Tecnologia de Sistemas Distribuídos Capítulo 8: Sistemas de Ficheiros Distribuídos Paulo Guedes

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Tecnologia de Sistemas Distribuídos 7. Tolerância a Faltas _{PJG 98} _{17-03-2000 2:06}1

Tecnologia de Sistemas

Distribuídos

Capítulo 8: Sistemas de

Ficheiros Distribuídos

Paulo Guedes

Paulo.Guedes@inesc.pt

Alves Marques

jam@inesc.pt

INESC/IST

Sistema de Ficheiros

Distribuídos

Permite a um processo aceder a ficheiros

situados noutras máquinas, de uma forma

quase idêntica aos ficheiros locais

– Mecanismo que se adiciona ao sistema operativo local

para permitir o acesso remoto aos sistemas de ficheiros já existentes na máquina;

– Sistema de ficheiros separado que pode ser acedido

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Tecnologia de Sistemas Distribuídos

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Exemplo: Cada Máquina

Exporta o seu Sistema de

Ficheiros Local

Máquina X Máquina Y

Máquina Z

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Exemplo: Sistema com

Servidores Dedicados

Servidor X Servidor Y Servidor Z Cliente Cliente Cliente Cliente Cliente Cliente Cliente Cliente Cliente Cliente

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Problemas Técnicos

• Desempenho

– Termo de comparação dos utilizadores é o mesmo

sistema de ficheiros centralizado – Solução: cache

• Espaço de nomes

– Âmbito dos nomes de ficheiros: locais à máquina, ou

globais em todo o SFD

– Pureza do nome - o nome da máquina ou do dispositivo

físico onde está o ficheiro faz ou não parte do espaço de nomes;

– Heterogeneidade - como juntar no mesmo espaço de

nomes sistemas de ficheiros com regras diferentes de produção dos nomes.

– Solução: pontos de montagem

Problemas Técnicos

• Compatibilidade com a interface de

programação

– Interface está normalmente estabelecida pelo sistema

centralizado

– Serviço sistema, qualquer modificação tem que ser

realizada no núcleo do sistema operativo – Solução: adaptação do SFD à interface existente

• Integridade na presença de falhas

– Fontes adicionais de falhas: mensagens perdidas, falhas

no servidor

– Solução: protocolo cuidadoso de cache, protocolo de recuperação no servidor

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Problemas Técnicos

• Controlo de concorrência

– Problema semelhante ao caso centralizado

• Segurança

– SFD constitui um dos recursos cruciais do ponto de vista

da segurança

– Autenticação: soluções baseadas em canais seguros (ex:

Kerberos)

– Controlo de acessos: solução convencional – Privacidade: normalmente não oferecida

Problemas Técnicos

• Localização

– Localizar o servidor responsável pelo ficheiro a que se

quer aceder

– Solução: agrupar ficheiros em volumes interligados por pontos de montagem

• Mapeamento dos dispositivos físicos

– Acesso a dispositivos remotos passa a ser feito através

do SFD

• Disponibilidade

– Problema agudizado pela concentração de todos os

ficheiros num pequeno número de servidores

– Solução: protocolo de recuperação de falhas do servidor – Solução: replicação de ficheiros em vários servidores

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Estudos das Características

dos Acessos a Ficheiros

• Utilização com picos

– Pequena largura de banda média (64 Kbps)

– Picos intensos (3-4 Mbps em 10mn, 8 Mbps em 10 segs) – Separados por periodos de pouco tráfego

• Maioria dos ficheiros acedido em bloco

– Ficheiros abertos durante pouco tempo (70% menos que

250 msegs)

• Maioria dos ficheiros são temporários

– 70% dos ficheiros são apagados no 6 segs seguintes – 70% da informação é apagada nos 6 mn seguintes

Estudos das Características

dos Acessos a Ficheiros

• Maioria dos ficheiros são só lidos ou só

escritos

– 80-90% só para leitura – Só 1% para leitura e escrita

• Acessos em grandes blocos

– 70-80% transferem o ficheiro todo – 20-30% transferem grandes blocos

– Os outros são os ficheiros abertos para leitura e escrita

• Ficheiros normalmente pequenos

– 40% dos acessos são a ficheiros menores que 1 Kb

• Maioria dos octetos transferidos é de/para

ficheiros grandes

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Arquitectura dos Sistemas de

Ficheiros Distribuídos

• Arquitectura do cliente

• Arquitectura do servidor

Arquitectura do Cliente

• Parte integrante do núcleo do SO

• Cliente valida a chamada sistema

• Cliente agulha para o sistema de ficheiros

local ou remoto

– Agulhamento para o servidor pode ser em 3 níveis

diferentes:

» Logo no ínicio , por exemplo, nas rotinas de interface

ou nas funções sistema correspondentes;

» No fim, na fase de acesso ao disco, correspondendo

basicamente a um acesso remoto a disco; » Algures a meio, num ponto onde seja possível

uniformizar várias chamadas sistema e obter o melhor desempenho possível.

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Arquitectura do Cliente

Processamento genérico da chamada sistema Agulhagem para o sistema de ficheiros

Sistema de ficheiros local

Sistema de ficheiros distribuído (cliente)

Núcleo SO

Acesso via rede ao Servidor Remoto

Arquitectura do Servidor

• Processo sistema que:

– Recebe as mensagens com os pedidos

– Serve-os acedendo aos sistemas de ficheiros locais – Envia as mensagens de resposta

• Normalmente executa-se no núcleo do SO por

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Arquitectura do Servidor

Sistema de ficheiros local

Núcleo SO

Sistema de ficheiros distribuído (servidor)

Pedidos vindos dos clientes via rede

Soluções Técnicas

• Nomes e localização

• Cache

• Escalabilidade

• Segurança

• Disponibilidade e tolerância a faltas

• Heterogeneidade

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Nomes e Localização

• Espaços de nomes são compostos com base em pontos de montagem:

– Associado ao directório onde é efectuada a montagem – Directório fica marcado como tendo um ponto de montagem, e

• Ao ponto de montagem fica associado

– O identificador do sistema de ficheiros montado

» Identificador puro, tem que ser traduzido num servidor de nomes » Identificador impuro, p.e. endereço IP do servidor

– Um fhandle, que identifica a raiz do sistema de ficheiros remoto

» Normalmente opaco para os clientes » No servidor permite identificar o ficheiro

• Localização de ficheiros

– Efectuada por navegação no espaço de nomes

– Pontos de montagem remotos ligam os vários sistemas de ficheiros distribuídos