【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 分布式系統(tǒng)與 WEB服務(wù) 文件系統(tǒng)模塊圖 以上也同樣是分布式文件系統(tǒng)的基礎(chǔ) . 目錄模塊 :負(fù)責(zé)文件名到文件標(biāo)識(shí)的映射 文件模塊 :負(fù)責(zé)文件標(biāo)識(shí)到文件的映射 文件訪問 :文件數(shù)據(jù) 、 屬性的讀寫 訪問控制 :操作的許可性檢查 盤塊模塊 :磁盤塊的分配及訪問 設(shè)備模塊 :磁盤 I/O緩沖 南京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 分布式系統(tǒng)與 WEB服務(wù) 另外加上 : 1. 支持共享信息的管理 不必先拷貝 ， 再訪問 ， 永久性數(shù)據(jù)管理 2. 為用戶提供透明的文件訪問服務(wù) 3. 提供目錄服務(wù) 提供文件命名及文件名到文件標(biāo)識(shí)的映射功能 4. 事務(wù)服務(wù) 為用戶提供的最高層服務(wù) ,提供并發(fā)服務(wù) ,保證文件的一致性 南京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 分布式系統(tǒng)與 WEB服務(wù) 綜合而言 ,分布式文件可分為三種服務(wù) : 目錄服務(wù) ,文件服務(wù) ,事務(wù)服務(wù) 用戶程序 用戶程序 用戶程序 客戶模塊 網(wǎng)絡(luò) 文件服務(wù) 目錄服務(wù) 事物服務(wù) 文件服務(wù)的RPC界面 用戶程序界面API 目錄服務(wù)的RPC界面 事物服務(wù)的RPC界面 南京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 分布式系統(tǒng)與 WEB服務(wù) 4. 2 文件服務(wù) 在 UNlX和 DOS系統(tǒng)中 ， 文件是沒有任何解釋的字節(jié)序列 ，文件的結(jié)構(gòu)和意義完全由應(yīng)用程序決定 ， 操作系統(tǒng)不關(guān)心其結(jié)構(gòu)和意義 。 但在某些大型機(jī)的操作系統(tǒng)中 ， 有許多不同類型的文件 ， 每種文件具有不同的特性 。 文件可以是一組記錄構(gòu)成的序列 ， 該記錄又可以是復(fù)雜的結(jié)構(gòu) ， 這個(gè)結(jié)構(gòu)的意義是由操作系統(tǒng)解釋的 。 這樣 ， 文件便由數(shù)據(jù)和屬性構(gòu)成 ， 其中 ， 屬性包括文件長(zhǎng)度 、 訪問時(shí)間 、訪問控制表和擁有者 ， 文件長(zhǎng)度和數(shù)據(jù)可為用戶使用 ， 其它屬性均為目錄服務(wù)使用 ， 可以將這種文件看作一種文件對(duì)象 。 南京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 分布式系統(tǒng)與 WEB服務(wù) 關(guān)于文件的另一個(gè)重要問題是文件的可修改性 。 如果文件創(chuàng)建之后 ， 不能再修改 ， 則稱為不可修改 (Immutable)文件 ， 否則稱為可修改 (Mutable)文件 。 這里主要討論可修改的文件 。 文件服務(wù)的模型和任務(wù) 對(duì)于一般的文件服務(wù)而言 ， 有兩種服務(wù)模型 1) 裝載／卸載 (Up Load／ Down Load)模型 2) 遠(yuǎn)程訪問 (Remote Access)模型 南京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 分布式系統(tǒng)與 WEB服務(wù) 在裝載／卸載模型中 ， 文件服務(wù)僅提供讀文件和寫文件兩種操作 。 讀操作用于將整個(gè)文件從服務(wù)器中完全讀出 ， 寫操作用于將整個(gè)文件從客戶機(jī)寫入服務(wù)器 。 在這種模型下 ， 可以將文件緩沖于客戶機(jī)的主存或磁盤中 ， 其優(yōu)點(diǎn)是概念簡(jiǎn)單 ， 應(yīng)用程序可以局部擁有并訪問文件 ， 程序結(jié)束后 ， 必須將新建或修改過的文件寫回服務(wù)器 。 在此 ， 不需要復(fù)雜的文件服務(wù)界面 ， 整個(gè)文件的傳輸是高效的 。 但是 ， 客戶機(jī)必須有足夠的空間來存儲(chǔ)所需要的文件 ， 另外 ， 如果實(shí)際上應(yīng)用程序作用于文件的一小部分 ， 就會(huì)造成很大的浪費(fèi) 。 南京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 分布式系統(tǒng)與 WEB服務(wù) 在遠(yuǎn)程訪問模型中 ， 文件服務(wù)將提供大量的文件操作 ，包括打開 、 關(guān)閉 讀和寫等 ， 其優(yōu)點(diǎn)是不需要客戶機(jī)具有大量空間 。 另外 ， 當(dāng)應(yīng)用程序只需處理文件中少量數(shù)據(jù)時(shí) ， 不需要將整個(gè)文件全部拷貝到客戶機(jī)上去 。 文件服務(wù)的任務(wù) 兩個(gè)任務(wù)：文件存儲(chǔ)和文件尋址 。 其中 ， 文件尋址利用文件位置映射方法完成文件的定位 ， 文件訪問通過調(diào)用外存訪問功能完成文件的存儲(chǔ) ， 外存訪問功能通常以塊服務(wù)的形式提供 。 所以 ， 文件服務(wù)的基本任務(wù)就是 ， 提供通用和有效的操作集合 ， 為多個(gè)客戶提供大容量的外存設(shè)備 。 南京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 分布式系統(tǒng)與 WEB服務(wù) 另外 ， 文件服務(wù)還要解決保護(hù)問題 ， 即嚴(yán)格控制用戶對(duì)于文件的訪問 ， 從而保證文件的一致性 。 文件服務(wù)可以同時(shí)支持多個(gè)目錄服務(wù) ， 這樣 ， 目錄服務(wù)可以采用多種不同語(yǔ)法 ， 從而使文件服務(wù)可以用于不同的目錄服務(wù) 。 一個(gè)文件服務(wù)可能同時(shí)管理幾個(gè)目錄服務(wù)支持的多個(gè)文件集合 ，每個(gè)集合中的文件屬性記錄和結(jié)構(gòu)可能還有差異 。 南京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 分布式系統(tǒng)與 WEB服務(wù) 文件服務(wù)界面 所謂界面 ， 主要提供服務(wù)的基本操作名和調(diào)用格式及簡(jiǎn)單功能描述 。 文件的 UFID；參數(shù) 。 數(shù)據(jù) 。 出錯(cuò)信息 南京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 分布式系統(tǒng)與 WEB服務(wù) 4. 3 目錄服務(wù) 目錄服務(wù)定義了構(gòu)成文件 (或目錄 )名的某種字母表示語(yǔ)法 。文件名可以是由一個(gè)或多個(gè)字符 、 數(shù)字及特殊字符構(gòu)成的字符串 。有些系統(tǒng)通過句點(diǎn)將文件名分成兩部分 ， 如 prog． c表示 C語(yǔ)言文件 ， maim． txt表示文本文牛 ， 第二部分一般叫做文件擴(kuò)展名 。 分布式系統(tǒng)目錄一般也都包含子目錄 ， 從而使用戶可以給相關(guān)文件：分組 ， 形成層次文件系統(tǒng) 。 因此 ， 目錄服務(wù)就包括創(chuàng)建 、刪除 、 進(jìn)入 、 退出和查找文件等功能 。 有的系統(tǒng)還提供建立目錄指針的功能 ， 指針可以設(shè)置到任何目錄中 ， 這樣構(gòu)成的目錄和文件就不再只是樹型結(jié)構(gòu) ， 而是圖 (網(wǎng)狀 )結(jié)構(gòu) ， 從而使表示能力更強(qiáng) ， 當(dāng)然 ， 管理也就更復(fù)雜 。 南京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 分布式系統(tǒng)與 WEB服務(wù) 設(shè)計(jì)分布式文件服務(wù)的關(guān)鍵在于 ， 是否支持所有機(jī)器對(duì)于目錄層次具有同樣的視圖 。 目錄服務(wù)的任務(wù) 大多數(shù)分布式系統(tǒng)都使用 兩級(jí)命名方式 ， 即每個(gè)文件 (或其它對(duì)象 )都有一個(gè)符號(hào)名 (常稱為文件名 )和一個(gè)內(nèi)部二進(jìn)制名 (用 UFID表示 )。 符號(hào)名一般供程序員或用戶使用 ， 如 ；內(nèi)部二進(jìn)制名供系統(tǒng)使用 。 所謂目錄 ， 就是一組文件名到 UFID的映射表 。 目錄服務(wù)最基本的任務(wù)就是將文件名映射到 UFID， 通過這一映射可以取代傳統(tǒng)文件系統(tǒng)中的打開 (Open)文件操作 ， 客戶一旦拿到 UFID， 便可以操作文件 . 南京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 分布式系統(tǒng)與 WEB服務(wù) 目錄服務(wù)本身要確保 UFID正確送到請(qǐng)求客戶 。 目錄服務(wù)還要檢查客戶的合法性 ， 通過訪問控制表做合法性檢查 ， 最終決定是否發(fā)出一個(gè) UFID. 目錄服務(wù)的功能也可以分解為基本功能和輔助功能兩類 ,基本功能提供文件名到文件標(biāo)識(shí)的映射 ， 它是構(gòu)造面向用戶的目錄服務(wù)的基礎(chǔ) ， 包括名字 、 結(jié)構(gòu)和訪問控制方法 。 根據(jù)授權(quán)客戶的請(qǐng)求允許用戶執(zhí)行 UFID所指出的文件增 、 刪操作 。 輔助功能包括文件名的詞法分析 、 建立目錄形成層次結(jié)構(gòu)和其它復(fù)雜操作 。 因此 ， 目錄服務(wù)可以在給定目錄中查找文件名 ， 然后得到 UFIO， 每個(gè) UFID都指出對(duì)于文件的相關(guān)訪問權(quán)限 ， 如對(duì)文件擁有者可讀 、 寫和刪除 ， 對(duì)于其它用戶只讀 。 南京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 分布式系統(tǒng)與 WEB服務(wù) 目錄通常以文件形式存儲(chǔ) ， 因此 ， 目錄服務(wù)本身是文件服務(wù)的一個(gè)客戶 ， 每個(gè)目錄本身有一個(gè) UFID。 目錄服務(wù)界面 目錄服務(wù)定義了一組目錄服務(wù)操作 。 不同系統(tǒng)有響應(yīng)的約定 .目錄服務(wù)的定義遵循約定記號(hào) 。 文件屬性與目錄訪問 目錄服務(wù)要進(jìn)行訪問控制 ， 可以通過訪問和更新文件屬性完成 。 如可以在新文件名加入目錄時(shí) ， 在文件屬性中設(shè)置訪問許可；提供查看文件屬性的操作；還可以提供允許文件擁有者認(rèn)定或重設(shè)其它用戶的許可權(quán)限 、 及將所有權(quán)轉(zhuǎn)讓給其它用戶的操作 。 南京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 分布式系統(tǒng)與 WEB服務(wù) 文件系統(tǒng)除管理數(shù)據(jù)外 ， 還要管理許多相關(guān)信息 ， 如創(chuàng)建日期 、 最后訪問日期和最后修改日期 、 文件類型 、 文件所屬目錄和訪問控制信息等 ， 我們稱這些信息為文件屬性 。 文件系統(tǒng)將文件屬性作為一組不可分解的數(shù)據(jù) ， 文件屬性可以執(zhí)行讀寫訪問 ， 但沒有長(zhǎng)度或結(jié)構(gòu)等操作 目錄服務(wù)不但要確定屬性中的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和所存數(shù)據(jù)值 ，還要負(fù)責(zé)文件屬性的訪問 ， 包括讀取和修改 。 如改變?cè)L問日期 、 修改文件所屬關(guān)系和管理訪問控制表等 。 目錄存儲(chǔ)著所有文件的擁有者 ， 文件擁有者可以對(duì)其文件執(zhí)行所有操作 ， 如創(chuàng)建 、 讀 、 寫和刪除等 ． 南京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 分布式系統(tǒng)與 WEB服務(wù) 問題是讓誰(shuí)來執(zhí)行目錄服務(wù)中的 LookUp、 AddName、ReName和 UnName操作 ， 查看或修改文件屬性 ?當(dāng)用戶具有各自獨(dú)立 、 分離的目錄時(shí) ， 目錄的 UFID可能認(rèn)定為一種權(quán)能 ， 不需要進(jìn)一步的訪問控制；但是要訪問共享目錄時(shí) ，則需要訪問控制 。 一個(gè)簡(jiǎn)單的解決辦法是 ， 讓目錄擁有者的訪問許可模式與文件擁有者的訪問許可模式取得一致 。 另外 ， 為用戶同時(shí)提供文件服務(wù)和目錄服務(wù)操作可以克服文件的丟失問題 。 對(duì)于文件創(chuàng)建 ， 用戶通過創(chuàng)建操作指定的文件名和目錄名 ， 然后依靠文件服務(wù) Create操作和目錄服務(wù) AddName操作完成 。 對(duì)于文件刪除 ， 通過刪除操作指定一個(gè) UFID和目錄名 ． 南京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 分布式系統(tǒng)與 WEB服務(wù) 樹型結(jié)構(gòu) 在 UNIX提供的樹型文件系統(tǒng)中 ， 包含組織成樹型結(jié)構(gòu)的許多目錄 ， 通過鏈?zhǔn)刮募哂卸鄠€(gè)名字 ， 可以使用基本的文件和目錄服務(wù)來實(shí)現(xiàn) 。 樹型結(jié)構(gòu)的目錄集合可以通過葉 、 根和內(nèi)部結(jié)點(diǎn)構(gòu)成 。 樹根是一個(gè)目錄 ， 其 UFID是共用的 。 樹中任何結(jié)點(diǎn)或葉結(jié)點(diǎn)就是文件或目錄 ， 可以通過路徑名命名文件或目錄 ， 路徑是由多部分組成的表示路徑的名字 。 根具有特殊名 ， 并且每個(gè)文件或目錄都有自己的名字 。 南京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 分布式系統(tǒng)與 WEB服務(wù) 在樹型結(jié)構(gòu)的目錄服務(wù)中 ， 文件屬性應(yīng)當(dāng)包括一個(gè)類型屬性用來區(qū)分文件和目錄 。 這可用于沿樹結(jié)構(gòu)按路徑名檢索時(shí) ， 保證名字除最后一個(gè)名字外一定是一個(gè)目錄名 。 當(dāng)創(chuàng)建文件或目錄時(shí) ， 文件屬性中要設(shè)置適當(dāng)?shù)臄?shù)值 ， 包括訪問控制表 、 創(chuàng)建日期等等 。 目錄一旦創(chuàng)建了 ， 可以使用 AddName操作將它的名字和 UFID插入到另一個(gè)目錄中 。 南京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 分布式系統(tǒng)與 WEB服務(wù) 命名透明 透明命名與位置透明性相關(guān) ， 其意義是路徑名并不表示文件的位置 ， 如／ serverl／ dirl／ dir2／ x并不說明文件 x一定處于 server1上 。 服務(wù)器可以隨意地遷移和切換 ， 而路徑名則保持不變 。 這種系統(tǒng)稱為 位置透明的系統(tǒng) 。 但是 ， 假設(shè)文件 x非常之大 ， 其空間的確處于 serverl上 ，再假設(shè)在 server2上也有大量的空間 。 系統(tǒng)有可能自動(dòng)地將文件 x遷移到 server2上 ． 但是 ， 當(dāng)路徑名中第一部分是服務(wù)器的時(shí)候 ， 系統(tǒng)是不能自動(dòng)將文件遷移走的 ， 即使 diri和 dir2在兩個(gè)服務(wù)器上都有也不行 ， 因?yàn)檫w移文件將把路徑名／ serverl／ dirl／ dir2／ x改變?yōu)椋?server2／ dirl／ dir2／ x。 南京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 分布式系統(tǒng)與 WEB服務(wù) 具有前一路徑名的程序在路徑名改變時(shí) 必須停下來重新編譯 。 如果文件可