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分布式并行文件系统的日志管理

作　者: 吴华
导　师: 刘心松
学　校: 电子科技大学
专　业: 计算机系统与结构
关键词: 分布式并行文件系统日志管理恢复
分类号: TP316
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
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内容摘要

本文所研究的分布式并行文件系统DPFS(Distributed and Parallel File System) 有别于传统的依赖于一台集中式服务器的网络文件系统,在DPFS系统中的任何一台机器都能够存取、缓存及控制任意的数据块。该方法利用位置独立性,并结合快速局域网,比传统的网络文件系统能提供更好的性能和可扩展性。另外,由于任一台服务器可以承担出现故障部件的责任,因此可以通过采用冗余数据存储提供高可用性。提高可用性是分布式并行文件系统的主要设计目标之一,在整个系统中,多个节点相互协调工作,某节点出现故障后,其它节点仍能继续服务。为了满足这一要求,我们采用了基于数据冗余的日志恢复机制。当系统中一个或几个节点的失效,不会影响系统的正常服务。所有系统中的共享资源,将根据用户的需求存在多个副本,并且由系统自动保证这些副本的一致性。当系统中某台机器出现故障后,对该文件的访问将自动转移到其它服务器上这些文件的副本。当这台机器重新被修复后,日志系统将恢复其故障期间未完成的操作,以保证系统的一致性。本文首先介绍各种分布式文件系统的发展概况,然后介绍了DPFS设计的系统体系结构和逻辑结构,接着指出了采用日志管理系统的必要性,以及分布式环境下日志管理系统的特点,提出了系统的设计目标;然后具体阐述了系统模型以及设计方案,并作了系统测试。最后,总结全文,并对以后的研究做出了展望。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-6
目录  6-8
第一章引言  8-12
  1.1 课题的背景和意义  8
  1.2 相关文献综述  8-11
  1.3 论文章节安排  11-12
第二章分布式文件系统概述及日志技术研究  12-24
  2.1 分布式文件系统中的基本问题  12-16
    2.1.1 共享性  12-13
    2.1.2 冲突时的数据恢复  13-14
    2.1.3 透明性  14-15
    2.1.4 扩充性与性能  15
    2.1.5 名字空间  15-16
  2.2 常见的分布式文件系统  16-21
    2.2.1 NFS  16-17
    2.2.2 AFS  17-19
    2.2.3 DCE/DFS  19-20
    2.2.4 其他常见并行文件系统  20-21
  2.3 文件系统日志技术的研究  21-24
第三章分布式并行文件系统DPFS  24-29
  3.1 系统设计目标  24-25
    3.1.1 提供统一的名字空间  24
    3.1.2 对用户的透明性  24
    3.1.3 高可靠性  24
    3.1.4 高可扩展性  24-25
    3.1.5 保证整个文件系统不存在唯一的根  25
  3.2 系统逻辑结构  25-26
  3.3 系统层次结构  26-29
    3.3.1 操作集模块  27
    3.3.2 目录缓存模块  27
    3.3.3 副本管理模块  27-28
    3.3.4 日志模块  28
    3.3.5 共享管理模块  28
    3.3.6 网络锁、节点管理、分布式通信模块  28-29
第四章分布式并行文件系统日志管理模块的设计与实现  29-56
  4.1 日志管理系统的设计目标  30
    4.1.1 故障可恢复  30
    4.1.2 正常执行时的效率  30
    4.1.3 独立可恢复  30
  4.2 设计思想  30-49
    4.2.1 日志空间  31-34
      4.2.1.1 内存日志空间(日志缓冲)  32
      4.2.1.2 磁盘日志空间(日志文件)  32-33
      4.2.1.3 日志空间管理  33-34
    4.2.2 日志记录结构  34-40
      4.2.2.1 逻辑结构  34-35
      4.2.2.2 物理逻辑  35-40
    4.2.3 日志的同步  40-42
      4.2.3.1 同步规则  40-41
      4.2.3.2 同步流程图  41-42
    4.2.4 检查点  42-45
      4.2.4.1 相关定义  42-44
      4.2.4.2 检查点算法  44-45
    4.2.5 日志恢复机制  45-49
      4.2.5.1 恢复点  46-47
      4.2.5.2 协议算法  47
      4.2.5.3 处理流程  47-49
  4.3 接口设计  49-56
第五章性能分析  56-59
结论  59-60
参考文献  60-63
致谢  63-64
个人简历  64

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