60. Распределённые фс. Семантика разделения файлов. Вопросы разработки структуры фс.

В распределенной системе функцией ФС так же является хранение программ и данных и предоставление доступа к ним по мере необходимости. Файловая система поддерживается одной или более машинами, называемыми файл-серверами. Файл-серверы перехватывают запросы на чтение или запись файлов, поступающие от других машин – клиентов. Каждый посланный запрос проверяется и выполняется, а ответ отсылается обратно. Файл-серверы обычно содержат иерархические файловые системы, каждая из которых имеет корневой каталог и каталоги более низких уровней. Рабочая станция может подсоединять и монтировать эти файловые системы к своим локальным файловым системам. При этом монтируемые файловые системы остаются на серверах.

Семантика разделения файлов

1) Семантика UNIX. Каждая операция над файлом немедленно становится видимой для всех процессов. В распределённой системе д.б. лишь один файловый сервер, и клиенты не кэшируют файлы. Для этого все операции чтения и записи направляются на файловый сервер, который обрабатывает их строго последовательно. Зачастую это оказывается неэффективным. Эта проблема иногда решается разрешением клиентам обрабатывать локальные копии часто используемых файлов в своих личных кэшах.

2) Сессионная семантика. Изменения не видны до тех пор, пока файл не закрывается. При использовании сессионной семантики возникает проблема одновременного использования одного и того же файла двумя или более клиентами. Одним из решений этой проблемы является принятие правила, в соответствии с которым окончательным является тот вариант, который был закрыт последним.

3) Неизменяемые файлы. Модификации невозможны, разделение файлов и репликация упрощаются. Тогда для изменения файла остается только возможность создать полностью новый файл и поместить его в каталог под именем старого файла.

4) Транзакции. Все изменения делаются по принципу "все или ничего".

Вопросы разработки структуры ФС

1) Вопрос о распределении серверной и клиентской частей между машинами.

2) Структуризация сервиса файлов и каталогов.

3) Вопрос хранения на серверах информации о состоянии клиентов. Две точки зрения:

– Сервер не должен хранить такую информацию. Другими словами, когда клиент посылает запрос на сервер, сервер его выполняет, отсылает ответ, а затем удаляет из своих внутренних таблиц всю информацию о запросе. Между запросами на сервере не хранится никакой текущей информации о состоянии клиента.

Плюсы: такие серверы отказоустойчивы, меньше памяти расходуется на таблицы, нет ограничений на число открытых файлов, отказ клиента не создаёт проблем для сервера.

– Сервер должен хранить такую информацию.

Плюсы:

более короткие сообщения при запросах;

лучше производительность;

возможно опережающее чтение;

легче достичь идемпотентности;

возможна блокировка файлов.

61. Распределённые фс. Кэширование. Репликация

В распределенной системе функцией ФС так же является хранение программ и данных и предоставление доступа к ним по мере необходимости. Файловая система поддерживается одной или более машинами, называемыми файл-серверами. Файл-серверы перехватывают запросы на чтение или запись файлов, поступающие от других машин – клиентов. Каждый посланный запрос проверяется и выполняется, а ответ отсылается обратно. Файл-серверы обычно содержат иерархические файловые системы, каждая из которых имеет корневой каталог и каталоги более низких уровней. Рабочая станция может подсоединять и монтировать эти файловые системы к своим локальным файловым системам. При этом монтируемые файловые системы остаются на серверах.

Кэширование

Наиболее подходящим местом для хранения всех файлов является диск сервера. Проблемой при его использовании является производительность.

Значительное её увеличение может быть достигнуто за счет кэширования файлов в памяти сервера. Требуются алгоритмы для определения, какие файлы или их части следует хранить в кэш-памяти.

Кэш-память на сервере легко реализуется. Так как сервер может синхронизировать работу памяти и диска, с точки зрения клиентов существует только одна копия каждого файла, так что проблема согласования не возникает.

Для избавления от обмена по сети применяется кэширование на стороне клиента.

При его проектировании имеется три возможности размещения кэша.

1) Непосредственно внутри адресного пространства каждого пользовательского процесса.

2) Внутри ядра.

3) Третьим вариантом организации кэша является создание отдельного процесса пользовательского уровня - кэш-менеджера.

Кэширование на стороне клиента вносит в систему проблему несогласованности данных.

Для решения этой проблемы вводятся различные алгоритмы управления кэшированием.