Операційні системи. Розподілені файлові системи

Сентябрь 7, 2022

Главная
Алгебра
Операційні системи. Розподілені файлові системи

Содержание

2. Лекція 15 План лекції
3. Лекція 15 Функції розподілених файлових систем Функції розподілених файлових систем такі ж, як і в централізованих
4. Лекція 15 Файл-сервери Файлова система підтримується файл-серверами Файл-сервери: перехоплюють запити на зчитування або записування перевіряють їх
5. Лекція 15 Файловий сервіс vs файловий сервер Файловий сервіс – опис функцій, які файлова система пропонує
6. Лекція 15 Файловий сервіс vs файловий сервер Файловий сервер – це процес, що виконується на окремій
7. Лекція 15 Інтерфейс файлового сервісу Перше питання – як інтерпретувати файл (як послідовність байт або записів)
8. Лекція 15 Модель завантаження-вивантаження Реалізовані зчитування і записування файлу цілком Схема оброблення Зчитування файлу з сервера
9. Лекція 15 Модель віддаленого доступу Операції над файлами: Відкриття й закриття файлів Зчитування й записування частин
10. Лекція 15 Сервіс каталогів Призначення сервісу – пошук файлу у розподіленій системі Найголовніший принцип – забезпечення
11. Лекція 15 Копії файлу У централізованих системах існують унікальні імена файлів У розподілених системах може бути,
12. Лекція 15 Проблема спільного користування файлами Необхідно точно визначити семантику зчитування і записування Семантика UNIX Сесійна
13. Лекція 15 Семантика UNIX Якщо операція зчитування здійснюється після операції записування, то зчитують вже оновлений файл
14. Лекція 15 Сесійна семантика Зміни у файлі видимі лише тому процесу, що відкрив цей файл для
15. Лекція 15 Структура файлової системи Розподіл серверної і клієнтської частин між машинами Структуризація сервісів файлів і
16. Лекція 15 Розподіл серверної і клієнтської частин між машинами: варіанти Немає жодної різниці між клієнтом і
17. Лекція 15 Структуризація сервісів файлів і каталогів: варіанти 2 сервіси на одному сервері Різні машини Цей
18. Лекція 15 Зберігання на серверах інформації про клієнтів Не зберігати (stateless) Зберігати (statefull) Statefull сервер пам’ятає,
19. Лекція 15 Переваги statefull і stateless серверів Stateless Відмовостійкість Не потрібні виклики OPEN/CLOSE Менше пам’яті сервера
20. Лекція 15 Кешування Диск сервера ? пам’ять сервера ? пам’ять клієнта ? диск клієнта Кешування на
21. Лекція 15 Рішення проблеми узгодження Алгоритм наскрізного записування Під час модифікації даних у кеші нове значення
22. Лекція 15 Реплікація Система оперує кількома копіями файлів, причому кожна копія знаходиться на окремому сервері Переваги:
23. Лекція 15 Способи досягнення прозорості реплікації Програміст, що створює прикладну програму, сам керує реплікацією Під час
25. Скачать презентацию

Слайд 2

Лекція 15
План лекції

Слайд 3

Лекція 15
Функції розподілених файлових систем
Функції розподілених файлових систем такі ж, як

і в централізованих системах
Зберігання програм і даних
Надання доступу до них

Слайд 4

Лекція 15
Файл-сервери
Файлова система підтримується файл-серверами
Файл-сервери:
перехоплюють запити на зчитування або записування
перевіряють їх
виконують

їх
відповідь надсилають відправнику запиту
Зазвичай файл-сервери мають ієрархічні файлові системи
Клієнти (робочі станції) можуть монтувати ці файлові системи до своїх локальних файлових систем

Слайд 5

Лекція 15
Файловий сервіс vs файловий сервер
Файловий сервіс – опис функцій, які

файлова система пропонує користувачам
Примітиви, що існують
Їхні параметри
Функції, що вони виконують
Фактично файловий сервіс – це інтерфейс файлової системи з клієнтами
Тобто, з точки зору користувача описано, що можна зробити, але не описано, як це реалізовано

Слайд 6

Лекція 15
Файловий сервіс vs файловий сервер
Файловий сервер – це процес, що

виконується на окремій машині і забезпечує реалізацію файлового сервісу
У добре організованій розподіленій системі користувачі не знають кількості файлових серверів і їхнього місцезнаходження
Сервіс прозорий
Зазвичай файловий сервер – це просто процес (режиму користувача або ядра)
У системі можуть бути присутніми кілька файлових серверів, що реалізують різні функції
Наприклад, файлові сервіси Windows і Unix

Слайд 7

Лекція 15
Інтерфейс файлового сервісу
Перше питання – як інтерпретувати файл (як послідовність

байт або записів)
У сучасних розподілених системах, як і в централізованих, - неінтерпретована послідовність байтів
Атрибути файлу
Ім'я, розмір, дати, ідентифікатор власника
Можливість модифікації файлу
У більшості систем, але не в усіх!
Інший варіант – незмінні файли
Реалізують лише дві операції – створити файл і прочитати файл
Легше реалізувати кешування і реплікацію файлу
Два типи файлового сервісу
Модель завантаження-вивантаження
Модель віддаленого доступу

Слайд 8

Лекція 15
Модель завантаження-вивантаження
Реалізовані зчитування і записування файлу цілком
Схема оброблення
Зчитування файлу з

сервера на машину клієнта
Оброблення файлу на машині клієнта
Записування оновленого файлу на сервер
Переваги
Концептуальна простота
Добре працює, коли потрібна робота з цілим файлом
Недоліки
Високі вимоги до дисків клієнтів
Неефективно, коли потрібна лише мала частина файлу

Слайд 9

Лекція 15
Модель віддаленого доступу
Операції над файлами:
Відкриття й закриття файлів
Зчитування й записування

частин файлу
Позиціонування у файлі
Перевірка і зміна атрибутів файлу
Уся файлова система виконується на серверах

Слайд 10

Лекція 15
Сервіс каталогів
Призначення сервісу – пошук файлу у розподіленій системі
Найголовніший принцип

– забезпечення прозорості
Прозорість розміщення
Імена файлів не дають можливості з'ясувати, де розміщено файл
Наприклад, /server1/dir1/dir2/x – невідомо, де знаходиться сервер
Якщо перенести server1 з одної машини на іншу, система збереже працездатність
Незалежність від розміщення
Ім’я файлу не містить у явному вигляді посилання на будь-який сервер
Система може автоматично перенести файл з одного сервера на інший
Якщо файлова система базується на принципі віддаленого монтування – вона не забезпечує незалежності від розміщення

Слайд 11

Лекція 15
Копії файлу
У централізованих системах існують унікальні імена файлів
У розподілених системах

може бути, що унікальне ім’я відповідає кільком копіям файлу
Це підвищує відмовостійкість за рахунок надлишковості

Слайд 12

Лекція 15
Проблема спільного користування файлами
Необхідно точно визначити семантику зчитування і записування
Семантика

UNIX
Сесійна семантика
Незмінні файли
Неподільні транзакції

Слайд 13

Лекція 15
Семантика UNIX
Якщо операція зчитування здійснюється після операції записування, то зчитують

вже оновлений файл
Якщо було дві операції записування, то зчитується результат останньої операції
У централізованій системі легко і зрозуміти, і реалізувати
У розподіленій системі можна реалізувати лише якщо є лише один файл-сервер і клієнт не кешує файли
Продуктивність значно знижується
Іноді дозволяють клієнтам кешувати файли, але усі зміни одразу надсилають серверу
Це неефективно

Слайд 14

Лекція 15
Сесійна семантика
Зміни у файлі видимі лише тому процесу, що відкрив

цей файл для модифікації
Усі інші бачать зміни у файлі лише після його закриття
Існує проблема одночасного використання файлу двома і більше клієнтами
Варіант 1 – остаточним є файл, який був закритий останнім
Варіант 2 – будь-який з відкритих файлів (простіше реалізувати)

Слайд 15

Лекція 15
Структура файлової системи
Розподіл серверної і клієнтської частин між машинами
Структуризація сервісів

файлів і каталогів
Зберігання на серверах інформації про клієнтів

Слайд 16

Лекція 15
Розподіл серверної і клієнтської частин між машинами: варіанти
Немає жодної різниці

між клієнтом і сервером
На усіх машинах – одне й те саме базове програмне забезпечення
Приклад – NFS
Файл-сервер – програма режиму користувача
Система може бути сконфігурована як клієнт, як сервер, як клієнт і сервер одночасно
Клієнт і сервер – принципово різні машини як у термінах апаратури, так і у термінах програмного забезпечення

Слайд 17

Лекція 15
Структуризація сервісів файлів і каталогів: варіанти
2 сервіси на одному сервері
Різні

машини
Цей варіант більш гнучкий
Крім того, таким чином можна досягти спрощення ПЗ
Недолік – збільшення інтенсивності мережного обміну

Слайд 18

Лекція 15
Зберігання на серверах інформації про клієнтів
Не зберігати (stateless)
Зберігати (statefull)
Statefull сервер

пам’ятає, які файли відкрив кожний користувач, положення покажчиків, тощо
У разі відмови сервера таблиці втрачаються

Слайд 19

Лекція 15
Переваги statefull і stateless серверів
Stateless
Відмовостійкість
Не потрібні виклики OPEN/CLOSE
Менше пам’яті сервера

витрачається
Немає обмежень на число відкритих файлів
Відмова клієнта не створює проблем для сервера

Statefull
Коротші повідомлення під час запитів
Краща продуктивність
Можливе зчитування з випередженням
Легше досягти ідемпотентності
Можливе блокування файлів

Слайд 20

Лекція 15
Кешування
Диск сервера ? пам’ять сервера ? пам’ять клієнта ? диск

клієнта
Кешування на сервері
Якими одиницями оперує кеш
Цілі файли – ефективніше зберігання на диску (менше число обмінів)
Дискові блоки – ефективніше використання пам’яті кешу і дискового простору
Правило заміни даних у кеші
Наприклад, алгоритм LRU (Last Recently Used)
Кешування на сервері легко реалізується і прозоро для клієнта
Кешування на боці клієнта
Позбавляє від зайвого трафіку
Породжує безліч проблем!

Слайд 21

Лекція 15
Рішення проблеми узгодження
Алгоритм наскрізного записування
Під час модифікації даних у кеші

нове значення негайно надсилається серверу
Недолік – інтенсивність мережного обміну зменшується лише при зчитуванні
Відкладене записування
Клієнт помічає, що файл вже змінений
Приблизно один раз за 30 секунд усі зміни збираються разом і надсилаються
Записування-по-закриттю
Сесійна семантика
Алгоритм централізованого керування
Семантика UNIX
Передбачає statefull – підхід
Якщо файл вже кимось відкритий, його не можна відкрити для записування

Слайд 22

Лекція 15
Реплікація
Система оперує кількома копіями файлів, причому кожна копія знаходиться на

окремому сервері
Переваги:
Підвищення надійності
Розподіл навантаження між кількома серверами

Слайд 23

Лекція 15
Способи досягнення прозорості реплікації
Програміст, що створює прикладну програму, сам керує

реплікацією
Під час створення файлу автоматично створюються його копії
Наприклад,
/machine1/usr/ast/xyz – основний файл
/machine2/usr/ast/xyz і
/machine3/usr/ast/xyz – його копії (записують одночасно)
Для розподілених систем такий підхід не рекомендують!
“Ледаща” реплікація
Спочатку записують файл, а потім роблять його копії
Групові зв’язки
Визначені групи
Файл записують у групу, а система автоматично (одночасно) створює його копії

Операційні системи. Розподілені файлові системи

Содержание

Лекція 15План лекції

Лекція 15Функції розподілених файлових системФункції розподілених файлових систем такі ж, як

Лекція 15Файл-сервериФайлова система підтримується файл-серверамиФайл-сервери:перехоплюють запити на зчитування або записуванняперевіряють їхвиконують

Лекція 15Файловий сервіс vs файловий серверФайловий сервіс – опис функцій, які

Лекція 15Файловий сервіс vs файловий серверФайловий сервер – це процес, що

Лекція 15Інтерфейс файлового сервісуПерше питання – як інтерпретувати файл (як послідовність

Лекція 15Модель завантаження-вивантаженняРеалізовані зчитування і записування файлу цілкомСхема обробленняЗчитування файлу з

Лекція 15Модель віддаленого доступуОперації над файлами:Відкриття й закриття файлівЗчитування й записування

Лекція 15Сервіс каталогівПризначення сервісу – пошук файлу у розподіленій системіНайголовніший принцип

Лекція 15Копії файлуУ централізованих системах існують унікальні імена файлівУ розподілених системах

Лекція 15Проблема спільного користування файламиНеобхідно точно визначити семантику зчитування і записуванняСемантика

Лекція 15Семантика UNIXЯкщо операція зчитування здійснюється після операції записування, то зчитують

Лекція 15Сесійна семантикаЗміни у файлі видимі лише тому процесу, що відкрив

Лекція 15Структура файлової системиРозподіл серверної і клієнтської частин між машинамиСтруктуризація сервісів

Лекція 15Розподіл серверної і клієнтської частин між машинами: варіантиНемає жодної різниці

Лекція 15Структуризація сервісів файлів і каталогів: варіанти2 сервіси на одному серверіРізні

Лекція 15Зберігання на серверах інформації про клієнтівНе зберігати (stateless)Зберігати (statefull)Statefull сервер

Лекція 15Переваги statefull і stateless серверівStatelessВідмовостійкістьНе потрібні виклики OPEN/CLOSEМенше пам’яті сервера

Лекція 15КешуванняДиск сервера ? пам’ять сервера ? пам’ять клієнта ? диск

Лекція 15Рішення проблеми узгодженняАлгоритм наскрізного записуванняПід час модифікації даних у кеші

Лекція 15РеплікаціяСистема оперує кількома копіями файлів, причому кожна копія знаходиться на

Лекція 15Способи досягнення прозорості реплікаціїПрограміст, що створює прикладну програму, сам керує

Похожие презентации