分布式文件系統(tǒng)

詞語解釋

分布式文件系統(tǒng)（Distributed File System，DFS）是一種分布式存儲系統(tǒng)，它可以將文件和數(shù)據(jù)分散在多臺服務器上，用戶可以通過網(wǎng)絡訪問這些文件和數(shù)據(jù)。DFS的核心思想是將大型文件分割成若干小塊，然后將這些小塊分散存儲在不同的服務器上，從而實現(xiàn)文件的分布式存儲。 DFS的優(yōu)點在于可以將文件分布存儲在多臺服務器上，從而提高了文件的可用性和可靠性。如果某臺服務器出現(xiàn)故障，其他服務器上的文件仍然可以正常訪問。此外，DFS還可以提高文件的存取效率，因為它可以將文件分布存儲在多臺服務器上，從而提高網(wǎng)絡帶寬的利用率。 DFS的應用非常廣泛，它可以用于存儲大型文件，如視頻、音頻、圖片等，也可以用于存儲數(shù)據(jù)庫文件，以及用于分布式計算的數(shù)據(jù)文件。此外，DFS還可以用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)備份和數(shù)據(jù)恢復，以及實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和數(shù)據(jù)同步。總之，DFS是一種非常有用的分布式存儲系統(tǒng)，它可以將文件分布存儲在多臺服務器上，從而提高文件的可用性和可靠性，同時還可以提高網(wǎng)絡帶寬的利用率。

   分布式文件系統(tǒng) Distributed File Systems
　　分布式文件系統(tǒng)的設計基于客戶機/服務器模式。一個典型的網(wǎng)絡可能包括多個供多用戶訪問的服務器。另外，對等特性允許一些系統(tǒng)扮演客戶機和服務器的雙重角色。例如，用戶可以“發(fā)表”一個允許其他客戶機訪問的目錄，一旦被訪問，這個目錄對客戶機來說就象使用本地驅(qū)動器一樣，下面是三個基本的分布式文件系統(tǒng)。
　　網(wǎng)絡文件系統(tǒng)(NFS) 最早由Sun微系統(tǒng)公司作為TCP/IP網(wǎng)上的文件共享系統(tǒng)開發(fā)。Sun公司估計現(xiàn)在大約有超過310萬個系統(tǒng)在運行NFS，大到大型計算機、小至PC機，其中至少有80%的系統(tǒng)是非Sun平臺。
　　Andrew文件系統(tǒng)(AFS) 結(jié)構與NFS相似，由卡內(nèi)基·梅隆大學信息技術中心(ITC)開發(fā)、現(xiàn)由前ITC職員組成的Transarc公司負責開發(fā)和銷售。AFS較NFS有所增強。
　　分布式文件系統(tǒng)(DFS) 是AFS的一個版本，作為開放軟件基金會(OSF)的分布式計算環(huán)境(DCE)中的文件系統(tǒng)部分。
　　如果文件的訪問僅限于一個用戶，那么分布式文件系統(tǒng)就很容易實現(xiàn)。可惜的是，在許多網(wǎng)絡環(huán)境中這種限制是不現(xiàn)實的，必須采取并發(fā)控制來實現(xiàn)文件的多用戶訪問，表現(xiàn)為如下幾個形式：
　　只讀共享任何客戶機只能訪問文件，而不能修改它，這實現(xiàn)起來很簡單。
　　受控寫操作采用這種方法，可有多個用戶打開一個文件，但只有一個用戶進行寫修改。而該用戶所作的修改并不一定出現(xiàn)在其它已打開此文件的用戶的屏幕上。
　　并發(fā)寫操作這種方法允許多個用戶同時讀寫一個文件。但這需要操作系統(tǒng)作大量的監(jiān)控工作以防止文件重寫，并保證用戶能夠看到最新信息。這種方法即使實現(xiàn)得很好，許多環(huán)境中的處理要求和網(wǎng)絡通信量也可能使它變得不可接受。
　　NFS和AFS的區(qū)別在于對并發(fā)寫操作的處理方法上。當一個客戶機向服務器請求一個文件(或數(shù)據(jù)庫記錄)，文件被放在客戶工作站的高速緩存中，若另一個用戶也請求同一文件，則它也會被放入那個客戶工作站的高速緩存中。當兩個客戶都對文件進行修改時，從技術上而言就存在著該文件的三個版本(每個客戶機一個，再加上服務器上的一個)。有兩種方法可以在這些版本之間保持同步：
　　無狀態(tài)系統(tǒng) 在這個系統(tǒng)中，服務器并不保存其客戶機正在緩存的文件的信息。因此，客戶機必須協(xié)同服務器定期檢查是否有其他客戶改變了自己正在緩存的文件。這種方法在大的環(huán)境中會產(chǎn)生額外的LAN通信開銷，但對小型LAN來說，這是一種令人滿意的方法。NFS就是個無狀態(tài)系統(tǒng)。
　　回呼(Callback)系統(tǒng) 在這種方法中，服務器記錄它的那些客戶機的所作所為，并保留它們正在緩存的文件信息。服務器在一個客戶機改變了一個文件時使用一種叫回叫應答(ca11backpromise)的技術通知其它客戶機。這種方法減少了大量網(wǎng)絡通信。AFS(及OSFDCE的DFS)就是回叫系統(tǒng)�？蛻魴C改變文件時，持有這些文件拷貝的其它客戶機就被回叫并通知這些改變。
　　無狀態(tài)操作在運行性能上有其長處，但AFS通過保證不會被回叫應答充斥也達到了這一點。方法是在一定時間后取消回叫�？蛻魴C檢查回叫應答中的時間期限以保證回叫應答是當前有效的�；亟袘鸬牧硪粋€有趣的特征是向用戶保證了文件的當前有效性。換句話說，若一個被緩存的文件有一個回叫應答，則客戶機就認為文件是當前有效的，除非服務器呼叫指出服務器上的該文件已改變了。
　　Network File System(NFS)網(wǎng)絡文件系統(tǒng)(NFS)
　　NFS是個分布式的客戶機/服務器文件系統(tǒng)。NFS的實質(zhì)在于用戶間計算機的共享。用戶可以聯(lián)結(jié)到共享計算機并象訪問本地硬盤一樣訪問共享計算機上的文件。管理員可以建立遠程系統(tǒng)上文件的訪問，以至于用戶感覺不到他們是在訪問遠程文件。
　　NFS是個到處可用和廣泛實現(xiàn)的開放式系統(tǒng)。

   下面是NFS最初的設計目標：
　　允許用戶象訪問本地文件一樣訪問其他系統(tǒng)上的文件。提供對無盤工作站的支持以降低網(wǎng)絡開銷。
　　簡化應用程序?qū)︖h程文件的訪問使得不需要因訪問這些文件而調(diào)用特殊的過程。
　　使用一次一個服務請求以使系統(tǒng)能從已崩潰的服務器或工作站上恢復。
　　采用安全措施保護文件免遭偷竊與破壞。
　　使NFS協(xié)議可移植和簡單，以便它們能在許多不同計算機上實現(xiàn)，包括低檔的PC機。
　　大型計算機、小型計算機和文件服務器運行NFS時，都為多個用戶提供了一個文件存儲區(qū)。工作站只需要運行TCP/IP協(xié)議來訪問這些系統(tǒng)和位于NFS存儲區(qū)內(nèi)的文件。工作站上的NFS通常由TCP/IP軟件支持。對DOS用戶，一個遠程NFS文件存儲區(qū)看起來是另一個磁盤驅(qū)動器盤符。對Macintosh用戶，遠程NFS文件存儲區(qū)就是一個圖標。

　　NFS的客戶機和服務器部分的功能如下：
　　服務器目錄共享服務器廣播或通知正在共享的目錄，一個共享目錄通常叫做出版或出口目錄。有關共享目錄和誰可訪問它們的信息放在一個文件中，由操作系統(tǒng)啟動時讀取。
　　客戶機訪問在共享目錄上建立一種鏈接和訪問文件的過程叫做裝聯(lián)(mounting)，用戶將網(wǎng)絡用作一條通信鏈路來訪問遠程文件系統(tǒng)。
　　NFS的一個重要組成是虛擬文件系統(tǒng)(VFS)，它是應用程序與低層文件系統(tǒng)間的接口。

   VFS提供的一些操作如下：
　　close文件關閉操作
　　create 文件生成操作
　　fsync將改變保存到文件中
　　getattr 取文件屬性
　　link 用另一個名字訪問一個文件
　　lookup 讀目錄項
　　mkdir建立新目錄
　　open 文件打開操作
　　rdwr 文件讀寫操作
　　remove 刪除一個文件
　　rename 文件改名
　　rmdir刪除一目錄
　　setattr 設置文件屬性
　　Andrew File System(AFS)Andrew文件系統(tǒng)(AFS)
　　AFS是專門為在大型分布式環(huán)境中提供可靠的文件服務而設計的。它通過基于單元的結(jié)構生成一種可管理的分布式環(huán)境。一個單元是某個獨立區(qū)域中文件服務器和客戶機系統(tǒng)的集合，這個獨立區(qū)域由特定的機構管理。通常代表一個組織的計算資源。用戶可以和同一單元中其他用戶方便地共享信息，他們也可以和其他單元內(nèi)的用戶共享信息，這取決于那些單元中的機構所授予的訪問權限。
　　AFS服務器運行下列進程：
　　文件服務器進程這個進程響應客戶工作站對文件服務的請求，維護目錄結(jié)構，監(jiān)控文件和目錄狀態(tài)信息，檢查用戶的訪問。
　　基本監(jiān)察(BOS)服務器進程這個進程運行于有BOS設定的服務器。它監(jiān)控和管理運行其他服務的進程并可自動重啟服務器進程，而不需人工幫助。
　　卷宗服務器進程此進程處理與卷宗有關的文件系統(tǒng)操作，如卷宗生成、移動、復制、備份和恢復。
　　卷宗定位服務器進程該進程提供了對文件卷宗的位置透明性。即使卷宗被移動了，用戶也能訪問它而不需要知道卷宗移動了。
　　鑒別服務器進程此進程通過授權和相互鑒別提供網(wǎng)絡安全性。用一個“鑒別服務器”維護一個存有口令和加密密鑰的鑒別數(shù)據(jù)庫，此系統(tǒng)是基于Kerberos的。
　　保護服務器進程此進程基于一個保護數(shù)據(jù)庫中的訪問信息，使用戶和組獲得對文件服務的訪問權。
　　更新服務器進程此進程將AFS的更新和任何配置文件傳播到所有AFS服務器。
　　AFS還配有一套用于差錯處理，系統(tǒng)備份和AFS分布式文件系統(tǒng)管理的實用工具程序。例如，SCOUT定期探查和收集AFS文件服務器的信息。信息在給定格式的屏幕上提供給管理員。設置多種閾值向管理者報告一些將發(fā)生的問題，如磁盤空間將用完等。另一個工具是USS，可創(chuàng)建基于帶有字段常量模板的用戶帳戶。Ubik提供數(shù)據(jù)庫復制和同步服務。一個復制的數(shù)據(jù)庫是一個其信息放于多個位置的系統(tǒng)以便于本地用戶更方便地訪問這些數(shù)據(jù)信息。同步機制保證所有數(shù)據(jù)庫的信息是一致的。

相關名詞[編輯本段]
　　相關條目：Distributed Computing分布式計算；Distributed Computing Environment，OSF 開放軟件基金會(OSF)的分布式計算環(huán)境；Distributed Database分布式數(shù)據(jù)庫；File Systems in the Network Environment 網(wǎng)絡環(huán)境中的文件系統(tǒng)。

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