Robot 於 2006年11月3日 (五) 17:12

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【名稱】：分佈式檔案系統 Distributed File Systems

【解釋】：　　分佈式檔案系統的設計基於客戶機/服務器模式。一個典型的網路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扮演客戶機和服務器的雙重角色。例如，用戶可以“發表”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動器一樣，下面是三個基本的分佈式檔案系統。

　　　　　　　網路檔案系統(NFS) 最早由Sun微系統公司作為TCP/IP網上的檔案共享系統開發。Sun公司估計現在大約有超過310萬個系統在運行NFS，大到大型計算機、小至PC機，其中至少有80%的系統是非Sun平臺。

　　　　　　　Andrew檔案系統(AFS) 結構與NFS相似，由卡內基·梅隆大學信息技術中心(ITC)開發、現由前ITC職員組成的Transarc公司負責開發和銷售。AFS較NFS有所增強。

　　　　　　　分佈式檔案系統(DFS) 是AFS的一個版本，作為開放軟件基金會(OSF)的分佈式計算環境(DCE)中的檔案系統部分。

　　　　　　　如果檔案的訪問僅限於一個用戶，那麼分佈式檔案系統就很容易實現。可惜的是，在許多網路環境中這種限制是不現實的，必須採取併發控制來實現檔案的多用戶訪問，表現為如下幾個形式：

　　　　　　　只讀共享任何客戶機只能訪問檔案，而不能修改它，這實現起來很簡單。

　　　　　　　受控寫操作採用這種方法，可有多個用戶打開一個檔案，但只有一個用戶進行寫修改。而該用戶所作的修改並不一定出現在其它已打開此檔案的用戶的屏幕上。

　　　　　　　併發寫操作這種方法允許多個用戶同時讀寫一個檔案。但這需要操作系統作大量的監控工作以防止檔案重寫，並保證用戶能夠看到最新信息。這種方法即使實現得很好，許多環境中的處理要求和網路通信量也可能使它變得不可接受。

　　　　　　　NFS和AFS的區別在於對併發寫操作的處理方法上。當一個客戶機向服務器請求一個檔案(或數據庫記錄)，檔案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檔案，則它也會被放入那個客戶工作站的高速緩存中。當兩個客戶都對檔案進行修改時，從技術上而言就存在著該檔案的三個版本(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：

　　　　　　　無狀態系統在這個系統中，服務器並不保存其客戶機正在緩存的檔案的信息。因此，客戶機必須協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檔案。這種方法在大的環境中會產生額外的LAN通信開銷，但對小型LAN來說，這是一種令人滿意的方法。NFS就是個無狀態系統。

　　　　　　　回呼(Callback)系統在這種方法中，服務器記錄它的那些客戶機的所作所為，並保留它們正在緩存的檔案信息。服務器在一個客戶機改變了一個檔案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路通信。AFS(及OSFDCE的DFS)就是回叫系統。客戶機改變檔案時，持有這些檔案拷貝的其它客戶機就被回叫並通知這些改變。

　　　　　　　無狀態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。方法是在一定時間後取消回叫。客戶機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。回叫應答的另一個有趣的特徵是向用戶保證了檔案的當前有效性。換句話說，若一個被緩存的檔案有一個回叫應答，則客戶機就認為檔案是當前有效的，除非服務器呼叫指出服務器上的該檔案已改變了。

　　　　　　　Network File System(NFS)網路檔案系統(NFS)

　　　　　　　NFS是個分佈式的客戶機/服務器檔案系統。NFS的實質在於用戶間計算機的共享。用戶可以聯結到共享計算機並象訪問本地硬盤一樣訪問共享計算機上的檔案。管理員可以建立遠程系統上檔案的訪問，以至於用戶感覺不到他們是在訪問遠程檔案。

　　　　　　　NFS是個到處可用和廣泛實現的開放式系統。下麵是NFS最初的設計目標：

　　　　　　　允許用戶象訪問本地檔案一樣訪問其他系統上的檔案。提供對無盤工作站的支持以降低網路開銷。

　　　　　　　簡化應用程式對遠程檔案的訪問使得不需要因訪問這些檔案而調用特殊的過程。

　　　　　　　使用一次一個服務請求以使系統能從已崩潰的服務器或工作站上恢復。

　　　　　　　採用安全措施保護檔案免遭偷竊與破壞。

　　　　　　　使NFS協議可移植和簡單，以便它們能在許多不同計算機上實現，包括低檔的PC機。

　　　　　　　大型計算機、小型計算機和檔案服務器運行NFS時，都為多個用戶提供了一個檔案存儲區。工作站只需要運行TCP/IP協議來訪問這些系統和位於NFS存儲區內的檔案。工作站上的NFS通常由TCP/IP軟件支持。對DOS用戶，一個遠程NFS檔案存儲區看起來是另一個磁盤驅動器盤符。對Macintosh用戶，遠程NFS檔案存儲區就是一個圖標。

　　　　　　　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檔案中，由操作系統啟動時讀取。

　　　　　　　客戶機訪問在共享目錄上建立一種鏈接和訪問檔案的過程叫做裝聯(mounting)，用戶將網路用作一條通信鏈路來訪問遠程檔案系統。

　　　　　　　NFS的一個重要組成是虛擬檔案系統(VFS)，它是應用程式與低層檔案系統間的接口。VFS提供的一些操作如下：

　　　　　　　close檔案關閉操作

　　　　　　　create 檔案生成操作

　　　　　　　fsync將改變保存到檔案中

　　　　　　　getattr 取檔案屬性

　　　　　　　link 用另一個名字訪問一個檔案

　　　　　　　lookup 讀目錄項

　　　　　　　mkdir建立新目錄

　　　　　　　open 檔案打開操作

　　　　　　　rdwr 檔案讀寫操作

　　　　　　　remove 刪除一個檔案

　　　　　　　rename 檔案改名

　　　　　　　rmdir刪除一目錄

　　　　　　　setattr 設置檔案屬性

　　　　　　　Andrew File System(AFS)Andrew檔案系統(AFS)

　　　　　　　AFS是專門為在大型分佈式環境中提供可靠的檔案服務而設計的。它通過基於單元的結構生成一種可管理的分佈式環境。一個單元是某個獨立區域中檔案服務器和客戶機系統的集合，這個獨立區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的用戶共享信息，這取決於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：

　　　　　　　檔案服務器進程這個進程響應客戶工作站對檔案服務的請求，維護目錄結構，監控檔案和目錄狀態信息，檢查用戶的訪問。

　　　　　　　基本監察(BOS)服務器進程這個進程運行於有BOS設定的服務器。它監控和管理運行其他服務的進程並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檔案系統操作，如卷宗生成、移動、複製、備份和恢復。

　　　　　　　卷宗定位服務器進程該進程提供了對檔案卷宗的位置透明性。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路安全性。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據庫，此系統是基於Kerberos的。

　　　　　　　保護服務器進程此進程基於一個保護數據庫中的訪問信息，使用戶和組獲得對檔案服務的訪問權。

　　　　　　　更新服務器進程此進程將AFS的更新和任何配置檔案傳播到所有AFS服務器。

　　　　　　　AFS還配有一套用於差錯處理，系統備份和AFS分佈式檔案系統管理的實用工具程式。例如，SCOUT定期探查和收集AFS檔案服務器的信息。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生的問題，如磁盤空間將用完等。另一個工具是USS，可創建基於帶有字段常量模板的用戶帳戶。Ubik提供數據庫複製和同步服務。一個複製的數據庫是一個其信息放於多個位置的系統以便於本地用戶更方便地訪問這些數據信息。同步機制保證所有數據庫的信息是一致的。

　　　　　　　相關條目：Distributed Computing分佈式計算；Distributed Computing Environment，OSF 開放軟件基金會(OSF)的分佈式計算環境；Distributed Database分佈式數據庫；File Systems in the Network Environment 網路環境中的檔案系統。

【序號】：125

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電腦詞典/分佈式檔案系統 Distributed File Systems - 修訂歷史

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