探析一种可配置的广域网文件系统的设计与实现

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1、华中科技大学硕士学位论文一种可配置的广域网文件系统的设计与实现姓名：冀祖峰申请学位级别：硕士专业：计算机系统结构指导教师：冯丹20080605摘要广域网下充斥着大量复杂的数据和大量复杂的用户访问行为。传统的网络文件系统一般采用中心化的文件系统服务器，可扩展性差，导致局部出现性能瓶颈。另一方面，广域网中存在大量的数据孤岛，传统的网络文件系统缺乏灵活的资源共享机制，无法适应广域网下用户对共享资源信息的需求。UStorFS是一种新的广域网网络文件系统，结合了传统文件系统和p2p存储系统的优势。在设计上它借用了MVC设

2、计模式的思路，将文件系统的视图和数据分离。在实现上它采用用户态文件系统的架构，在核心态中使用文件系统驱动代理，接收所有对文件系统的I/O请求并且转发给用户态的守护进程处理，采用了一种称为inverted_call的双缓冲队列来实现核用户态之间的通信。同时将文件系统的文件目录结构信息等元数据从核态分离出来，用XML文件来描述和存储，并且在用户态下实现了一个元数据镜像，优化了元数据请求的处理。为了实现广域网范围的文件访问，UStorFS扩展了文件的名字属性，建立了一个广域网范围下全局统一的物理名字空间。将文件进行从

3、逻辑文件名到物理文件名的映射，存储到广域网中的不同节点中去。通过元数据信息的交换来实现文件的共享。还可以通过控制器模块来配置和扩展系统的功能和特性。UStorFS实现了一个网络文件系统的基本功能，包括文件目录的创建、拷贝、删除、浏览等操作，并且可以支持其他应用程序的I/O请求，支持网络文件共享。经过测试表明，系统对分布在网络上的元数据的操作能提高性能30%以上。可以预见在较大规模的广域网环境中也会有良好的效果。关键字：网络文件系统，分布式存储，元数据IAbstractTherearealargenumberof

4、informationresourcesandusersinwideareanetwork,soboththeinformationanduserbehaviorareincreasinglycomplex.Thetraditionalnetworkfilesystemsareusuallydesignedwithcentralizedservers.Thiswillresultinabottleneckandislackofscalability.Ontheotherhand,dataislandisever

5、ywhereontheInternet,butthetraditionalnetworkfilesystemsdonothaveeffectivedatasharingability.UStorFSisanovelnetworkfilesystemwhichcombinestheadvantagesoftraditionalnetworkfilesystemandthepeertopeertechnologyinadifferentway.UStorFSusesaMVCdesignpatterntosepara

6、tethefilesystemviewandthedatamodel.Weaddcontrollertothesystemtochangeitsbehaviorsandfeatures.Torealizeitweusetheuser-spacefilesystemarchitecture.AkernelfilesystemdriveragentreceivestheI/OrequestfromtheOSandapplicationsanddispatchthemtouser-spacedaemontoproce

7、ss.MetadatasuchasfileanddirectoryinformationisalsobroughttouserspaceanddescribedandstoredinXMLformat.Ametadatamirrorisestablishedtoutilizethemetadatarequestsprocessing.ToachievefileaccessinWAN,UStorFSextendsthefilenameattributeandcreateauniformnamespaceinWAN

8、.Filesareuniformlymappedandstoredamongdifferenthosts.Itcanachievefilesharingthroughtheexchangingofrelatedmetadatainformation.UStorFSrealizesthebasicfunctionsofclassicfilesystems.Accordingtotheev