7-分布式文件系统

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1、第7章分布式文件系统主要内容：DFS的要求，系统结构，接口，实现技术，文件组，定位，授权检查，NFS学时：45′*4重点：实现技术中的文件定位难点：各功能模块的协调，系统运行模型的形成7-1DFS的要求与组成分布式文件系统（DistributedFileSystem——DFS）：支持文件的分布存放与访问。文件系统（FileSystem——FS）用一系列操作来刻画文件抽象。基本的FS：①文件——大小、结构相同的数据项序列（DOS、UNIX：为经解释的字符序列）②FS——存储和管理大量文件的系统③文件系统的分层结

2、构：目录组件（文件名→ID）；文件组件；存储控制组件；文件存储组件；块组件；设备组件。[何P117-118]DFS要支持如下透明性：当前绝大多数系统支持的：1存取透明性（本地与远程）；位置透明性（全局文件名空间）；并发存取透明性（并发控制）；故障透明性（用户不见服务器故障）；性能透明性（无“远程感觉”）；扩展透明性（增量扩展功能）；复制透明性（多副本）；迁移透明性（文件的位置变化）；将来应该发展的：细粒度分布式数据支持；对网络分割的处理功能。[分布式系统的透明性：位置透明迁移透明综合访问透明副本透明位置透明并

3、发透明它们还包括除文件以外的进程和其他资源的透明性问题]DFS包含3个组件：扩展文件服务，目录服务，客户组件：扩展文件服务——实现对文件内容的操作。这里拥有文件标识——UFID，UFID是全局唯一的，是在创建文件时由文件服务器产生的。它提供RPC接口。文件服务分两大类：①上载/下载模式只提供整个文件的读写。服务器功能简单，对文件内部的2操作全部由客户端自行完成。所以，要求客户端有较大的空间。另外，每次进行的是整个文件的传送，从而给网络带来许多不必要的压力。②远程访问模式，该模式支持文件的部分读写。服务器实现的

4、功能较复杂，容易造成服务器瓶颈。目录服务——提供文件名到UFID的映射，该UFID存放在相应文件的目录中的。目录服务还提供目录的生成与修改功能。客户组件——提供统一的用户接口，它运行在客户机上。这样我们有如下图表示：用户程序应用程序接口使用文件名，提供类似于通常FS的文件操作客户机客户组件文件名⇒UFID扩展文件服务RPC接口网络目录服务RPC接口目录服务实现对文件内容的操作：UFID⇒文件内容服务器扩展文件服务37-2设计策略1980年，Birrel和Needham设计剑桥文件系统时提出了两个目标：①设计一

5、个简单、低级的FS来共享昂贵的资源——磁盘；②适合于每个特定用户，实现不同用户之间高层上的系统共享。目前，第一个目标已不用再考虑；第二个目标仍然是考虑的重点。一、文件内容文件包括数据和属性，数据：通常是一些平滑的字符流；属性的纪录结构为扩展文件服务决定：文件的长度、创建时间、读时间、写时间、属性时间（属性的写入或者修改时间）目录服务决定：引用计数（该文件的目录入口数）、所有者、文件类型（目录/文件）、存取权限[TP189]二、设计中的考虑1、设计考虑目录服务与扩展文件服务分开的问题：①分开的优点：两个功能关系

6、不密切，保持独立会更加灵活4②分开的缺点：两个“服务器”需更多的通信。从设计复杂性角度看——一锅烩问题从系统灵活性看——单一FS支持多种目录服务的设计与使用不同目录服务又可以支持不同的命名规则和存取控制策略2、容错问题设计中除了考虑客户组件、目录服务、文件服务等三部分之外，还需要考虑客户和服务器故障时的容错问题。7-3接口在DFS中，通过定义标准的接口来提供相应的服务。一、扩展文件服务1、基本接口这些接口都是客户组件所使用的RPC接口，用户级的程序不直接使用。具体有Read(File,i,n)→(Data)—

7、—Reports(Bad-position)Write(File,i,Data)→(Data)—Reports(Bad-position)Create()→File这里File为UFID，名字在Addname中给出，它申请一个UFID，建立属性记录（文件索引）——长为0的文件的索引。5Truncate(File,l)将文件的长度截为lDelete(File)GetAttribute(File)→AttrSetAttribute(File,Attr)用户在创建文件时，不用给出文件名，而文件名是在目录服务中完成给

8、定的，Create只是在具体创建之前申请一个UFID。这些接口中的参数File都是UFID。在建立文件时，创建下列所示的文件索引块（有叫做属性记录），它有点像UNIX的i结点文件文件长度服务创建时间文件的符号名文用属读时间文件的UFID件性写时间索引块指针的属性时间……指向文件的属目录引用计数存储块，当性服务所有者目录中的目录项文件特别大用属文件类型时，指向下性存取权限表一级索引块基本UFID，含各