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

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1 Tecnologia de Sistemas Distribuídos Capítulo 8: Sistemas de Ficheiros Distribuídos Paulo Guedes Alves Marques INESC/IST 1 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 através da rede por todas as máquinas. 2 Page 1 1

2 Exemplo: Cada Máquina Exporta o seu Sistema de Ficheiros Local Máquina X Máquina Y Máquina Z 3 Exemplo: Sistema com Servidores Dedicados Servidor X Servidor Y Servidor Z 4 Page 2 2

3 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 5 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 6 Page 3 3

4 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 7 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 8 Page 4 4

5 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 9 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 Maiores que 1 Mb 10 Page 5 5

6 Arquitectura dos Sistemas de Ficheiros Distribuídos Arquitectura do cliente Arquitectura do servidor 11 Arquitectura do Parte integrante do núcleo do SO valida a chamada sistema 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. 12 Page 6 6

7 Arquitectura do Núcleo SO Processamento genérico da chamada sistema Agulhagem para o sistema de ficheiros Sistema de ficheiros local Sistema de ficheiros distribuído (cliente) Acesso via rede ao Servidor Remoto 13 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 razões de desempenho 14 Page 7 7

8 Arquitectura do Servidor Núcleo SO Sistema de ficheiros distribuído (servidor) Sistema de ficheiros local Pedidos vindos dos clientes via rede 15 Soluções Técnicas Nomes e localização Cache Escalabilidade Segurança Disponibilidade e tolerância a faltas Heterogeneidade Administração 16 Page 8 8

9 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 17 Page 9 9