Chương 17: Hệ Thống Tập Tin Phân Tán

Chương 17
Hệ Thống Tập Tin Phân Tán
Sinh viên thực hiện:
 Lê Văn Tỉnh
 Trịnh Xuân Tiến


Chương 17: Hệ Thống Tập Tin
Phân Tán
Nền
Đặt

tảng
tên và minh bạch

Truy

cập tập tin từ xa

Stateful
Mơ
Ví

so Stateless phục vụ

hình tập tin

dụ: AFS


Mục tiêu



Để giải thích sự đặt tên cơ chế cung cấp các vị trí minh
bạch và độc lập



Mơ tả các phương pháp khác nhau để truy cập tập tin
phân tán



Để phản stateful và stateless phân phối tập tin máy chủ



Làm thế nào để hiển thị rộng các tập tin trên máy khác
nhau trong một hệ thống tập tin phân tán là một sự thừa
hữu ích cho các cải thiện có sẵn



Giới thiệu ANDREW: Một ví dụ về hệ thống tập tin phân
tán


Nền


Hệ thống tập tin phân tán (DFS) - một việc triển khai thực

hiện phân phối của các cổ điển thời gian-chia sẻ mơ hình
của một hệ thống tập tin, nơi có nhiều người dùng chia
sẻ các tệp tin và lưu trữ nguồn tài nguyên



Một DFS quản lý các thiết bị lưu trữ phân tán



Tổng thể không gian lưu trữ được quản lý bởi một DFS là
các khác nhau, nằm xa, nhỏ hơn khơng gian lưu trữ



Có mối quan hệ giữa không gian lưu trữ và tập các file


Cấu trúc DFS


Dịch vụ (Service) – Các phần mềm chạy trên một hoặc
nhiều máy và cung cấp một loại chức năng cho các máy
khách chưa biết a priori



Máy chủ (Server) - dịch vụ phần mềm chạy trên một máy



Máy khách (Client)- q trình mà có thể gọi một dịch vụ
bằng cách sử dụng một bộ các hình thức hoạt động mà
khách hàng giao diện của nó



Giao diện máy khách cho một tập tin dịch vụ được hình
thành bởi một bộ các tốn tử tập tin cơ bản (tạo, xóa, đọc,
viết)



Giao diện máy khách của một DFS nên được che giấu, tức
là, không phân biệt giữa các tập tin cục bộ và các tập tin
từ xa


Đặt tên và minh bạch


Đặt tên – Ánh xạ giữa địa chỉ logic và đối tượng vật lý



Ánh xạ đa cấp – Một sự trừu tượng hóa các tập tin để ẩn
đi các chi tiết của cách thức và nơi mà tập tin thực sự lưu
trữ trên đĩa



Một thể hiện DFS ẩn các vị trí nơi trên mạng lưới các tập
tin được lưu trữ



Đối với một tập tin đang được replicated trong một số
trang web, các lập bản đồ sẽ đem lại một bộ các địa
điểm của tập tin này của bản; cả sự tồn tại của nhiều bản
sao và vị trí của họ đang ẩn


Đặt tên các cấu trúc


Vị trí minh bạch - tên tập tin, khơng cần chỉ rõ
vị trí lưu trữ vật lý của tập tin



Vị trí độc lập - tên tập tin không cần phải được
thay đổi khi các tập tin của thiết bị lưu trữ thay
đổi


Cấu trúc tên - Ba phương pháp tiếp
cận chính


Tên tập tin được tạo thành bằng cách kết hợp giữa

tên của máy chủ và tên cục bộ; đảm bảo một tên
duy nhất trên cả hệ thống



Đính kèm thư mục xa để thư mục địa phương, việc
xuất hiện của một cây thư mục coherent; chỉ gắn kết
trước đó xa thư mục có thể được truy cập minh bạch



Tổng hợp của thành phần hệ thống tập tin
Một tên duy toàn cầu cơ cấu rộng tất cả các tệp tin
trong hệ thống
Nếu một máy chủ khơng có sẵn, một số arbitrary bộ
thư mục khác nhau trên máy cũng trở nên khơng có
sẵn


Truy cập tập tin từ xa


Cơ chế phục vụ từ xa là một trong những phương
pháp chuyển giao



Làm giảm lưu lượng truy cập mạng bằng cách lưu lại
những dữ liệu vừa được xử lý ở trong cache, vậy nên
việc truy nhập lại các thơng tin này được nhanh

chóng hơn
-Nếu dữ liệu cần chưa được lưu trữ, một bản sao của
dữ liệu được đưa từ các máy phục vụ đến người sử
dụng
-Truy cập được thực hiện trên các bản sao lưu trữ


Truy cập tập tin từ xa
-Các tập tin định danh với một bản sao gốc tại máy chủ,
nhưng các bản sao của các tập tin nằm rải rác ở các
cache khác nhau
-Cache-Vấn đề khó khăn - giữ các bản sao lưu trữ, phù hợp
với những tập tin gốc
+Có thể gọi là bộ nhớ ảo mạng


Cache cục bộ-Đĩa-Bộ nhớ chính


Ưu điểm của bộ nhớ cache:
Chi tiết đáng tin cậy
Lưu trữ dữ liệu lưu giữ trên đĩa của bạn vẫn có phục hồi
trong thời gian và không cần phải tải xuống một lần nữa



Ưu điểm của bộ nhớ chính - caches:
Cho phép các máy trạm khơng cần có đĩa
Dữ liệu có thể được truy cập nhanh hơn

Cache cục bộ-Đĩa-Bộ nhớ chính


Ưu điểm của bộ nhớ chính - caches:
Speedup hiệu suất lớn hơn trong ký ức
Server caches (được sử dụng để tăng tốc độ đĩa I / O)
đang có trong bộ nhớ chính bất kể nơi mà người dùng
đang nằm caches; bằng cách sử dụng chính-bộ nhớ
caches trên máy cho phép người sử dụng một bộ nhớ
đệm, cơ chế cho máy chủ và người dùng


Cachefs and its Use of Caching


Các cách cập nhật cache


Viết đè - viết dữ liệu vào đĩa ngay sau khi chúng được đặt
trên bất kỳ bộ nhớ cache
Đáng tin cậy, nhưng hoạt động kém hiệu quả



Viết định kỳ- để sửa đổi, bổ sung bằng văn bản của bộ
nhớ cache và sau đó bằng văn bản để thông qua các
máy chủ sau
Độ tin cậy thấp; dữ liệu chưa được lưu sẽ bị mất khi máy
của người sử dụng bị treo

Viết truy cập nhanh chóng hồn thành, một số có thể
được ghi đè dữ liệu trước khi ghi lại, và như vậy không
bao giờ cần phải được viết ở tất cả các


Các cách cập nhật cache


Biến thể - viết-on-gần, ghi dữ liệu trở lại máy chủ khi các
tập tin chỉ, đóng cửa



Dao động - quét bộ nhớ cache theo chu kỳ bình thường
và tn ra khối đã được sửa đổi kể từ cuối cùng quét



Tốt nhất cho các tập tin được mở cho dài thời gian và
thường xuyên sửa đổi


Consistency


Khởi xướng cách tiếp cận máy khách



Là địa phương lưu trữ bản sao của dữ liệu, phù hợp với những

bậc thầy bản sao?



Khởi đầu khách hàng là một kiểm tra hiệu lực



Phục vụ hồ sơ, cho mỗi khách hàng, các (phần của) file nó
caches



Khi phát hiện một vụ tiềm năng inconsistency, nó phải phản ứng



Server-khởi xướng cách tiếp cận



Server kiểm tra xem dữ liệu của người dân địa phương đang có,
phù hợp với những bậc thầy sao chép


So sánh cache và truy nhập từ xa


Máy chủ đang có số chỉ thỉnh thoảng trong bộ nhớ đệm (hơn là cho
mỗi truy cập)



Bộ nhớ đệm trong, nhiều truy cập từ xa bằng cách xử lý hiệu quả
bộ nhớ cache của địa phương; truy cập từ xa nhất sẽ được phục vụ
như nhanh như những địa phương



Tăng cường tiềm năng cho các quy mô



Giảm tải máy chủ và mạng lưới giao thông



Xa phục vụ phương pháp xử lý mọi truy cập từ xa trên toàn mạng;
bị phạt trong lưu lượng truy cập mạng, máy chủ tải, và hiệu suất



Tổng số chi phí trong mạng lưới truyền chunks lớn của dữ liệu
(trong bộ nhớ đệm) là thấp hơn một loạt các câu trả lời cho các yêu
cầu cụ thể (xa-dịch vụ)


Caching and Remote Service
(Cont.)


Bộ nhớ đệm là các truy cập trong các mẫu với Infrequent viết



Được hưởng lợi từ bộ nhớ đệm khi thực hiện thực hiện trên máy với
đĩa hoặc địa phương hay chính lớn kỷ niệm



Với thường xuyên viết, số lượng đáng kể chi phí phát sinh để khắc
phục vấn đề bộ nhớ cache-quán



Xa truy cập vào đĩa, bộ nhớ nhỏ--cơng suất máy móc nên được
thực hiện thơng qua các phương pháp xa-dịch vụ



Trong bộ nhớ đệm, càng thấp intermachine giao diện là hình thức
khác nhau trên giao diện người sử dụng



Trong xa-dịch vụ, các giao diện intermachine đối xứng với địa
phương, người sử dụng hệ thống tập tin giao diện


Stateful File Service



Cơ chế
Máy khách sẽ mở ra một tập tin



Server thu thập thông tin về tập tin từ các đĩa, các cửa hàng của nó trong
bộ nhớ, và cung cấp cho khách hàng kết nối một định danh duy nhất cho
các khách hàng và mở tập tin



Định danh được sử dụng cho các truy cập cho đến khi kết thúc phiên



Tăng hiệu suất



Server phải khai hoang chính-bộ nhớ khơng gian được sử dụng bởi các
khách hàng đang có những người khơng cịn hoạt động



Stateful máy chủ biết, nếu một tập tin đã được mở ra cho sequential truy
cập và như vậy có thể đọc trước kế tiếp khối



Ít hơn đĩa truy cập


Stateless File Server


Tất cả các yêu cầu xác định các tập tin và vị trí trong tập
tin



Tránh tình trạng thơng tin bằng cách làm cho mỗi yêu
cầu tự-chứa



Không cần phải chấm dứt và thiết lập một kết nối bằng
cách mở và đóng hoạt động


Sự khác biệt giữa Stateful &
Stateless Service


Phục hồi thất bại



Bại stateful A tất cả các máy chủ của nó bay hơi của tiểu bang

trong một vụ đụng xe



Khôi phục nhà nước do phục hồi giao thức dựa trên một hộp thoại
với khách hàng, hủy bỏ hoặc hoạt động đã được tiến hành khi xảy
ra vụ đụng xe



Để phục vụ nhu cầu của khách hàng được nhận thức thất bại trong
không gian để khai hoang giao cho các hồ sơ nhà nước của khách
hàng quá trình hỏng (orphan phát hiện và loại bỏ)



Stateless với máy chủ, các tác động của máy chủ thất bại cát phục
hồi được hầu hết các unnoticeable



Một reincarnated máy chủ mới có thể đáp ứng một tự-chứa u cầu
mà khơng có bất kỳ khó khăn


Distinctions (Cont.)


Hình phạt bằng cách sử dụng cho các dịch vụ stateless mạnh mẽ:
còn tin nhắn yêu cầu

bổ sung áp khó khăn về thiết kế Cửa hàng miễn thuế DFS



Một số môi trường stateful yêu cầu dịch vụ
chậm xử lý yêu cầu



UNIX sử dụng các tập tin và descriptors offsets chính là inherently
stateful; máy chủ phải duy trì bảng để đồ tập tin descriptors để
inodes, và lưu trữ hiện nay bù đắp trong vòng một tập tin



Một máy chủ bắt đầu sử dụng máy chủ-cache xác nhận không thể
cung cấp dịch vụ stateless, vì nó duy trì một bản ghi trong đó có
các tập tin được lưu trữ do đó các khách hàng


File Replication


Cải thiện tính khả dụng và dịch vụ có thể rút ngắn thời gian



Bản của cùng một tập tin nằm trên thất bại-độc lập, máy móc



Tồn tại của bản nên được cấp độ cao hơn để vô



Bản phải được phân biệt một từ khác do khác nhau ở cấp thấp hơn
tên



Tin cập nhật - bản của một tập tin biểu trong cùng một tổ chức hợp
lý, và như vậy, một cập nhật cho bất kỳ replica phải được phản ánh
trên tất cả các bản



Đặt tên một chương trình có bản đồ replicated tên tập tin cho một
replica



Nhu cầu rộng - đọc một nonlocal replica gây ra nó sẽ được lưu trữ địa
phương, do đó tạo ra một nonprimary replica mới.


Ví dụ: AFS


Một mơi trường tính tốn phân tán (Andrew), phát triển từ
năm 1983 tại Đại học Carnegie-Mellon, mua do IBM và

phát hành như Transarc DFS, bây giờ mở sourced như
OpenAFS



AFS cố gắng để giải quyết các vấn đề phức tạp như mặc
đồng phục không gian tên, địa điểm-độc lập chia sẻ tập
tin, khách hàng, bên trong bộ nhớ đệm (cache với sự),
xác thực an toàn (qua Kerberos)
Cũng bao gồm máy chủ-bên trong bộ nhớ đệm (thông qua
bản), cao sẵn có phịng
Có thể chiều dài 5.000 cơng đoạn


ANDREW (tiếp)


Máy khách được trình bày với một khơng gian partitioned của tên
tập tin: không gian tên cục bộ và không gian tên chia sẻ



Tận tâm phục vụ, gọi là Vice, hiện nay các chia sẻ không gian tên
cho các khách hàng như là một đồng, giống hệt nhau, minh bạch
và vị trí tập tin Hierarchy



Tên của người dân địa phương không gian là hệ thống tập tin gốc
của một cơng đoạn, mà từ đó các chia sẻ khơng gian tên descends



Công đoạn chạy các chất đạo đức giao thức để liên lạc với Vice và
được yêu cầu phải có đĩa cục bộ, nơi chúng lưu trữ không gian tên
cục bộ



Máy chủ gọi chung là chịu trách nhiệm về quản lý lưu trữ và chia
sẻ của các không gian tên