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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
Cu1
机器1
Байду номын сангаас
Cu2
机器2
cu3
机器3
2019/11/27
中南大学
7
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。
2019/11/27
中南大学
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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
2019/11/27
中南大学
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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。
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
器上看上去都一样的单个名字空间
2019/11/27
中南大学
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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
2019/11/27
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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
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。
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
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第九章 分布式文件系统
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
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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。
2019/11/27
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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
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
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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
2019/11/27
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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。
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
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
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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。
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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。
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
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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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
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。
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
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。
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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
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
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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
2019/11/27
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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。
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
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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