Кэширование в распределенных системах. Организация и управление кэшированием.
Может производиться на стороне сервера или на стороне клиента.
На стороне сервера файл кэшируется в его памяти. //Практически всегда реализуется
Кэширование на стороне клиента – в памяти клиента.
Модели:
1. Кэширование внутри каждого процесса.
У
правляется
с помощью библиотеки системных вызовов.
После завершения процесса все модифицированные файлы записываются на заданный сервер.
Используется, если процессор часто открывает/закрывает одни и те же файлы.
2. Кэширование в ядре.
Во всех случая, даже при попадании в КЕШ требуется выполнять системные вызовы, но файлы остаются в КЭШ и после завершения процессов.
3. Использование КЭШ-менеджеров
Это процесс пользовательского уровня, освобождающий ядро от кода файловой системы. В системах с виртуальной памятью страница КЭШ-менеджера фиксируется от вытеснения на диск из-за скорости обработки.
Алгоритмы управления кэшированием:
Сквозная запись – когда кэшируемый элемент изменяется, все изменения немедленно отправляются на сервер.
Отложенная запись – при модификации клиент помечает, что файл изменен. Все изменения отправляются на сервер вместе раз в определенный промежуток времени.
Запись по закрытию – удовлетворяет сессионной семантике.
Централизованное управление – файл может быть открыт для чтения сколько угодно раз, но только 1 раз для записи.
Репликация в распределенных системах.
Репликация - это асинхронный перенос изменения данных исходной файловой системы в системы других узлов распределенной сети.
Если система производит репликацию без вмешательства пользователя – она называется репликационно прозрачной.
Способы репликации:
1.Точная репликация файлов.
Процесс, создающий файл, сам создаёт копии на других серверах.
2.Ленивая репликация файлов – создается одна копия на выбранном сервере, который автоматически позднее реплицирует её на другие.
3.Групповая репликация – при создании файла адресуются не один сервер, а группа. Все копии создаются одновременно.
Алгоритмы изменения реплицированных файлов
Репликация первой копии – требует чтобы один сервер был выделен как первичный. Остальные являются вторичными. Когда реплицированный файл модифицируется, изменения вносятся на первичный сервер, затем им рассылаются на вторичные. Из-за отказа первичного сервера он может не успеть оповестить об изменениях вторичные, поэтому перед модификацией первичной копии все изменения записываются в журнал. Основной недостаток – низкая надёжность
Голосование – если есть N копий файла, то изменения вносятся в любые W копий с отслеживанием версий. При запросе на чтение он отправляется к любым R узлам при том, что в системе должно выполняться правило W+R>N. Существует модификация этого алгоритма, «голосование с приведением». Используется в системах, где операция чтения встречается гораздо чаще, чем операции записи, R – небольшое, W – близкое к N. При этом выход из строя нескольких серверов может привести к отсутствию кворумов (необходимого количества). Для каждого отказавшего или отключенного сервера в этом случае создается фиктивный сервер без дисков, который не участвует в кворуме чтения, но может участвовать в кворуме записи. Запись считается успешной, если хотя бы один сервер был настоящим. Когда отказавший сервер перезапускается, он создает запрос на чтение, чтобы обнаружить и скопировать себе последнюю версию реплицированного файла.