地端案目中掛載遠檔統檔錄結構NFS:
NetworkFileSystem名加上路名電腦稱徑稱:
“/server/user/file1”,也就是名電腦稱/路名徑稱系所有源整合起,使用一的目統將資來統錄,所有看到的是相同的目結構讓電腦會錄結構17檔案存取與保護防磁碟上的料預實體資損毀最常的方法就是定期地份整案系見備個檔統中的料。
資案存取限的管制檔權於案,取、入以及行等使用限對檔讀寫執權的定。
設18檔案存取最常使用的案存取方法有下列三:
檔種循序存取利用案指始往後移,便可循序檔標從頭開動讀取整案容。
個檔內檔案結尾(endoffile)讀或寫檔案開頭(beginoffile)檔案指標(filepointer)19檔案存取(續)案存取的方法檔存取隨機案由多大小固定的所成,可直接檔個區塊組將案指移到某特定的,一次取檔標動個區塊並讀整。
個區塊區塊區塊區塊區塊區塊檔案指標檔案開頭檔案結尾20檔案存取(續)案存取的方法檔索引存取案事先做好的索引行取。
針對檔結構來進讀姓名指標王二李四張三編號性別年齡2476男1221存取權限案系加以管制的案存取檔統會幾種檔權限:
取讀(Read)入寫(Write)行執(Execute)展擴(Append)除刪(Delete)表列(List)一案可能行的存取限分將個檔會進權門別之後,便可以各不同的存取作控類針對個管。
22存取群組少存取的方式減取讀(Read)修改(Write)行執(Execute)使用者分,同一使用者有相同的將類類擁存取限。
如權Unix系列的作系分業統:
為有者(擁Owner)群(組Group)其他(Other)23存取群組(續)案的存取控制列表檔索引檔案名稱檔案擁有者所屬團體其他使用者其他資訊檔案指標0view.gifRWXR-1test.exeRWXRWR2config.binRWXRWXRWXn24檔案共享集中式案系中允案共享,但需要能檔統許檔預防生。
且利用案指成讀寫發問題並檔標來達分散式案系只要客端有案快取的檔統戶沒檔機制、且案的操作都集中到同一部伺服器並將檔中理,就可模成集中式案系的操作方處擬檔統式案被多客端同行修改,案伺服當檔個戶時進時檔器可以用源的互斥制作同步的控管,每一資機次只能有一客端修改的料入磁碟。
個戶將資寫因此致延。
會導遲25檔案共享在分散式案系中,於案共享檔統對檔問題所提出的解方法幾種決UNIX意語Session意語(交意談語)Immutable意語不可分割交易26UNIX語意UNIX系中所用的策略統採案存取直接到磁碟存位置上檔對應實體儲其他使用者可立即中看到修改後的果從實體區塊結共享案被某使用者修改,案系當檔個時檔統設計上是以源資(Resource)的互斥(MutualExclusion)作上的用為實際應案系每次都只有一使用者修改的檔統會個將資料入磁碟寫實體區情形下致延及不可期的果競爭會導遲預結27Session語意(交談語意)共享案被某使用者修改,果不當檔個時結立即反其他的使用者,只有使會應給當該用者案重新將檔關閉並開啟(完成一個Session後)才反映修改的果會該結案存取到的映像檔對應暫時(image)其他使用者不可立即中看到修改從實體區塊後的果結問題先案料回存的使用者可能失去其所將檔資會修改的果結(遭後者覆蓋)共享之案修改做任何保作沒對檔護動28Immutable語意案在被建立者宣告共享後,任何使用檔為者皆不可修改其中的容內案的名亦不可被重使用檔稱複意在分散式系中比自然這種語統較分散式系的案共享基本上就是只允統檔許唯讀但是允案取代功能許檔29有客端同要取代同一案當兩個戶時個檔時一客端要取代案,而案正當個戶檔這個檔被其他客端取戶讀警告取的客端讀戶乾脆不理,客端快取中取直到讓戶從讀問題生止發為30不可分割交易交易中不能被相交易中該筆關斷客端要操作案,先已始交易當戶檔時會開的息通知伺服器要利用不可分割交易訊的功能接著是案的一些取入的操作。
對檔讀與寫完全行完執畢完全不曾行執過31集中式檔案系統示意圖dedefg行程1.寫入f2.寫入g3.讀取defg原始的檔案32分散式檔案系統示意圖defg2.寫入defg客戶端1de檔案伺服器de客戶端21.讀取de3.讀取de33系統實作在作分散式案系,必需考以下實檔統時慮的問題案目架檔錄構服形式務快取案取代檔案一致性檔34目錄結構分割可分為主要分割存有作系及相系案供業統關統檔電腦啟動延伸分割可再分分割,主要是用存使用細為數個邏輯來儲者的案。
檔每磁碟的分割都有置目或卷表個裝錄用此分割中的所有目及案。
來記錄錄檔資訊35單層目錄在一分割中,使用者可以建立多目個個,在每目中也可以放置多案,錄個錄個檔利用目存案,這樣錄結構來儲檔稱為單層目。
錄分割bindevsbinbootetc檔案檔案檔案檔案檔案36雙層目錄目未考到多使用者共用的單層錄結構慮檔案系,故用目。
統採雙層錄分割根目錄KevinTom檔案Frankbindevbindevbindev使用者目錄檔案檔案檔案檔案檔案37樹狀目錄目可的,但缺雙層錄結構視為簡單樹狀結構乏使用上的性。
彈大多的作系都是以目的數業統樹狀錄結構案系基。
檔統為礎目中可以再建立子目,子目錄還錄錄與檔案也可以存於同一目中。
並個錄系作需注意到:
統實時案目的分,因案子目可以同檔與錄區為檔與錄存在於同一目之下。
時個錄38樹狀目錄(續)分割根目錄binhomebootetcMikeJasonDocssnmp檔案檔案檔案檔案檔案39非循環圖狀目錄共用目錄可以任意存在於案系中。
檔統利用符(號鏈結symboliclink)到共連結用目。
錄保制護機一使用者取某案,必案當個讀個檔時須將該檔定(鎖Lock)。
必定期搜案系中的效符須尋檔統無號鏈,然後其除回收磁碟空。
結將刪並間40非循環圖形目錄(續)分割根目錄boothomeetcMikeJasonDocsutility檔案檔案檔案41一般圖狀目錄最大問題案搜,必判目是否已被搜檔尋時須斷該錄經尋,以避免圈。
過無窮迴分割根目錄binhomeetcMikeJasonutility檔案檔案檔案42目錄存取指令在某些案系中,目也是被成一般檔統錄當案理,只是另外加上一可供分檔來處會個辨的特殊字元。
存取指令搜尋新增案檔除案刪檔更改名檔43目錄與檔案路徑若所要存取的案不在同一目中,就檔層錄必加上目路的。
須錄徑參數目路可分錄徑為兩種路絕對徑磁碟的分割代(或根目)始。
從號錄開相路對徑以行目作考位置所要指定目的相現錄為參對錄對位置。
44目錄存取保護了安全性的考量為不同的使用者或是群作存取限上的針對組權控管。
目的存取保作上的錄護實問題必考是否也作在其子目中。
須慮實錄若父目子目定不同,要如何取。
錄與錄設捨45檔案系統掛載一案系必安才能始個檔統須經過裝開運作。
作系中予案系一名,以及業統給檔統個稱上此案系的(連結檔統掛載點mountingpoint)。
透之前所予的,便可以取到過給掛載點讀其中的目。
錄結構的案系甚至可以是路上其他掛載檔統網電中的案系。
腦檔統46檔案與目錄結構解案目的有做法決檔與錄結構兩種案服和目服整合在一起,由一將檔務錄務單伺服器作案及目服,所有使用者都個檔錄務伺服器通與這個溝案服目服分在不同的伺服器,檔務與錄務開有案操作的要求,先跟提供目服當檔時錄務的伺服器查,再利用料跟案詢這個編號資檔伺服器通溝47檔案與目錄結構系如果是使用目服案服分統錄務與檔務開的做法,系可以有二做法查的方統種詢式反覆查的方式詢主查的方式動詢系用快取的制,把最近查的案統採機詢檔存在快取中,之後如有相同案資訊儲對檔的操作,即可上回案馬應檔資訊48反覆查詢方式示意圖客戶端/目錄伺服器詢查/g.txt回應/B/C/回應檔案資訊49主動查詢方式示意圖客戶端/目錄伺服器詢查/C/g.txt回應檔案資訊詢查/B/C/g.txt詢查/g.txt50服務形式案服可分檔務為兩類具服備狀態務不具服狀態務51具備狀態服務具案伺服器備狀態檔(statefulfileservice)其從磁碟中取一些於案之,之存於其擷關檔資訊將儲中,交用一的名,記憶體並給戶個關聯識別稱該名用及案而言均是有的一具稱對戶開啟檔獨項備服之特徵於一期,用伺服狀態務為個會議間戶與器之性。
在案或藉由置空間關聯質關閉檔時廢間回收(garbage-collection),伺服器便可再機構取回用不再使用之主空。
戶記憶體間在具服之方法中,用之保存備狀態務開啟戶資訊在伺服器的主中,此方式即容之主記憶體為錯要重所在。
點AFS是一具的案服個備狀態檔務52不具狀態服務不具案伺服器狀態檔(statelessfileservice)藉著提出立的要求避免此。
亦即在每獨來項狀態資訊要求中指定案及完整地指明所要求案中項檔檔之位置。
伺服器不需要在主中保存一已並記憶體個開啟檔案的表格,但通常提高效率均如此做。
為會每案作均立完成且非之一部份,項檔運獨會議故或作完全是多的。
由取及入開啟關閉運餘讀寫作取代程息動來遠訊(或取代快取之查記憶體尋)。
用最後的作也於局部之戶關閉動僅屬運作。
NFS是一不具的案服個備狀態檔務53具不具備狀態服務的優點比較表具備狀態服務的優點不具狀態服務的優點檔案操作訊息較短容錯能力較佳系統效能較佳不需特殊的開檔和關檔可預讀資訊伺服器不用維護狀態紀錄如一的操作較容易達成可開檔案數目無限可將檔案上鎖客戶端當機不影響系統運作54快取的集中式案系中,用快取是傳統檔統採為了降低磁碟I/O次,以此到提系數達昇效能的目的統分散式案系中,用快取主要是降低檔統採路的網傳輸負擔55快取機制快取的基本想法是伺服器或客端的主將戶記憶或是客端磁碟成快取,把最近使用的體戶當過案存入檔使用快取降低伺服器的磁碟I/O次和路數網傳的輸負擔客端和伺服端常用主作快取戶較採記憶體當主快取比磁碟快取有效率得多。
記憶體會使用主快取,客端就可以不需要磁碟記憶體當戶伺服端用主快取可少磁碟記憶體當減I/O次數56客戶端伺服器的架構伺服器主記憶體伺服器磁碟客戶端主記憶體客戶端磁碟(選擇性的)網路57快取機制用快取有二衍生的必解採個問題須決快取的基本位是什單麼如何理快取被填的處滿問題58快取一致性理快取一致性的大致有四方法處問題種中控伺服端一理同步的統處問題關寫才送更新息伺服端關檔時傳訊給延寫延送更新息伺服端遲傳訊給穿寫每次立即送更新息伺服端寫檔傳訊給59檔案複製案功能可以增加分散式系的檔複製統可靠性系效能統然系必提供更多的存空存放雖統須儲間來些多的案本,但是在多的分散這餘檔複許式系中仍提供案的功能統會檔複製60檔案複製的基本概念提供案的服主要理由如下檔複製務案到不同存放可以增加系的可複製檔電腦統靠性系中若某部案伺服器,因案已統檔毀損檔經份到另一部案伺服器,所以程式仍然能備檔使用案檔可以分案伺服器的擔檔負擔案的服可增加系的可靠性及系檔複製務統效能統61複製方法有三理案的方法種處檔複製程式自行理案處檔複製延式的案遲檔複製利用群的方式到案功能組達檔複製案,目伺服器案在各檔複製時錄會記錄檔伺服器上取得的案代,客個檔識別號讓戶端或系知道些案被到什地方統這檔複製麼62各種檔案複製形式客端式的案戶檔複製延式的案遲檔複製群式的案組檔複製63目錄伺服器上的複製檔案識別代號表dis.txtpda.txt1.331.521.221.873.224.11檔案名稱檔案識別代號FS1FS2FS364客戶端式的檔案複製FS1FS2FS3客戶端檔案伺服器65延遲式的檔案複製FS1FS2FS3客戶端檔案伺服器66群組式的檔案複製FS1FS2FS3客戶端群組67TheEnd68
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