分布式文件操作系統(tǒng)

分布式文件操作系統(tǒng)

　　分布式文件操作系統(tǒng)是管理文件、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的功能性系統(tǒng)。下面由學(xué)習(xí)啦小編為大家整理了分布式文件操作系統(tǒng)的相關(guān)知識(shí)，希望對(duì)大家有幫助!

　　分布式文件操作系統(tǒng)簡(jiǎn)介

　　計(jì)算機(jī)通過(guò)文件系統(tǒng)管理、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，而信息爆炸時(shí)代中人們可以獲取的數(shù)據(jù)成指數(shù)倍的增長(zhǎng)，單純通過(guò)增加硬盤(pán)個(gè)數(shù)來(lái)擴(kuò)展計(jì)算機(jī)文件系統(tǒng)的存儲(chǔ)容量的方式，在容量大小、容量增長(zhǎng)速度、數(shù)據(jù)備份、數(shù)據(jù)安全等方面的表現(xiàn)都差強(qiáng)人意。分布式文件系統(tǒng)可以有效解決數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和管理難題：將固定于某個(gè)地點(diǎn)的某個(gè)文件系統(tǒng)，擴(kuò)展到任意多個(gè)地點(diǎn)/多個(gè)文件系統(tǒng)，眾多的節(jié)點(diǎn)組成一個(gè)文件系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。每個(gè)節(jié)點(diǎn)可以分布在不同的地點(diǎn)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行節(jié)點(diǎn)間的通信和數(shù)據(jù)傳輸。人們?cè)谑褂梅植际轿募到y(tǒng)時(shí)，無(wú)需關(guān)心數(shù)據(jù)是存儲(chǔ)在哪個(gè)節(jié)點(diǎn)上、或者是從哪個(gè)節(jié)點(diǎn)從獲取的，只需要像使用本地文件系統(tǒng)一樣管理和存儲(chǔ)文件系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)。

　　決定因素

　　文件系統(tǒng)最初設(shè)計(jì)時(shí)，僅僅是為局域網(wǎng)內(nèi)的本地?cái)?shù)據(jù)服務(wù)的。而分布式文件系統(tǒng)將服務(wù)范圍擴(kuò)展到了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。不僅改變了數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和管理方式，也擁有了本地文件系統(tǒng)所無(wú)法具備的數(shù)據(jù)備份、數(shù)據(jù)安全等優(yōu)點(diǎn)。判斷一個(gè)分布式文件系統(tǒng)是否優(yōu)秀，取決于以下三個(gè)因素：l 數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)方式，例如有1000萬(wàn)個(gè)數(shù)據(jù)文件，可以在一個(gè)節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)全部數(shù)據(jù)文件，在其他N個(gè)節(jié)點(diǎn)上每個(gè)節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)1000/N萬(wàn)個(gè)數(shù)據(jù)文件作為備份;或者平均分配到N個(gè)節(jié)點(diǎn)上存儲(chǔ)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)上存儲(chǔ)1000/N萬(wàn)個(gè)數(shù)據(jù)文件。無(wú)論采取何種存儲(chǔ)方式，目的都是為了保證數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)安全和方便獲取。l 數(shù)據(jù)的讀取速率，包括響應(yīng)用戶讀取數(shù)據(jù)文件的請(qǐng)求、定位數(shù)據(jù)文件所在的節(jié)點(diǎn)、讀取實(shí)際硬盤(pán)中數(shù)據(jù)文件的時(shí)間、不同節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間以及一部分處理器的處理時(shí)間等。各種因素決定了分布式文件系統(tǒng)的用戶體驗(yàn)。即分布式文件系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的讀取速率不能與本地文件系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的讀取速率相差太大，否則在本地文件系統(tǒng)中打開(kāi)一個(gè)文件需要2秒，而在分布式文件系統(tǒng)中各種因素的影響下用時(shí)超過(guò)10秒，就會(huì)嚴(yán)重影響用戶的使用體驗(yàn)。l 數(shù)據(jù)的安全機(jī)制，由于數(shù)據(jù)分散在各個(gè)節(jié)點(diǎn)中，必須要采取冗余、備份、鏡像等方式保證節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障的情況下，能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)的恢復(fù)，確保數(shù)據(jù)安全。

　　分布式文件操作系統(tǒng)分類(lèi)

　　網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)

　　飛客數(shù)據(jù)恢復(fù)中心提供(NFS) 最早由Sun微系統(tǒng)公司作為T(mén)CP/IP網(wǎng)上的文件共享系統(tǒng)開(kāi)發(fā)。Sun公司估計(jì)大約有超過(guò)310萬(wàn)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(kāi)發(fā)、現(xiàn)由前ITC職員組成的Transarc公司負(fù)責(zé)開(kāi)發(fā)和銷(xiāo)售。AFS較NFS有所增強(qiáng)。

　　KASS系統(tǒng)

　　KASS File System(簡(jiǎn)稱(chēng)KFS)是開(kāi)始軟件自主研發(fā)基于JAVA的純分布式文件系統(tǒng)，功能類(lèi)似于DFS、GFS、Hadoop，通過(guò)HTTP WEB為企業(yè)的各種信息系統(tǒng)提供底層文件存儲(chǔ)及訪問(wèn)服務(wù)，搭建企業(yè)私有云存儲(chǔ)服務(wù)平臺(tái)。

　　DFS系統(tǒng)(DFS)

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

　　如果文件的訪問(wèn)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)。可惜的是，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(lái)實(shí)現(xiàn)文件的多用戶訪問(wèn)，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(wèn)文件，而不能修改它，這實(shí)現(xiàn)起來(lái)很簡(jiǎn)單。

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

　　并發(fā)寫(xiě)操作 這種方法允許多個(gè)用戶同時(shí)讀寫(xiě)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(xiě)，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(xiě)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(wú)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(kāi)銷(xiāo)，但對(duì)小型LAN來(lái)說(shuō)，這是一種令人滿意的方法。NFS就是個(gè)無(wú)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(callbackpromise)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(wú)狀態(tài)操作在運(yùn)行性能上有其長(zhǎng)處，但AFS通過(guò)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。客戶機(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。回叫應(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(shuō)，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。