分布式文件系统 优质课件
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7、分布式文件系统(原理)- 学习课件
文件系统概述
索引分配
■ 为每个文件创建一个索引数据块
指向文件数据块的指针列表
■ 文件头包含了索引数据块指针
I
IB
■ 优点
创建、增大、缩小很容易 没有碎片
支持直接访问
■ 缺点
当文件很小时，存储索引的开销 如何处理大文件?
文件系统概述
大文件索引分配
■ 链式索引块 (IB+IB+…)
I
IB
■ 多级索引块(IB*IB *…)
文件系统概述
文件系统的实现
■ 分层结构 虚拟（逻辑）文件系统(VFS, Virtual File System) 特定文件系统模块
文件/文件系统API
虚拟文件系统
ext2
fat
iso9660
设备I/O
nfs
smb
网络I/O
文件系统概述
文件系统基本数据结构
■ 目的 对所有不同文件系统的抽象
■ 功能 提供相同的文件和文件系统接口 管理所有文件和文件系统关联的数据结构 高效查询例程, 遍历文件系统 与特定文件系统模块的交互
Linux文件系统原理
块管理用于记录存储块和文件的关联关系，对于随机存储设备(如磁盘)而言，一般有如下几种方法来实现块管理。 ➢ 连续分配
物理结构是连续分配，连续分配将文件中的N个逻辑块映射到N个地址连续的物理块上。以磁盘为例，如 果扇区的大小是512字节，50KB的文件需要分配连续的100个扇区。这种方案简单、性能好，允许驱动器花较 少的时间对整个文件进行读取和写入。
文件系统概述
文件的用户视图和系统视图
■ 文件的用户视图 持久的数据结构
■ 系统访问接口 字节序列的集合(UNIX) 系统不关心存储在磁盘上的数据结构
分布式文件系统HDFSPPT课件
《大数据技术及应用》
信息科学与技术学院
2
3.1 分布式文件系统
• 3.1.1 • 3.1.2
计算机集群结构 分布式文件系统的结构
《大数据技术及应用》
信息科学与技术学院
3
3.1.1计算机集群结构
•分布式文件系统把文件分布存储到多个计算机节点上，成千上万的计算 机节点构成计算机集群 •与之前使用多个处理器和专用高级硬件的并行化处理装置不同的是，目 前的分布式文件系统所采用的计算机集群，都是由普通硬件构成的，这就 大大降低了硬件上的开销
客户端 文件名或数据块号 名称节点
(Client)
(NameNode)
数据块号、数据块位置
写数据 读数据
数据节点 (DataNode)
数据节点 （DataNode）
……
本地Linux文件系统
本地Linux文件系统
机架1
……
备份
数据节点
数据节点
（DataNode）
（DataNode）
……
本地Linux文件系统
Ø名称节点起来之后，HDFS中的更新操作会重新写到EditLog 文件中，因为FsImage文件一般都很大（GB级别的很常见）， 如果所有的更新操作都往FsImage文件中添加，这样会导致系 统运行的十分缓慢，但是，如果往EditLog文件里面写就不会这 样，因为EditLog 要小很多。每次执行写操作之后，且在向客户 端发送成功代码之前，edits文件都需要同步更新。
《大数据技术及应用》
信息科学与技术学院
17
3.4.3通信协议
• HDFS是一个部署在集群上的分布式文件系统，因此，很多 数据需要通过网络进行传输。 • 所有的HDFS通信协议都是构建在TCP/IP协议基础之上的。 • 客户端通过一个可配置的端口向名称节点主动发起TCP连 接，并使用客户端协议与名称节点进行交互。 • 名称节点和数据节点之间则使用数据节点协议进行交互。 • 客户端与数据节点的交互是通过RPC（Remote Procedure Call）来实现的。在设计上，名称节点不会主动发起RPC， 而是响应来自客户端和数据节点的RPC请求。
分布式文件系统ppt
蓝鲸分布式文件系统采用针对元数据的分布式 日志，保证系统元数据的一致性，缩短系统灾 难恢复的时间。
蓝鲸分布式文件系统支持数百个应用节点，多 个元数据服务器和网络存储服务器。 采集自系统中各个节点有关系统运行的实时信 息，为系统故障分析和性能调整提供了依据。
[1] 吴思宁，贺劲，熊劲，孟丹, DCFS 机群文件系统服务器组的设计与实现, 2002 全国开放式分布与并行计算学术会（DPCS2002），2002. [2] 张晓春，刘弓，浅谈分布式文件系统关键技术，青岛大学学报 ，2005. [3] DFS.distribured filesysytem . /data-recovery/
3 DFS 映射为用户提 供了对他们所需网络 资源的统一和透明的 访问。
4 对于系统管理员， DFS 映射是单个 DNS 名称空间：具有域 DFS，DFS 根目录目 标的 DNS 名称将解析 为 DFS 根目录的主机 服务器。
1 除了授予必要的权限之外，分布式文件系统 (DFS) 服务 不实施任何超出 Windows Server 2003 家族系统所提供的其 他安全措施。
1995---2000
•Global File System（GFS）吸取了对称多处理器（SMP）系统设计和实现的原理， 将系统中的每一个客户机类比于SMP中的一个处理器。客户机间没有任何区别， 可以平等地访问系统中的所有存储设备，就像处理器可以机会均等地访问主存一 样。这样的设计可以更好地利用系统中的资源，消除单个服务器带来的性能瓶颈 和单点失效问题。客户端之间无需通信，因此可以很好地消除客户机失效带来的 威胁。GFS采用特殊设计的DLOCK锁机制，同步多个客户机对同一设备的访问， 具有很高的效率。
吸取了很多其他本地文件系统和分布式文件系统的高级特性， 克服了在某些分布式文件系统中存在的瓶颈，使其能够真正 满足海量数据并发访问的需求。
6、分布式文件系统(数据库)- 学习课件
关系数据库
字段的表示
每个字段都被SQL定义成具体的数据类型，表示一 定长度的字节序列
关系数据库
Байду номын сангаас
记录的表示
定长记录：它所包含的所有字段均为定长。
关系数据库
记录的表示
变长记录：允许它包含变长字段，有多重表示方法
关系数据库
记录集合的存储结构
记录在磁盘上的物理存储方式有物理临接存储，指针 连接存储。
Hadoop DataNode存储着Region Server 管理的数据，所有 的Hbase数据存储在HDFS文件系统中，Region Servers在HDFS DataNode中是可配置的，并使数据存储靠近在它所需要的地方， 就近服务，当王HBASE写数据时时Local的，但是当一个region 被移动之后，Hbase的数据就不是Local的，除非做了压缩 （compaction）操作。NameNode维护物理数据块的元数据信 息。
Redis
Redis是著名的内存KV数据库，在工业界获得了广泛使用其不仅支持基本数据类型，也支持列表、集合等复杂数 据结构，所以有较强的表达能力，同时有非常高的单机读/写效率：
Redis
系统中唯一的Master负责数据的读/写操作，可以有多个Slave来保存数据副本， 副本数据只能读不能做数据更 新操作。当Slave初次启动时，从Master获取数据，在数据复制过程中，Master是非阻塞的，即同时可以支持读/写 操作。Master采用快照加增量的异步方式完成数据复制过程，首先在时刻T将内存数据写入本地快照文件，同时在内 存记录从T时刻起新增的数据操作. 当快照文件生成结束后，Master将文件传给Slave, Slave先保存为本地文件，然后 将其加载入内存。之后，Master将T时刻后的数据变更操作以命令流的形式传给Slave, Slave顺序执行命令流，这样 就达到数据和Master保持同步。
6.2 分布式文件系统_对话云计算_[共6页]
![6.2 分布式文件系统_对话云计算_[共6页]](https://img.taocdn.com/s3/m/e4432bf8b4daa58da1114a32.png)
第6章 团结就是力量——漫游分布式世界术中的P2P计算、网格计算、并行计算、分布式计算和云计算都可以纳入分布式应用的范畴。
：分布式系统与云计算有什么关系？：有一个很有趣的现象，网格计算的研究是学术界热而企业界不热，云计算的研究则是学术界不热而企业界热，因此很有必要仔细研究一下各企业推出的成功的云计算产品。
细数一下这些产品，包括了Google公司的GFS、Bigtable、MapReduce，Amazon公司的Dynamo，Hadoop开源项目的HDFS、HBase、MapReduce等。
对照图6-1，就可以发现它们都属于分布式系统的范畴，其中GFS、HDFS算是分布式文件系统，Bigtable、Dynamo和HBase算是分布式数据库，MapReduce则归于分布式计算。
因此，本章我们就围绕分布式文件系统、分布式数据库和分布式计算三个方面来剖析这些云计算中的关键技术。
6.2 分布式文件系统：分布式文件系统是如何发展起来的呢？：从20世纪70年代诞生至今，大致上可以将分布式文件系统的发展历程划分为四个阶段。
1990年之前的分布式文件系统主要以提供标准接口的远程文件访问为目的，比较关注系统性能和可靠性。
这一阶段的典型代表包括Sun公司研制的NFS（Network File System）和美国卡内基梅隆大学开发的AFS（Andrew File System）。
1990年到1995年期间，互联网逐步得到推广应用，网络中传输实时多媒体数据的需求和应用也逐渐流行，这一阶段出现了不少为了实现上述需求而开发设计的分布式文件系统，例如加利福尼亚大学研制的xFS（x File System）和IBM公司针对AIX操作系统开发的TigerShark。
1995年到2000年期间，网络技术和存储技术持续发展，NAS和SAN等新的存储技术开始得到大量应用，与之相应的分布式文件系统也应运而生，例如美国明尼苏达大学研制的GFS（Global File System）和IBM公司在TigerSpark基础上开发的GPFS（General Parallel File System）。
分布式系统第二章PPT
节点的加入
节点的删除
可自行离开，无需通知其他节点。 当其他节点发现某节点P不再响应时，将其从表中删除
计算机软件所 于戈
2011-9-14
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P2P网络的拓扑结构
主动线程和被动线程的执行步骤
do forever do forever wait(T time units) receive bufferp from p p←view.selectPeer() if pull then if push then // 0 is the initial age // 0 is the initial age buffer← buffer← ((MyAddress,0)) ((MyAddress,0)) view.permute() view.permute() move oldest H items to end of view move oldest H items to buffer.append(view.head(c/2-1)) end of view send buffer to p else // empty view to trigger response buffer.append(view.head(c/2send (null) to p 1)) if pull then send buffer to p receive bufferp from p view.select(c,H,S,bufferp) view.select(c,H,S,bufferp) view.increaseAge() view.increaseAge() （b） （ a ） 计算机软件所 于戈 2011-9-14
• 例：Globule差分复制策略
经典分布式文件系统全介绍 PPT课件
HDFS提出了“移动计算能力比移动数据更 廉价” 的设计理念，它将计算迁移到距离 数据更近的位置，而不是将数据移动到应 用程序运行的位置，HDFS提供了这种迁移 应用程序的API接口；
4/5/2020
13
目录
分布式文件系统概念和原理 经典分布式文件系统介绍 经典分布式文件系统比较
4/5/2020
14
经典分布式文件系统一：Lustre
Lustre文件系统是一个基于对象存储的分布式 文件系统，也是一个开源项目。
Lustre项目与1999年在Carnegie Mellon University启动，现在已经发展成为应用最广 泛的分布式文件系统。
存在副本；当管理元数据的主服务器宕机时，备
用的"影子"服务器则切换过来，但它只能提供读
取操作，不支持修改、写入操作。为了增加数据
可恢复性，GoogleFs采用了操作日志和快照技术。
4/5/2020
28
经典分布式文件系统三：HDFS
Hadoop是一个基于JAVA的支持数据密集型分 布式应用的分布式文件系统。不仅仅是一个用于
HDFS组件二
数据节点 DataNode负责管理存储结点上的存储空间 和来自客户的读写请求。 DataNode也执行块创建、删除和来自 NameNode的复制命令。
4/5/2020
33
HDFS特有策略一
高度容错的，可运行在廉价硬件上；
HDFS能为应用程序提供高吞吐率的数据访 问，适用于大数据集的应用中；
4/5/2020
16
Lustre集群架构
4/5/2020
17
Lustre功能模块一
元数据存储与管理
MDS负责管理元数据，提供一个全局的命 名空间，Client可以通过MDS读取到保存 于MDT之上的元数据。在Lustre中MDS可 以有2个，采用了Active-Standby的容错机 制，当其中一个MDS不能正常工作时，另 外一个后备MDS可以启动服务。MDT只能 有1个，不同MDS之间共享访问同一个 MDT。
5、分布式文件系统(RPC原理)- 学习课件
Hadoop中RPC--总体架构
Hadoop中RPC—使用方法
interface ClientProtocol extends org.apache.hadoop.ipc.VersionedProtocol { // 版本号，默认情况下，不同版本号的RPC Client 和Server 之间不能相互通信 public static final long versionID = 1L; String echo(String value) throws IOException; int add(int v1, int v2) throws IOException; }
课程目录
Course catalogue
1 RPC原理 2 Java远程方法调用 3 Java动态代理 4 Hadoop中的RPC
Java动态代理
Java动态代理架构
代理对象往往实现和目标对象一致的接口，并作为目 标对象的代替，接收对象用户（Client）的调用，并将全 部或部分调用转发给目标对象，如下图所示。在这个过程 中，实现代理接口和调用转发，是代理对象必须完成的两 个重要任务，缺一不可。
1.
public static void main(String[] args){
2.
try {
3.
//创建RMIQueryStatusImpl对象
4.
RMIQueryStatusImpl queryService=new RMIQueryStatusImpl();
5.
Hale Waihona Puke LocateRegistry.createRegistry(12090);
6.
RMIQueryStatus status=query.getFileStatus(“/tmp/testRMI”);
《分布式操作系统》课件
人工智能与分布式操作系统
01
人工智能技术的发展需要强大 的计算能力和数据处理能力， 分布式操作系统能够为此提供 有力支持。
02
分布式操作系统通过集成人工 智能算法和框架，可以实现机 器学习、深度学习等复杂计算 任务的分布式处理。
03
人工智能与分布式操作系统结 合，可以提高人工智能应用的 性能和效率，推动人工智能技 术的快速发展和应用。
分布式系统特点
分布式系统具有并行性、透明性、可 扩展性和可靠性等特点。
分布式系统的通信协议
通信协议分类
分布式系统的通信协议 可以分为基于消息传递 、基于远程过程调用和 基于Web服务等方式。
通信协议实现
通信协议的实现需要考 虑数据传输的可靠性、 实时性和安全性等问题 。
通信协议选择
选择合适的通信协议对 于分布式系统的性能和 稳定性至关重要。
阐述负载均衡的概念、分类和应用场景，以 及如何实现负载均衡。
资源监控与故障处理
讨论如何监控分布式资源的使用情况，以及 在出现故障时的处理和恢复机制。
04 分布式操作系统的实例分析
Google的分布式操作系统
01
分布式文件系统
Google File System（GFS）为 Google的大规模分布式计算提 供了可靠的、可伸缩的存储服务 。
大数据处理与分布式操作系统
大数据时代产生了海量的数据，需要分布式系统进行高效处理和分析。
分布式操作系统在大数据处理中扮演着核心角色，提供数据分片、任务调 度、容错处理等功能，确保大数据处理的效率和准确性。
随着大数据技术的不断发展，分布式操作系统需要不断优化和改进，以适 应不断增长的数据处理和分析需求。
02
分布式计算框架
7第七章--分布式文件系统
▪ Creat() ▪ Truncate(File, l) ▪ Delete(File) ▪ GetAttributes(File) ▪ SetAttributes(File, Attr)
8
7.5 文件系统的实现技术
❖文件组结构
▪ 文件组的作用
• 安装在服务器计算机上文件的集合 • 通过多个文件组结构可以在多个服务器上
❖分布式文件系统的要求 ▪ 允许用户程序直接存取远程文件二不 需要将它们拷贝到本地站点。 ▪ 要求很高，支持以下透明性：
• 存取透明性 • 位置透明性 • 并发存取透明性 • 故障透明性 • 性能透明性 • 复制透明性 • 迁移透明性
5
7.2 分布式文件系统的组成
❖分布式文件系统包含三个组件
▪ 展开文件服务
▪ 组定位 ▪ 文件访问
11
7.5 文件系统的实现技术
❖分布式文件系统的系统结构
▪ 客户机和服务器：实际系统中客户机和服务 器没有区别，任何机器都可以为其他机器提 供文件服务。具体实现上客户和服务器往往 是不同的。 • 文件和目录服务结构一样：既处理目录也 处理文件 • 分开：可以提高系统的灵活性，但是如果 有多个目录服务器，则要参与多次路径名 查找，开销大 • 文件、目录、其他服务器是否要维持客户 的状态信息。 • 服务器没有状态的，服务器在客户请求之 间维持它们的状态信息。
实现文件的分布
▪ 空间漏洞
• 当事件的序列发生在对系统永久性不可存 取的存储空间时，产生空间漏洞。
• 原因：文件和目录的分离所造成的缺陷
9
7.5 文件系统的实现技术
❖权限和存取控制
▪ 权限在分布式系统中用于防止资源遭 受非授权的存取。权限是一种数字密 钥，是一个较大整数以防止被伪造。
8
7.5 文件系统的实现技术
❖文件组结构
▪ 文件组的作用
• 安装在服务器计算机上文件的集合 • 通过多个文件组结构可以在多个服务器上
❖分布式文件系统的要求 ▪ 允许用户程序直接存取远程文件二不 需要将它们拷贝到本地站点。 ▪ 要求很高，支持以下透明性：
• 存取透明性 • 位置透明性 • 并发存取透明性 • 故障透明性 • 性能透明性 • 复制透明性 • 迁移透明性
5
7.2 分布式文件系统的组成
❖分布式文件系统包含三个组件
▪ 展开文件服务
▪ 组定位 ▪ 文件访问
11
7.5 文件系统的实现技术
❖分布式文件系统的系统结构
▪ 客户机和服务器：实际系统中客户机和服务 器没有区别，任何机器都可以为其他机器提 供文件服务。具体实现上客户和服务器往往 是不同的。 • 文件和目录服务结构一样：既处理目录也 处理文件 • 分开：可以提高系统的灵活性，但是如果 有多个目录服务器，则要参与多次路径名 查找，开销大 • 文件、目录、其他服务器是否要维持客户 的状态信息。 • 服务器没有状态的，服务器在客户请求之 间维持它们的状态信息。
实现文件的分布
▪ 空间漏洞
• 当事件的序列发生在对系统永久性不可存 取的存储空间时，产生空间漏洞。
• 原因：文件和目录的分离所造成的缺陷
9
7.5 文件系统的实现技术
❖权限和存取控制
▪ 权限在分布式系统中用于防止资源遭 受非授权的存取。权限是一种数字密 钥，是一个较大整数以防止被伪造。
9、分布式文件系统(HDFS应用)- 学习课件
Usage: hadoop [--config confdir] COMMAND where COMMAND is one of:
fs
run a generic filesystem user client
version
print the version
jar <jar>
run a jar file
Oracle·WDPe·WDP
分布式文件系统（ HDFS应用1 ）
Oracle 高校大数据课程系列
本课目标
理解HDFS框架 掌握HDFS命令行操作 掌握HDFS API操作
课程目录
Course catalogue
1 HDFS框架 2 HDFS命令行操作 3 HDFS API操作
HDFS框架
HDFS框架：
• SecondaryNameNode：是一个小弟，分担大哥 namenode的工作量；是 NameNode的冷备份；合并 fsimage和fsedits然后再发给 namenode。
• DataNode： Slave节点，奴隶，干活的。负责存储 client发来的数据块 block；执行数据块的读写操作。
hadoop fs –ls /experiment/datas hadoop fs –put /home/admin/experiment/datas/test.txt /experiment/datas hadoop fs –ls /experiment/datas
get
1. hadoop fs –get <hdfs file><local file or dir> 复制文件到本地文件系统。
op archive
classpath prints the class path needed to get the
云计算——分布式存储PPT课件
2019/9/19
20
5.2 文件存储
5.2.1 单机文件系统 5.2.2 网络文件系统 5.2.3 并行文件系统 5.2.4 分布式文件系统 5.2.5 高通量文件系统
2019/9/19
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5.2.1 单机文件系统
• 现代文件系统的起源要追溯到分时操作系统时期。1965年，在 Multics操作系统中首次提出使用树型结构来组织文件、目录以及访问 控制的思想。这些思想被后来的UNIX文件系统（1973年）所借鉴。 从结构上看，它包括四个模块：引导块、超级块、索引节点和数据块。
• 正因为数据类型的多样性，不同的分布式存储系统适合处理不同类 型的数据，因此可以将分布式存储系统分为四类： 1. 分布式文件系统 2. 分布式键值（Key-Value）系统 3. 分布式表系统 4. 分布式数据库
2019/9/19
5
1. 分布式文件系统
• 分布式文件系统存储三种类型的数据：Blob对象、定长块以及大文件。
2019/9/19
Machine Learning
Data engineering
2
5.1 分布式存储的基础
5.1.1 基本概念 5.1.2 分布式存储分类 5.1.3 分布式存储的发展历史
2019/9/19
3
5.1.1 基本概念
• 分布式存储系统的定义：分布式存储系统是将为数众多的普通 计算机或服务器通过网络进行连接，同时对外提供一个整体的 存储服务。
• 随着云计算技术的发展，数据中心的数据存储需求逐渐成为数据存储 技术和文件系统发展的主要驱动力，高通量文件系统将成为一种重要 的文据访问方面有着与先前的应用非常不同 的需求特征，主要包括：数据量庞大、访问的并发度高、文件数量巨 大、数据访问语义和访问接口不同于传统的文件系统、数据共享与数 据安全的保障越来越重要等。
大数据技术原理与应用精品PPT课件
•FsImage文件没有记录块存储在哪个数据节点，而是由名 称节点把这些映射保留在内存中。当数据节点加入HDFS 集群时，数据节点会把自己所包含的块列表告知给名称节 点，此后会定期执行这种告知操作，以确保名称节点的块 映射是最新的。
3.3.2名称节点和数据节点
EditLog文件 •因为FsImage文件一般都很大（GB级别的很常见），如 果所有的更新操作都往FsImage文件中添加，这样会导致 系统运行的十分缓慢。因此，通常先往EditLog文件里面写。 由于EditLog 要小很多，因此就不会这样。每次执行写操 作之后，且在向客户端发送成功代码之前， EditLog文件 都需要同步更新。
群，具有很好的可伸缩性
●安全 含义：保障系统的安全性 HDFS实现情况：安全性较弱
3.2 HDFS简介
总体而言，HDFS要实现以下目标： ●容错 ●流式数据读写 ●能存储大数据集 ●强大的跨平台兼容性
HDFS在实现上述优良特性的同时，也使得自身具有一些应用局限性，主 ●不支持多用户写入及任意修改文件
●并发控制 含义：客户端对于文件的读写不应该影响其他客户端
对同一个文件的读写 HDFS实现情况：机制非常简单，任何时间都只允许有
一个程序在写入某个文件
3.1.3分布式文件系统的设计需求
●文件复制（容错机制） 含义：一个文件可以拥有在不同位置的多个副本 HDFS实现情况：HDFS采用了多副本机制
●硬件和操作系统的异构性（可伸缩性） 含义：可以在不同的操作系统和计算机上实现同
•名称节点起来之后，HDFS中的更新操作会重新写到 EditLog文件中。
3.3.2名称节点和数据节点
名称节点的启动
•在名称节点启动的时候，它会将FsImage文件中的内容 加载到内存中，之后再执行EditLog文件中的各项操作， 使得内存中的元数据和实际的同步，存在内存中的元数 据支持客户端的读操作。
3.3.2名称节点和数据节点
EditLog文件 •因为FsImage文件一般都很大（GB级别的很常见），如 果所有的更新操作都往FsImage文件中添加，这样会导致 系统运行的十分缓慢。因此，通常先往EditLog文件里面写。 由于EditLog 要小很多，因此就不会这样。每次执行写操 作之后，且在向客户端发送成功代码之前， EditLog文件 都需要同步更新。
群，具有很好的可伸缩性
●安全 含义：保障系统的安全性 HDFS实现情况：安全性较弱
3.2 HDFS简介
总体而言，HDFS要实现以下目标： ●容错 ●流式数据读写 ●能存储大数据集 ●强大的跨平台兼容性
HDFS在实现上述优良特性的同时，也使得自身具有一些应用局限性，主 ●不支持多用户写入及任意修改文件
●并发控制 含义：客户端对于文件的读写不应该影响其他客户端
对同一个文件的读写 HDFS实现情况：机制非常简单，任何时间都只允许有
一个程序在写入某个文件
3.1.3分布式文件系统的设计需求
●文件复制（容错机制） 含义：一个文件可以拥有在不同位置的多个副本 HDFS实现情况：HDFS采用了多副本机制
●硬件和操作系统的异构性（可伸缩性） 含义：可以在不同的操作系统和计算机上实现同
•名称节点起来之后，HDFS中的更新操作会重新写到 EditLog文件中。
3.3.2名称节点和数据节点
名称节点的启动
•在名称节点启动的时候，它会将FsImage文件中的内容 加载到内存中，之后再执行EditLog文件中的各项操作， 使得内存中的元数据和实际的同步，存在内存中的元数 据支持客户端的读操作。
第五章分布式系统 ppt课件
一些系统需要外部的物理时钟5ppt课件国际原子时间tai?原子时钟atomicclock元素铯133的原子9192631770次跃迁被定义为1秒?国际原子时间internationalatomictimetai全世界有约50家实验室拥有铯133时钟bih巴黎的原子时钟机构将这些时间平均作为tai?问题现在每86400tai秒小于一个平均的solarday误差是3毫秒6ppt课件utc统一协调时间?universalcoordinatedtimeutcbih当tai和solartime的时间相差800毫秒之后引入一个闰秒leapseconds当bih引入一个闰秒的是欧电力公司需要调整utc时间计算机操作系统必须有特别的软件才能产生闰秒7ppt课件utcservice?国际标准时间研究所nationalinstituteofstandardtimenist拥有一个名为wwv的短波电台用于在每个utc秒结束的时候产生一个脉冲?在英国rugby拥有一个名为msf的同样的电台?有一些地球卫星也提供utc服务8ppt课件cristiansalgorithm?如果一个系统中有一台机器拥有wwv接收器并且希望系统中其它机器能够与这台机器同步?称拥有wwv接收器的机器为时间服务器timeserver?每台机器向时间服务器发送消息询问当前时间时间服务器将当前的时间cutc发送回去9ppt课件problems?当发送方得到回应将自己的时间调整到cutc主要问题
• 任何进程都可以初始化这个算法
– 初始化进程P开始记录自己本地的状态 – 向从其发出的向外的每个通道发送一个marker – 认为接收方会参与记录全局状态
ppt课件
26
Example
Local State
All Messages
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• 任何进程都可以初始化这个算法
– 初始化进程P开始记录自己本地的状态 – 向从其发出的向外的每个通道发送一个marker – 认为接收方会参与记录全局状态
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26
Example
Local State
All Messages
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相关主题
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效率：应提供比传统文件系统相同或更强的性 能和可靠性
2019/11/27
中南大学
4
第九章 分布式文件系统
9.2分布式文件系统中的命名
命名方案
分布式文件系统中名字透明和位置透明： 数据和位置分离为文件提供一个较好的抽象 名字透明给用户共享数据提供了一个简便方法 位置透明把命名结构从存储器结构和服务员见 的结构分开
2019/11/27
中南大学
10
9.4 缓存
第九章 分布式文件系统
文件的远程访问方法
缓存方案的设计需要考虑的问题： 缓存的单位问题 存储部分文件的位置 如何决定各个顾客缓存中的数据是否一致
2019/11/27
中南大学
11
第九章 分布式文件系统
9.4 缓存
缓存的粒度和地点
缓存的粒度：如果数据单元(即粒度)愈大，则下次访问 的数据在顾客方的本地找到的可能性愈大，但传送数 据的时间和一致性问题也增加了。反之，粒度太小， 通信的开销也随之增加。
缓存的地点在一个各自有主存和磁盘的客户-服务器系 统中，有四个地方可以用来存储文件或存储部分文件： 服务器磁盘、服务器主存、客户磁盘（如果可用的话） 或者客户主存。
2019/11/27
中南大学
12
第九章 分布式文件系统
9.4 缓存
缓存的粒度和地点
存储所有文件最直接的地方是在服务器磁盘上，使用 磁盘缓存具有可靠性的优点。但是使用主存作缓存器 也有若干优点。首先，它可支持无盘工作站；其次， 从主存缓存器中访问数据要比从磁盘缓冲器中访问数 据要快；第三，服务员缓存器(用于加速磁盘输入输出 操作)是设在主存中，如果顾客缓存器也使用主存，就 可以构造一个单一的缓存机构，服务员和顾客均可使 用。两种缓存地点强调的功能不一样，主存缓存器主 要减少访问时间，磁盘缓存器主要提高可靠性和单个 机器的自治性。
方法 UNIX语义 会话语义 不可更改文件 事务处理
说明 对一个文件的任何操作于所有的进程都是及时可见的 在文件关闭之前，对文件的修改于其他进程是不可见的 不能进行更改，只是简单地共享和复制 所有改动以原子操作的方式（顺序）发生
2019/11/27
中南大学
9
第九章 分布式文件系统
9.4 缓存
文件的远程访问方法
多个服务器上的文件。
分布式文件系统的顾客、服务员和存储设备分 散在各机器上，服务活动必须跨网完成。
存储设备不是单一的集中数据存储器。
分布式文件系统的具体配置和实现可以有很大 的不同，有的服务员运行在专用的服务器上， 有的机器既是服务员又是顾客。
2019/11/27
中南大学
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第九章 分布式文件系统
文件的远程访问方法有2种： 远程服务在远程服务方法中，顾客把访问请求传送给 服务员，服务员执行访问，结果回送给顾客。访问请 求被变换成对服务员的报文，服务员的回答也打包成 报文回送给顾客。 缓存如果请求的数据不在本地，则从服务员处取来那 些数据的复制件给顾客。通常取来的数据量比实际请 求的要多得多，例如整个文件或几个页面，所以随后 的访问可在顾客所在地的本地副本中进行。
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第九章 分布式文件系统
9.2分布式文件系统中的命名
命名Байду номын сангаас案
分布式文件系统中用于文件和目录命名的方 法有以下常见的3种：
主机名+文件本地名，如/machine/path，它能保证 唯一的系统范围内的名字
将远程文件目录附加到本地名字空间中 把所有个部分文件系统全部集成组合成一个在所有机
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第九章 分布式文件系统
9.3 共享语义
共享语义是评价分布式文件系统允许多个顾客共享文件 的重要标准。它说明分布式文件系统的这样一个特性，即 多个顾客同时访问共享文件的效果。特别是，这些语义应 当说明被顾客修改的数据何时可以被远程顾客看到。
在分布式系统中处理共享文件的四种方法
第九章 分布式文件系统
主讲：陈志刚 教授
第九章 分布式文件系统
9.1分布式文件系统的特点和基本要求
分布式文件系统的特点
为整个网络上的文件系统资源提供了一个逻辑树结构，用户可以
抛开文件的实际物理位置，仅通过一定的逻辑关系就可以查找和访问 网络的共享资源。用户能够像访问本地文件一样，访问分布在网络中
9.1分布式文件系统的特点和基本要求
分布式文件系统的基本要求
透明性
位置透明性：服务员和存储器的多重性和分散性对顾客透明。 移动透明性：用户意识不到资源的移动。 性能透明性：当服务负载在一定范围内变化时，客户程序可以
保持满意的性能。 扩展透明性：文件服务可以扩充，以满足负载和网络规模的增
器上看上去都一样的单个名字空间
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第九章 分布式文件系统
9.2分布式文件系统中的命名
命名的实现技术
常用的命名实现技术有 ：
路径名翻译。正文名字到底层标识符的变换典型地都 使用常规UNIX中的方法，即递归查找(recursive lookup)程序。
组成单元 服务员
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9.4 缓存
第九章 分布式文件系统
更新策略、缓存有效性检验和一致性
方法 直接写 延迟写 驱逐时写 周期性写 关闭时写
描述
一旦数据写到缓存器中就把此数据写到服务员磁盘上，可靠性 高。
Cu1
机器1
Cu2
机器2
cu3
机器3
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第九章 分布式文件系统
9.2分布式文件系统中的命名
命名的实现技术
常用的命名实现技术有 ： 有结构的标识符。实现透明的命名需要提供文件名到 其位置的变换机制。 提示(hint)。这是用于位置变换的另一个方法。一个 提示是一份信息，能提高性能，如果它不正确也不会 引起任何语义上的副作用。 安装机制。为了创建一个全局名字结构而把远程文件 系统连接起来，通常使用安装机制。
长。
性能分布式文件系统比常规文件系统类似（有 时更好）的性能和可靠性
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第九章 分布式文件系统
9.1分布式文件系统的特点和基本要求
容错
为了处理暂时的通信错误，容错设计可以基于最多 一次性语义
无状态的服务器: 崩溃重启时不需恢复
安全性
身份验证，访问控制，安全通道
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第九章 分布式文件系统
9.2分布式文件系统中的命名
命名方案
分布式文件系统中名字透明和位置透明： 数据和位置分离为文件提供一个较好的抽象 名字透明给用户共享数据提供了一个简便方法 位置透明把命名结构从存储器结构和服务员见 的结构分开
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9.4 缓存
第九章 分布式文件系统
文件的远程访问方法
缓存方案的设计需要考虑的问题： 缓存的单位问题 存储部分文件的位置 如何决定各个顾客缓存中的数据是否一致
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第九章 分布式文件系统
9.4 缓存
缓存的粒度和地点
缓存的粒度：如果数据单元(即粒度)愈大，则下次访问 的数据在顾客方的本地找到的可能性愈大，但传送数 据的时间和一致性问题也增加了。反之，粒度太小， 通信的开销也随之增加。
缓存的地点在一个各自有主存和磁盘的客户-服务器系 统中，有四个地方可以用来存储文件或存储部分文件： 服务器磁盘、服务器主存、客户磁盘（如果可用的话） 或者客户主存。
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第九章 分布式文件系统
9.4 缓存
缓存的粒度和地点
存储所有文件最直接的地方是在服务器磁盘上，使用 磁盘缓存具有可靠性的优点。但是使用主存作缓存器 也有若干优点。首先，它可支持无盘工作站；其次， 从主存缓存器中访问数据要比从磁盘缓冲器中访问数 据要快；第三，服务员缓存器(用于加速磁盘输入输出 操作)是设在主存中，如果顾客缓存器也使用主存，就 可以构造一个单一的缓存机构，服务员和顾客均可使 用。两种缓存地点强调的功能不一样，主存缓存器主 要减少访问时间，磁盘缓存器主要提高可靠性和单个 机器的自治性。
方法 UNIX语义 会话语义 不可更改文件 事务处理
说明 对一个文件的任何操作于所有的进程都是及时可见的 在文件关闭之前，对文件的修改于其他进程是不可见的 不能进行更改，只是简单地共享和复制 所有改动以原子操作的方式（顺序）发生
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第九章 分布式文件系统
9.4 缓存
文件的远程访问方法
多个服务器上的文件。
分布式文件系统的顾客、服务员和存储设备分 散在各机器上，服务活动必须跨网完成。
存储设备不是单一的集中数据存储器。
分布式文件系统的具体配置和实现可以有很大 的不同，有的服务员运行在专用的服务器上， 有的机器既是服务员又是顾客。
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第九章 分布式文件系统
文件的远程访问方法有2种： 远程服务在远程服务方法中，顾客把访问请求传送给 服务员，服务员执行访问，结果回送给顾客。访问请 求被变换成对服务员的报文，服务员的回答也打包成 报文回送给顾客。 缓存如果请求的数据不在本地，则从服务员处取来那 些数据的复制件给顾客。通常取来的数据量比实际请 求的要多得多，例如整个文件或几个页面，所以随后 的访问可在顾客所在地的本地副本中进行。
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第九章 分布式文件系统
9.2分布式文件系统中的命名
命名Байду номын сангаас案
分布式文件系统中用于文件和目录命名的方 法有以下常见的3种：
主机名+文件本地名，如/machine/path，它能保证 唯一的系统范围内的名字
将远程文件目录附加到本地名字空间中 把所有个部分文件系统全部集成组合成一个在所有机
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第九章 分布式文件系统
9.3 共享语义
共享语义是评价分布式文件系统允许多个顾客共享文件 的重要标准。它说明分布式文件系统的这样一个特性，即 多个顾客同时访问共享文件的效果。特别是，这些语义应 当说明被顾客修改的数据何时可以被远程顾客看到。
在分布式系统中处理共享文件的四种方法
第九章 分布式文件系统
主讲：陈志刚 教授
第九章 分布式文件系统
9.1分布式文件系统的特点和基本要求
分布式文件系统的特点
为整个网络上的文件系统资源提供了一个逻辑树结构，用户可以
抛开文件的实际物理位置，仅通过一定的逻辑关系就可以查找和访问 网络的共享资源。用户能够像访问本地文件一样，访问分布在网络中
9.1分布式文件系统的特点和基本要求
分布式文件系统的基本要求
透明性
位置透明性：服务员和存储器的多重性和分散性对顾客透明。 移动透明性：用户意识不到资源的移动。 性能透明性：当服务负载在一定范围内变化时，客户程序可以
保持满意的性能。 扩展透明性：文件服务可以扩充，以满足负载和网络规模的增
器上看上去都一样的单个名字空间
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第九章 分布式文件系统
9.2分布式文件系统中的命名
命名的实现技术
常用的命名实现技术有 ：
路径名翻译。正文名字到底层标识符的变换典型地都 使用常规UNIX中的方法，即递归查找(recursive lookup)程序。
组成单元 服务员
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9.4 缓存
第九章 分布式文件系统
更新策略、缓存有效性检验和一致性
方法 直接写 延迟写 驱逐时写 周期性写 关闭时写
描述
一旦数据写到缓存器中就把此数据写到服务员磁盘上，可靠性 高。
Cu1
机器1
Cu2
机器2
cu3
机器3
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第九章 分布式文件系统
9.2分布式文件系统中的命名
命名的实现技术
常用的命名实现技术有 ： 有结构的标识符。实现透明的命名需要提供文件名到 其位置的变换机制。 提示(hint)。这是用于位置变换的另一个方法。一个 提示是一份信息，能提高性能，如果它不正确也不会 引起任何语义上的副作用。 安装机制。为了创建一个全局名字结构而把远程文件 系统连接起来，通常使用安装机制。
长。
性能分布式文件系统比常规文件系统类似（有 时更好）的性能和可靠性
2019/11/27
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第九章 分布式文件系统
9.1分布式文件系统的特点和基本要求
容错
为了处理暂时的通信错误，容错设计可以基于最多 一次性语义
无状态的服务器: 崩溃重启时不需恢复
安全性
身份验证，访问控制，安全通道