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一种可配置的广域网文件系统的设计与实现

作　者: 冀祖峰
导　师: 冯丹
学　校: 华中科技大学
专　业: 计算机系统结构
关键词: 网络文件系统分布式存储元数据
分类号: TP393.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 98次
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内容摘要

广域网下充斥着大量复杂的数据和大量复杂的用户访问行为。传统的网络文件系统一般采用中心化的文件系统服务器,可扩展性差,导致局部出现性能瓶颈。另一方面,广域网中存在大量的数据孤岛,传统的网络文件系统缺乏灵活的资源共享机制,无法适应广域网下用户对共享资源信息的需求。UStorFS是一种新的广域网网络文件系统,结合了传统文件系统和p2p存储系统的优势。在设计上它借用了MVC设计模式的思路,将文件系统的视图和数据分离。在实现上它采用用户态文件系统的架构,在核心态中使用文件系统驱动代理,接收所有对文件系统的I/O请求并且转发给用户态的守护进程处理,采用了一种称为inverted_call的双缓冲队列来实现核用户态之间的通信。同时将文件系统的文件目录结构信息等元数据从核态分离出来,用XML文件来描述和存储,并且在用户态下实现了一个元数据镜像,优化了元数据请求的处理。为了实现广域网范围的文件访问,UStorFS扩展了文件的名字属性,建立了一个广域网范围下全局统一的物理名字空间。将文件进行从逻辑文件名到物理文件名的映射,存储到广域网中的不同节点中去。通过元数据信息的交换来实现文件的共享。还可以通过控制器模块来配置和扩展系统的功能和特性。UStorFS实现了一个网络文件系统的基本功能,包括文件目录的创建、拷贝、删除、浏览等操作,并且可以支持其他应用程序的I/O请求,支持网络文件共享。经过测试表明,系统对分布在网络上的元数据的操作能提高性能30%以上。可以预见在较大规模的广域网环境中也会有良好的效果。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-18
  1.1 广域网存储需求  8
  1.2 网络文件系统现状及发展趋势  8-12
  1.3 p2p 存储系统  12-14
  1.4 用户态文件系统  14-16
  1.5 现有文件系统的分析  16-17
  1.6 本文的内容与组织  17-18
2 UStorFS 系统设计  18-28
  2.1 系统设计模式  19-21
  2.2 系统体系结构  21-22
  2.3 Windows 文件系统结构及关键技术  22-27
  2.4 本章小结  27-28
3 用户态文件系统驱动模型  28-38
  3.1 用户态文件系统驱动框架  28-30
  3.2 核态用户态间的通信  30-35
  3.3 I/O 重定向  35-37
  3.4 本章小结  37-38
4 元数据管理  38-46
  4.1 元数据镜像  38-42
  4.2 名字空间管理  42-44
  4.3 本章小结  44-46
5 实现p2p 文件系统  46-55
  5.1 JXTA 介绍  46-50
  5.2 资源共享  50-52
  5.3 副本策略  52-54
  5.4 本章小结  54-55
6 测试分析  55-62
  6.1 测试环境  55-56
  6.2 功能测试  56-57
  6.3 性能测试  57-61
  6.4 本章小结  61-62
7 结束语及未来工作  62-63
致谢  63-64
参考文献  64-67

一种可配置的广域网文件系统的设计与实现

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