分布式文件系統(tǒng)

作者：佚名 2010-11-01 05:50:46

運(yùn)維

系統(tǒng)運(yùn)維

分布式 分布式文件系統(tǒng)（Distributed File System）是指文件系統(tǒng)管理的物理存儲(chǔ)資源不一定直接連接在本地節(jié)點(diǎn)上，而是通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與節(jié)點(diǎn)相連。分布式文件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基于客戶機(jī)/服務(wù)器模式。一個(gè)典型的網(wǎng)絡(luò)可能包括多個(gè)供多用戶訪問的服務(wù)器。

分布式文件系統(tǒng)（Distributed File System）是指文件系統(tǒng)管理的物理存儲(chǔ)資源不一定直接連接在本地節(jié)點(diǎn)上，而是通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與節(jié)點(diǎn)相連。分布式文件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基于客戶機(jī)/服務(wù)器模式。一個(gè)典型的網(wǎng)絡(luò)可能包括多個(gè)供多用戶訪問的服務(wù)器。另外，對(duì)等特性允許一些系統(tǒng)扮演客戶機(jī)和服務(wù)器的雙重角色。例如，用戶可以“發(fā)表”一個(gè)允許其他客戶機(jī)訪問的目錄，一旦被訪問，這個(gè)目錄對(duì)客戶機(jī)來說就象使用本地驅(qū)動(dòng)器一樣，下面是三個(gè)基本的分布式文件系統(tǒng)。

網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)

(NFS) 最早由Sun微系統(tǒng)公司作為TCP/IP網(wǎng)上的文件共享系統(tǒng)開發(fā)。Sun公司估計(jì)現(xiàn)在大約有超過310萬個(gè)系統(tǒng)在運(yùn)行NFS，大到大型計(jì)算機(jī)、小至PC機(jī)，其中至少有80%的系統(tǒng)是非Sun平臺(tái)。

Andrew文件系統(tǒng)

(AFS) 結(jié)構(gòu)與NFS相似，由卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)信息技術(shù)中心(ITC)開發(fā)、現(xiàn)由前ITC職員組成的Transarc公司負(fù)責(zé)開發(fā)和銷售。AFS較NFS有所增強(qiáng)。

分布式文件系統(tǒng)

(DFS) 是AFS的一個(gè)版本，作為開放軟件基金會(huì)(OSF)的分布式計(jì)算環(huán)境(DCE)中的文件系統(tǒng)部分。

如果文件的訪問僅限于一個(gè)用戶，那么分布式文件系統(tǒng)就很容易實(shí)現(xiàn)?？上У氖?，在許多網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中這種限制是不現(xiàn)實(shí)的，必須采取并發(fā)控制來實(shí)現(xiàn)文件的多用戶訪問，表現(xiàn)為如下幾個(gè)形式：

只讀共享 任何客戶機(jī)只能訪問文件，而不能修改它，這實(shí)現(xiàn)起來很簡(jiǎn)單。

受控寫操作 采用這種方法，可有多個(gè)用戶打開一個(gè)文件，但只有一個(gè)用戶進(jìn)行寫修改。而該用戶所作的修改并不一定出現(xiàn)在其它已打開此文件的用戶的屏幕上。

并發(fā)寫操作 這種方法允許多個(gè)用戶同時(shí)讀寫一個(gè)文件。但這需要操作系統(tǒng)作大量的監(jiān)控工作以防止文件重寫，并保證用戶能夠看到最新信息。這種方法即使實(shí)現(xiàn)得很好，許多環(huán)境中的處理要求和網(wǎng)絡(luò)通信量也可能使它變得不可接受。

NFS和AFS的區(qū)別

NFS和AFS的區(qū)別在于對(duì)并發(fā)寫操作的處理方法上。當(dāng)一個(gè)客戶機(jī)向服務(wù)器請(qǐng)求一個(gè)文件(或數(shù)據(jù)庫(kù)記錄)，文件被放在客戶工作站的高速緩存中，若另一個(gè)用戶也請(qǐng)求同一文件，則它也會(huì)被放入那個(gè)客戶工作站的高速緩存中。當(dāng)兩個(gè)客戶都對(duì)文件進(jìn)行修改時(shí)，從技術(shù)上而言就存在著該文件的三個(gè)版本(每個(gè)客戶機(jī)一個(gè)，再加上服務(wù)器上的一個(gè))。有兩種方法可以在這些版本之間保持同步：

無狀態(tài)系統(tǒng) 在這個(gè)系統(tǒng)中，服務(wù)器并不保存其客戶機(jī)正在緩存的文件的信息。因此，客戶機(jī)必須協(xié)同服務(wù)器定期檢查是否有其他客戶改變了自己正在緩存的文件。這種方法在大的環(huán)境中會(huì)產(chǎn)生額外的LAN通信開銷，但對(duì)小型LAN來說，這是一種令人滿意的方法。NFS就是個(gè)無狀態(tài)系統(tǒng)。

回呼(Callback)系統(tǒng) 在這種方法中，服務(wù)器記錄它的那些客戶機(jī)的所作所為，并保留它們正在緩存的文件信息。服務(wù)器在一個(gè)客戶機(jī)改變了一個(gè)文件時(shí)使用一種叫回叫應(yīng)答(ca11backpromise)的技術(shù)通知其它客戶機(jī)。這種方法減少了大量網(wǎng)絡(luò)通信。AFS(及OSFDCE的DFS)就是回叫系統(tǒng)。客戶機(jī)改變文件時(shí)，持有這些文件拷貝的其它客戶機(jī)就被回叫并通知這些改變。

無狀態(tài)操作在運(yùn)行性能上有其長(zhǎng)處，但AFS通過保證不會(huì)被回叫應(yīng)答充斥也達(dá)到了這一點(diǎn)。方法是在一定時(shí)間后取消回叫?？蛻魴C(jī)檢查回叫應(yīng)答中的時(shí)間期限以保證回叫應(yīng)答是當(dāng)前有效的?；亟袘?yīng)答的另一個(gè)有趣的特征是向用戶保證了文件的當(dāng)前有效性。換句話說，若一個(gè)被緩存的文件有一個(gè)回叫應(yīng)答，則客戶機(jī)就認(rèn)為文件是當(dāng)前有效的，除非服務(wù)器呼叫指出服務(wù)器上的該文件已改變了。

Network File System

(NFS)網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)

NFS是個(gè)分布式的客戶機(jī)/服務(wù)器文件系統(tǒng)。NFS的實(shí)質(zhì)在于用戶間計(jì)算機(jī)的共享。用戶可以聯(lián)結(jié)到共享計(jì)算機(jī)并象訪問本地硬盤一樣訪問共享計(jì)算機(jī)上的文件。管理員可以建立遠(yuǎn)程系統(tǒng)上文件的訪問，以至于用戶感覺不到他們是在訪問遠(yuǎn)程文件。

NFS是個(gè)到處可用和廣泛實(shí)現(xiàn)的開放式系統(tǒng)。

NFS最初的設(shè)計(jì)目標(biāo)

允許用戶象訪問本地文件一樣訪問其他系統(tǒng)上的文件。提供對(duì)無盤工作站的支持以降低網(wǎng)絡(luò)開銷。

簡(jiǎn)化應(yīng)用程序?qū)h(yuǎn)程文件的訪問使得不需要因訪問這些文件而調(diào)用特殊的過程。

使用一次一個(gè)服務(wù)請(qǐng)求以使系統(tǒng)能從已崩潰的服務(wù)器或工作站上恢復(fù)。

采用安全措施保護(hù)文件免遭偷竊與破壞。

使NFS協(xié)議可移植和簡(jiǎn)單，以便它們能在許多不同計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)，包括低檔的PC機(jī)。

大型計(jì)算機(jī)、小型計(jì)算機(jī)和文件服務(wù)器運(yùn)行NFS時(shí)，都為多個(gè)用戶提供了一個(gè)文件存儲(chǔ)區(qū)。工作站只需要運(yùn)行TCP/IP協(xié)議來訪問這些系統(tǒng)和位于NFS存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)的文件。工作站上的NFS通常由TCP/IP軟件支持。對(duì)DOS用戶，一個(gè)遠(yuǎn)程N(yùn)FS文件存儲(chǔ)區(qū)看起來是另一個(gè)磁盤驅(qū)動(dòng)器盤符。對(duì)Macintosh用戶，遠(yuǎn)程N(yùn)FS文件存儲(chǔ)區(qū)就是一個(gè)圖標(biāo)。

NFS的客戶機(jī)和服務(wù)器部分的功能

服務(wù)器目錄共享 服務(wù)器廣播或通知正在共享的目錄，一個(gè)共享目錄通常叫做出版或出口目錄。有關(guān)共享目錄和誰可訪問它們的信息放在一個(gè)文件中，由操作系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)讀取。

客戶機(jī)訪問 在共享目錄上建立一種鏈接和訪問文件的過程叫做裝聯(lián)(mounting)，用戶將網(wǎng)絡(luò)用作一條通信鏈路來訪問遠(yuǎn)程文件系統(tǒng)。

NFS的一個(gè)重要組成是虛擬文件系統(tǒng)(VFS)，它是應(yīng)用程序與低層文件系統(tǒng)間的接口。

VFS提供的一些操作

1. close文件關(guān)閉操作
2. create 文件生成操作
3. fsync將改變保存到文件中
4. getattr 取文件屬性
5. link 用另一個(gè)名字訪問一個(gè)文件
6. lookup 讀目錄項(xiàng)
7. mkdir建立新目錄
8. open 文件打開操作
9. rdwr 文件讀寫操作
10. remove 刪除一個(gè)文件
11. rename 文件改名
12. rmdir刪除一目錄
13. setattr 設(shè)置文件屬性

Andrew File System(AFS)Andrew文件系統(tǒng)(AFS)

AFS是專門為在大型分布式環(huán)境中提供可靠的文件服務(wù)而設(shè)計(jì)的。它通過基于單元的結(jié)構(gòu)生成一種可管理的分布式環(huán)境。一個(gè)單元是某個(gè)獨(dú)立區(qū)域中文件服務(wù)器和客戶機(jī)系統(tǒng)的集合，這個(gè)獨(dú)立區(qū)域由特定的機(jī)構(gòu)管理。通常代表一個(gè)組織的計(jì)算資源。用戶可以和同一單元中其他用戶方便地共享信息，他們也可以和其他單元內(nèi)的用戶共享信息，這取決于那些單元中的機(jī)構(gòu)所授予的訪問權(quán)限。

AFS服務(wù)器運(yùn)行進(jìn)程

文件服務(wù)器進(jìn)程 這個(gè)進(jìn)程響應(yīng)客戶工作站對(duì)文件服務(wù)的請(qǐng)求，維護(hù)目錄結(jié)構(gòu)，監(jiān)控文件和目錄狀態(tài)信息，檢查用戶的訪問。

基本監(jiān)察(BOS)服務(wù)器進(jìn)程 這個(gè)進(jìn)程運(yùn)行于有BOS設(shè)定的服務(wù)器。它監(jiān)控和管理運(yùn)行其他服務(wù)的進(jìn)程并可自動(dòng)重啟服務(wù)器進(jìn)程，而不需人工幫助。

卷宗服務(wù)器進(jìn)程 此進(jìn)程處理與卷宗有關(guān)的文件系統(tǒng)操作，如卷宗生成、移動(dòng)、復(fù)制、備份和恢復(fù)。

卷宗定位服務(wù)器進(jìn)程 該進(jìn)程提供了對(duì)文件卷宗的位置透明性。即使卷宗被移動(dòng)了，用戶也能訪問它而不需要知道卷宗移動(dòng)了。

鑒別服務(wù)器進(jìn)程 此進(jìn)程通過授權(quán)和相互鑒別提供網(wǎng)絡(luò)安全性。用一個(gè)“鑒別服務(wù)器”維護(hù)一個(gè)存有口令和加密密鑰的鑒別數(shù)據(jù)庫(kù)，此系統(tǒng)是基于Kerberos的。

保護(hù)服務(wù)器進(jìn)程 此進(jìn)程基于一個(gè)保護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)中的訪問信息，使用戶和組獲得對(duì)文件服務(wù)的訪問權(quán)。

更新服務(wù)器進(jìn)程 此進(jìn)程將AFS的更新和任何配置文件傳播到所有AFS服務(wù)器。

AFS還配有一套用于差錯(cuò)處理，系統(tǒng)備份和AFS分布式文件系統(tǒng)管理的實(shí)用工具程序。例如，SCOUT定期探查和收集AFS文件服務(wù)器的信息。信息在給定格式的屏幕上提供給管理員。設(shè)置多種閾值向管理者報(bào)告一些將發(fā)生的問題，如磁盤空間將用完等。另一個(gè)工具是USS，可創(chuàng)建基于帶有字段常量模板的用戶帳戶。Ubik提供數(shù)據(jù)庫(kù)復(fù)制和同步服務(wù)。一個(gè)復(fù)制的數(shù)據(jù)庫(kù)是一個(gè)其信息放于多個(gè)位置的系統(tǒng)以便于本地用戶更方便地訪問這些數(shù)據(jù)信息。同步機(jī)制保證所有數(shù)據(jù)庫(kù)的信息是一致的。

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