tema 9 sistemas de ficheros distribuidos - uc3mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... ·...

149
Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García Sistemas Distribuidos Grado en Ingeniería Informática Universidad Carlos III de Madrid

Upload: others

Post on 22-Apr-2020

11 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Tema 9

Sistemas de ficheros distribuidosF. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar,

Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Sistemas Distribuidos

Grado en Ingeniería Informática

Universidad Carlos III de Madrid

Page 2: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Contenido

� Conceptos básicos

� Estructura de un sistema de ficheros distribuido

� Servicio de directorio

� Servicio de ficheros

� Implementación

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

� Implementación� Semántica de coutilización

� Métodos de acceso

� Caché y coherencia de caché

� Ejemplos de sistemas de ficheros distribuidos

� Sistemas de ficheros paralelos

� Redes de almacenamiento2

Page 3: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Modelo de almacenamiento

Sistema de ficheros

BaseDe datos

Nivel De ficheros/registros

Aplicaciones

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

ficheros

DispositivosDe almacenamiento

Nivel de bloques

3

Page 4: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Sistemas de ficheros

� Un sistema de ficheros establece una correspondencia lógica entre los ficheros y directorios y los dispositivos

� Funciones: � Organización, almacenamiento, recuperación, gestión de nombres, coutilización y protección de los ficheros

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

nombres, coutilización y protección de los ficheros

� Ofrece un mecanismo de abstracción que oculta todos los detalles relacionados con el almacenamiento y distribución de la información en los dispositivos, así como el funcionamiento de los mismos.

Dispositivos

Particiones/volúmenes

Sistema de ficheros

Ficheros + Directorios

4

Page 5: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Dispositivos

� Discos duros

� SSD (estado sólido): dispositivo de almacenamiento de bloques basado en semiconductores que actúa como una unidad de disco

Dispositivos

Particiones/volúmenes

Sistema de ficheros

Ficheros + Directorios

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

unidad de disco� Basados en memorias Flash� Basados en memorias DDR

� Requiere baterías y backup en disco para conseguir almacenamiento no volátil

� Cached Flash� Mezcla de memoria DDR y Flash

� Sistemas ópticos, …

5

Page 6: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Tiempos de acceso

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

6

Page 7: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Operaciones de E/S

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

7

Page 8: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Tamaños de los discos

� Disco duro convencional� 1 TB

� Unidad de disco Flash� 352 GB

� Unidad de disco DDR

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

Unidad de disco DDR � 12 GB

8

Page 9: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Ejemplo

� RamSam-500 de Texas Memory Systems (TMS)� Disco de estado sólido que combina memoria Flash y DDR

� 2 TB de almacenamiento

� 100000 IOPS

� Ancho de banda aleatorio de 2 GB/s para lecturas y escrituras

Caché DDR de 16 a 64 GB para acelerar las escrituras

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

� Caché DDR de 16 a 64 GB para acelerar las escrituras� Lecturas y escrituras en caché: 15 microsegundos de tiempo de acceso

� Lecturas y escritura en Flash (fallo): 200 microsegundos de tiempo de acceso (100000 IOPS y 2GB/s)

9

Page 10: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Acceso a los dispositivos

CPUbu

sControlador

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

Mem.

bus

Controlador

dispositivos

10

Page 11: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Acceso a los dispositivos

CPUbu

sControlador

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

11

Mem.

bus

Controlador

dispositivos

Interfaz

ATA/IDESCSISerial ATASerial Attached SCSI (SAS)HIPPI (High Performance Parallel Interface)IEEE 1394 (FireWire)Fibre Channel (FCP)InfiniBand

Page 12: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Particiones o volúmenes

� Porción de un disco o conjunto de discos con identidad propia sobre la que se almacena un sistema de ficheros

Dispositivos

Particiones/volúmenes

Sistema de ficheros

Ficheros + Directorios

Partición 2

Partición 5Partición 4

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

ARCOS @ UC3M 2012-2013Sistemas Distribuidos

� Los gestores de volúmenes permiten incrementar el tamaño de las particiones

Partición 2

Partición 3

12

Page 13: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Sistema de ficheros

� Exporta una jerarquía de ficheros con un conjunto de restricciones y métodos de acceso

� Ofrece una semántica e interfaz de acceso� Coordina el acceso a los datos y metadatos desde varias peticiones

Dispositivos

Particiones/volúmenes

Sistema de ficheros

Ficheros + Directorios

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

desde varias peticiones� Gestiona la utilización de los discos� Gestiona y mantiene la integridad de los datos

13

Page 14: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Ficheros y directorios

FicheroFichero

Volumen

� Ficheros: datos + atributos

� Directorio: relaciona nombres con ficherosDispositivos

Particiones/volúmenes

Sistema de ficheros

Ficheros + Directorios

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

Bloques

/

usr lib

pepe

user

juan

prog.cdatos.txt datos2.txtprueba.txt

14

� Metadatos: información almacenada por el sistema de ficheros para la gestión de ficheros y directorios

Page 15: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Ejemplo de estructura de un sistema de

ficheros y metadatos

Grupo de bloques 0

Mapas de bits Nodos-i Datos y directoriosSuperBloque

Grupo de bloques 1 Grupo de bloques n

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

15

Page 16: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Tipos de sistemas de ficheros

� Sistemas de ficheros locales� UFS, QFS, VXFS, JFS, JFS2, FAT, NTFS, EXT3, EXT2, Reiser,…

� Sistemas de ficheros distribuidos� NFS, CIFS, …

� Sistemas de ficheros paralelos

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

Sistemas de ficheros paralelos� PFS, GPFS

� Sistemas de ficheros para discos compartidos (SAN y Clusters)

16

Page 17: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Sistemas de ficheros distribuidos

� Ofrece acceso a ficheros remotos de forma transparente

� Permite compartir datos entre usuarios

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

17

LAN

Servidor de ficheros

Page 18: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Requisitos de un sistema de ficheros

distribuido

� Transparencia� Mismas operaciones para acceso locales y remotos

� Imagen única del sistema de ficheros

� Eficiencia. Un SFD tiene sobrecargas adicionales� Red de comunicación, protocolos, posible necesidad de realizar más copias, etc.

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

� Tolerancia a fallos: � Replicación, funcionamiento degradado, etc.

� Facilidad de crecimiento (escalabilidad)� Eliminar los cuellos de botella

� Consistencia

� Actualizaciones concurrentes

� Seguridad18

Page 19: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Componentes de un SFD

� Modelo cliente-servidor

� Servicios del sistema de ficheros. Operaciones proporcionadas a los clientes

Red

Interfaz del SFD

Programade usuario

Programade usuario

Programade usuario

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

ARCOS @ UC3M 2012-2013Sistemas Distribuidos

� Servidores del sistema de ficheros. Procesos de usuario o del sistema que ofrecen los servicios correspondientes (servidores multithread)

19

Servicio de ficheros

Servicio de directorios

Red

Page 20: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Empleo de múltiples servidores

/

/

/lib /bin /usr

servidoresclientes

LAN

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

ARCOS @ UC3M 2012-2013Sistemas Distribuidos

/

/lib /bin /usr

/usr/d1 /usr/d3

/usr/d3/f2/usr/d3/f1

/

/d1 /d2 /d3

/d3/f2/d3/f1

LAN

20

Page 21: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Servicio de directorio

� Se encarga de la traducción de nombres de usuario a nombres internos

� Directorio: relaciona de forma única nombres de fichero con nombres internos

� Dos opciones:

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

� Los directorios son objetos independientes gestionados por un servidor de directorios (SD)

� Los directorios son ficheros especiales. Servidor de ficheros y de directorios combinados

21

Page 22: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Gestión de nombres: principios básicos

� Transparencia de la posición: el nombre del objeto no permite obtener directamente el lugar donde esta almacenado

� Independencia de la posición: el nombre no necesita ser cambiado cuando el objeto cambia de lugar� Asociación entre nombre y posición dinámica

� Propiedad más exigente que la transparencia

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

� Propiedad más exigente que la transparencia

� Facilidad de crecimiento

� Replicación

� Nombres orientados al usuario

22

Page 23: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Nombrado de dos niveles

� Nombres de usuario

� Generalmente el espacio de nombres es jerárquico

� Tres alternativas� Máquina: nombre de fichero

� Ni transparencia, ni independencia

� Montar un sistema de ficheros remoto sobre la jerarquía local (NFS)

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

� Montar un sistema de ficheros remoto sobre la jerarquía local (NFS)

� Espacio de nombres diferente en cada máquina

� Único espacio de nombres en todas las máquinas

� Proporciona transparencia

� Nombres internos: � Identificador único de fichero utilizado por el sistema

23

Page 24: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Espacio de nombres jerárquico

Root (/)

ab c

Servidor X

Puntos De

montaje

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

24

b

g

d e f h i

Servidor Y Servidor Z

Page 25: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Resolución de nombres

� Dirigida por los clientes: NFS

� Dirigida por los servidores� Resolución iterativa

� El cliente envía el nombre al SD

� El SD realiza la traducción hasta que termina en un componente que pertenece a otro SD

� El SD envía el resultado al cliente, el cual si no ha terminado la traducción continúa con

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

� El SD envía el resultado al cliente, el cual si no ha terminado la traducción continúa con el SD correspondiente

� Resolución transitiva

� Los SD implicados contactan entre si para llevar a cabo la traducción. El último SD devuelve la traducción al cliente

� Rompe el modelo cliente/servidor (no adecuado para RPC)

� Resolución recursiva

� El último SD implicado devuelve el resultado al anterior y así sucesivamente hasta que el primero responde al cliente

25

Page 26: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Servicio de ficheros

� Se encarga de la gestión de los ficheros y del acceso a los datos

� Aspectos relacionados� Semántica de coutilización

� Métodos de acceso

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

� Caché de bloques

� El problema de la coherencia de cache

� Métodos para mejorar el rendimiento

26

Page 27: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Semánticas de coutilización

� Sesión: serie de accesos que realiza un cliente entre un open y un close

� La semántica de coutilización especifica el efecto de varios procesos accediendo de forma simultánea al mismo fichero

� Semánticas� Semántica UNIX

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

� Semántica UNIX

� Semántica de sesión

� Semántica de ficheros inmutables

� Semántica de transacciones

27

Page 28: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Semánticas de coutilización

� Semántica UNIX

� Una lectura ve los efectos de todas las escrituras previas

� El efecto de dos escrituras sucesivas es el de la última de ellas

� Los procesos pueden compartir el puntero de la posición (si están emparentados)

� Difícil de implementar en sistemas distribuidos

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

� Mantener un copia única

28

Page 29: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Semánticas de coutilización

� Semántica de sesión:

� Cambios a un fichero abierto son visibles únicamente en el proceso (nodo) que modificó el fichero

� Una vez cerrado el fichero, los cambios se hacen visibles a futuras sesiones

� Múltiples imágenes del fichero

Dos sesiones sobre el mismo fichero que terminan concurrentemente: la

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

� Dos sesiones sobre el mismo fichero que terminan concurrentemente: la última deja el resultado final

� Si dos procesos quieren compartir datos deben abrir y cerrar el fichero para propagar los datos� No adecuado para procesos que acceden de forma concurrente a un fichero

� No existen punteros compartidos

29

Page 30: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Semánticas de coutilización

� Semántica de ficheros inmutables

� El contenido de un fichero no puede modificarse

� El nombre del fichero no puede reutilizarse

� Sólo se puede compartir un fichero para sólo lectura

� Semántica de transacciones:

� Todo acceso al fichero se realiza entre

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

� Todo acceso al fichero se realiza entre

� BEGIN TRANSACTION

� END TRANSACTION� El sistema asegura que dos transacciones ejecutadas de forma concurrente tienen el efecto equivalente a ejecutarlas secuencialmente en algún orden

30

Page 31: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Métodos de acceso remoto

� Modelo carga/descarga

� Transferencias completas del fichero

� Localmente se almacenan en memoria o discos locales

� Normalmente utilizan semántica de sesión

� Eficiencia en las transferencias

� Llamada open con mucha latencia

� Múltiples copias de un fichero

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

� Múltiples copias de un fichero

� Modelo de servicios remotos

� El servidor debe proporcionar todas las operaciones sobre el fichero.

� Acceso por bloques

� Modelo cliente/servidor

� Empleo de caché en el cliente

� Combina los dos modelos anteriores.

31

Page 32: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Caché de bloques

� El empleo de caché de bloques permite mejorar el rendimiento� Explota el principio de proximidad de referencias

� Proximidad temporal

� Proximidad espacial

� Lecturas adelantadas

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

� Mejora el rendimiento de las operaciones de lectura, sobre todo si son secuenciales

� Escrituras diferidas� Mejora el rendimiento de las escrituras

� Otros tipos de caché

� Caché de nombres

� Caché de metadatos del sistema de ficheros

32

Page 33: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Localización de las caché en un SFD

� Caché en los servidores

� Reducen los accesos a disco

� Caché en los clientes

� Reducen el tráfico por la red

� Reducen la carga en los servidores

� Mejora la capacidad de crecimiento

� Dos posibles localizaciones

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

� Dos posibles localizaciones� En discos locales

� Más capacidad,

� Más lento

� No volátil, facilita la recuperación

� En memoria principal

� Menor capacidad

� Más rápido

� Memoria volátil

33

Page 34: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Funcionamiento de una caché de

bloquesProceso de usuario

Cliente

Cache

Servidor

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

34

Servidor

Cache

Disco

Page 35: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Funcionamiento de una caché de

bloquesProceso de usuario

Cliente

Cache

Servidor

read()

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

35

Servidor

Cache

Disco

Page 36: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Funcionamiento de una caché de

bloques

Buscar bloque.Si no está,reservar uno

Cliente

Cache

Servidor

read()

Proceso de usuario

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

36

Servidor

Cache

Disco

Page 37: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Funcionamiento de una caché de

bloques

Cliente

Cache

Servidor

read()

Proceso de usuario

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

37

Servidor

Cache

Disco

Page 38: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Funcionamiento de una caché de

bloques

Cliente

Cache

Servidor

read()

read()

Proceso de usuario

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

38

Servidor

Cache

Disco

read()

Page 39: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Funcionamiento de una caché de

bloques

Cliente

Cache

Servidor

read()

read()

Proceso de usuario

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

39

Buscar bloque.Si no está,reservar uno

Servidor

Cache

Disco

read()

Page 40: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Funcionamiento de una caché de

bloques

Cliente

Cache

Servidor

read()

read()

Proceso de usuario

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

40

Servidor

Cache

Disco

read()

Page 41: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Funcionamiento de una caché de

bloques

Cliente

Cache

Servidor

read()

read()

Proceso de usuario

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

41

Servidor

Cache

Disco

read()

read()

Page 42: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Funcionamiento de una caché de

bloques

Cliente

Cacheread()

read()

Proceso de usuario

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

42

Servidor

Cache

Disco

read()

read()

Page 43: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Funcionamiento de una caché de

bloques

Cliente

Cache

Servidor

read()

read()

Proceso de usuario

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

43

Servidor

Cache

Disco

read()

read()

Page 44: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Funcionamiento de una caché de

bloques

Cliente

Cache

Servidor

read()

read()

datosProceso de usuario

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

44

Servidor

Cache

Disco

read()

read()

Page 45: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Funcionamiento de una caché de

bloques

Cliente

Cache

Servidor

read()

Proceso de usuario

Lectura posterior

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

45

Servidor

Cache

Disco

Page 46: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Funcionamiento de una caché de

bloques

Cliente

Cache

Servidor

read()

datosProceso de usuario

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

46

Servidor

Cache

Disco

Page 47: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Funcionamiento de una caché de

bloques

Cliente

Cache

Servidor

read()

datosProceso de usuario

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

47

Servidor

Cache

Disco

Sin acceso al servidor

Page 48: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Tamaño de la unidad de caché

� Mayor tamaño puede incrementar la tasa de aciertos y mejorar la utilización de la red pero � Aumentan los problemas de coherencia

� Depende de las características de las aplicaciones

� En memoria caché grandes

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

En memoria caché grandes� Es beneficioso emplear bloques grandes (8 KB y más)

� En memorias pequeñas� El uso de bloques grandes es menos adecuado

48

Page 49: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Políticas de actualización

� Escritura inmediata (write-through)� Buena fiabilidad

� En escrituras se obtiene el mismo rendimiento que en el modelo de accesos remotos

� Escritura diferida (write-back, delayed-write)� Escrituras más rápidas. Se reduce el tráfico en la red

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

� Escrituras más rápidas. Se reduce el tráfico en la red

� Los datos pueden borrarse antes de ser enviados al servidor

� Alternativas� Volcado (flush) periódico (Sprite)

� Write-on-close

� Write-full

� Write-before-full (ParFiSys)

49

Page 50: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Write-fullProceso de usuario

Cliente

Servidor

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

50

Servidor

Disco

Page 51: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Write-fullProceso de usuario

Cliente

Servidor

read()

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

51

Servidor

Disco

Page 52: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Write-fullProceso de usuario

read()

Cliente

Cache

Servidor

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

52

Servidor

DiscoBloque sucio

Page 53: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Write-full

read()

Cliente

CacheAlgoritmode reemplazo

Servidor

Proceso de usuario

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

53

Servidor

Disco

Page 54: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Write-full

read()

Cliente

Cache

Servidor

Proceso de usuario

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

54

Servidor

DiscoBloque a expulsar

Page 55: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Write-full

read()

Cliente

Cache

Servidorwrite()

Proceso de usuario

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

55

Servidorwrite()

DiscoBloque limpio

Page 56: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Write-full

read()

Cliente

Cache

Servidorwrite()

Proceso de usuario

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

56

Servidorwrite()

Cache

DiscoBloque sucio

Page 57: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Write-full

read()

Cliente

Cache

Servidorwrite()

Proceso de usuario

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

57

Servidorwrite()

CacheAlgoritmode reemplazo

Disco

Page 58: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Write-full

read()

Cliente

Cache

Servidorwrite()

Proceso de usuario

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

58

Servidorwrite()

Cache

DiscoBloque a expulsar

Page 59: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Write-full

read()

Cliente

Cache

Servidorwrite()

Proceso de usuario

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

59

Servidorwrite()

Cache

write()DiscoBloque limpio

Page 60: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Write-full

read()

Cliente

Cache

Servidorwrite()

Proceso de usuario

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

60

Servidorwrite()

Cache

write()read()

DiscoBloque solicitado

Page 61: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Write-full

read()

Cliente

Cache

Servidorwrite() read()

Proceso de usuario

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

61

Servidorwrite()

Cache

write()read()

read()

DiscoBloque solicitado

Page 62: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Write-fullProceso de usuario

read()

Cliente

Cache

Servidorwrite() read()

datos

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

62

Servidorwrite()

Cache

write()read()

read()

Disco

Page 63: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Problema de la coherencia de caché

� El uso de caché en los clientes de un sistema de ficheros introduce el problema de la coherencia de caché:� Múltiples copias.

� El problema surge cuando se coutiliza un fichero en escritura:Coutilización en escritura secuencial

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

� Coutilización en escritura secuencial� Típico en entornos y aplicaciones distribuidas.

� Coutilización en escritura concurrente � Típico en aplicaciones paralelas.

63

Page 64: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Problema de la coherencia de caché

Inconsistencia en escritura secuencial debido a la no actualización de las copias

Cache en el cliente A Cache en el cliente B

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

64

Fichero

Page 65: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Problema de la coherencia de caché

Inconsistencia en escritura secuencial debido a la no actualización de las copias

Cache en el cliente A Cache en el cliente B

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

65

Fichero

open

Page 66: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Problema de la coherencia de caché

Inconsistencia en escritura secuencial debido a la no actualización de las copias

Cache en el cliente A Cache en el cliente B

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

66

Fichero

write

Page 67: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Problema de la coherencia de caché

Inconsistencia en escritura secuencial debido a la no actualización de las copias

Cache en el cliente A Cache en el cliente B

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

67

Fichero

close

Page 68: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Problema de la coherencia de caché

Inconsistencia en escritura secuencial debido a la no actualización de las copias

Cache en el cliente A Cache en el cliente B

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

68

Fichero

Page 69: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Problema de la coherencia de caché

Inconsistencia en escritura secuencial debido a la no actualización de las copias

Cache en el cliente A Cache en el cliente B

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

69

Fichero

open

Page 70: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Problema de la coherencia de caché

Inconsistencia en escritura secuencial debido a la no actualización de las copias

Cache en el cliente A Cache en el cliente B

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

70

Fichero

read ⇒ INCONSISTENCIA

Page 71: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Problema de la coherencia de caché

Inconsistencia en escritura secuencial debido a la utilización de técnicas de escritura diferida

Cache en el cliente A Cache en el cliente B

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

71

Fichero

Page 72: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Problema de la coherencia de caché

Cache en el cliente A Cache en el cliente B

Inconsistencia en escritura secuencial debido a la utilización de técnicas de escritura diferida

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

72

Fichero

open

Page 73: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Problema de la coherencia de caché

Cache en el cliente A Cache en el cliente B

Inconsistencia en escritura secuencial debido a la utilización de técnicas de escritura diferida

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

73

Fichero

read

Page 74: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Problema de la coherencia de caché

Cache en el cliente A Cache en el cliente B

Inconsistencia en escritura secuencial debido a la utilización de técnicas de escritura diferida

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

74

Fichero

write

Page 75: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Problema de la coherencia de caché

Cache en el cliente A Cache en el cliente B

Inconsistencia en escritura secuencial debido a la utilización de técnicas de escritura diferida

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

75

Fichero

close

Page 76: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Problema de la coherencia de caché

Cache en el cliente A Cache en el cliente B

Inconsistencia en escritura secuencial debido a la utilización de técnicas de escritura diferida

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

76

Fichero

Page 77: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Problema de la coherencia de caché

Cache en el cliente A Cache en el cliente B

Inconsistencia en escritura secuencial debido a la utilización de técnicas de escritura diferida

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

77

Fichero

open

Page 78: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Problema de la coherencia de caché

Cache en el cliente A Cache en el cliente B

Inconsistencia en escritura secuencial debido a la utilización de técnicas de escritura diferida

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

78

Fichero

read ⇒ INCONSISTENCIA

Page 79: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Problema de la coherencia de caché

Inconsistencia debido a la coutilización en escritura concurrente

Cache en el cliente A Cache en el cliente B

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

79

Fichero

Page 80: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Problema de la coherencia de caché

Inconsistencia debido a la colutilización en escritura concurrente

Cache en el cliente A Cache en el cliente B

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

80

Fichero

open open

Page 81: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Problema de la coherencia de caché

Cache en el cliente A Cache en el cliente B

Inconsistencia debido a la colutilización en escritura concurrente

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

81

Fichero

read read

Page 82: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Problema de la coherencia de caché

Cache en el cliente A Cache en el cliente B

Inconsistencia debido a la colutilización en escritura concurrente

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

82

Fichero

write

Page 83: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Problema de la coherencia de caché

Cache en el cliente A Cache en el cliente B

Inconsistencia debido a la colutilización en escritura concurrente

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

83

Fichero

read ⇒ INCONSISTENCIA

Page 84: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Soluciones al problema de la coherencia

� No emplear caché en los clientes� Solución trivial que no permite explotar las ventajas del uso de caché en los clientes (reutilización, lectura adelantada y escritura diferida)

� No utilizar caché en los clientes para datos compartidos en escritura (Sprite)� Accesos remotos sobre una única copia asegura semántica UNIX

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

� Mecanismos de caché sin replicación de datos� Basado en esquemas cooperativos que definen un único espacio global formado por la unión de todas las caché del sistema.

� Los datos fluyen a través de las caches sin replicación

� Empleo de protocolos de coherencia de caché

84

Page 85: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Protocolos de coherencia de cache

� Objetivos: � Permitir el uso de caché en los clientes manteniendo coherente la información de acuerdo a la semántica de coutilización que define el sistema de ficheros

� Aspectos de diseño a considerar� Granularidad del protocolo

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

� Granularidad del protocolo

� Mecanismo de validación

� Mecanismos de actualización

� Localización de las copias en las caches de los clientes

85

Page 86: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Granularidad del protocolo

� Tamaño de la unidad sobre la que se mantiene coherencia� Puede variar desde un único byte hasta el fichero completo

� Ejemplos:� Sprite: fichero completo

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

� Coda: conjunto de ficheros (volumen)

� ParFiSys: regiones de tamaño y forma variable definidas por el usuario

� Con semánticas UNIX, unidades grandes y acceso concurrentes: � Posible falsa coutilización

86

Page 87: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Falsa coutilización

Proceso A Proceso B

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

87

Unidad de coherencia

Page 88: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Validación de la cache

� Determinar si un dato almacenado en la caché es consistente

� Validación iniciada por el cliente. Contactar con el servidor para determinar el estado de la copia� Frecuencia de validación

En cada acceso

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

� En cada acceso

� Al abrir el fichero

� Periódicamente

� Necesidad de almacenar información sobre la última actualización en caso de escritura diferida.

� Crece el tráfico de la red, consume CPU en el servidor y aumenta el tiempo de servicio de las peticiones

88

Page 89: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Validación de la cache

� Validación iniciada por el servidor� El servidor almacena información sobre los datos accedidos por cada cliente y el modo de acceso

� Servidores con estado (implicaciones sobre la tolerancia a fallos)

� Si un dato es accedido por dos o más clientes, al menos uno en

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

� Si un dato es accedido por dos o más clientes, al menos uno en modo escritura, se notifica a los clientes para que invaliden o actualicen las caches

� Rompe el modelo cliente/servidor

89

Page 90: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Mecanismos de actualización

� Cuando hay una modificación sobre una copia y es necesario mantener una visión coherente hay que actualizar el resto de copias.

� Métodos:� Actualización de las copias

Invalidación de las copias

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

� Invalidación de las copias

90

Page 91: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Mecanismos de actualización

� Actualización de todas las copias� Excesivo tráfico en la red

� Inviable en sistemas de ficheros

� Invalidación de las copias. Se invalidan las copias y los futuros accesos se realizan sobre una copia consistente.

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

� Mensajes más cortos, menos tráfico en la red

� Mayor capacidad de crecimiento

91

Page 92: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Localización de las copias

� Es necesario conocer qué clientes almacenan copias de datos para realizar las acciones del protocolo

� Se utilizan esquemas basados en directorios. Cada entrada almacena la lista de clientes con copias en su cache.� Directorio de mapa completo

� Directorio limitado

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

� Directorio limitado

� Lista encadenada

� Directorios centralizados: un único gestor se encarga de la coherencia de todos los ficheros del sistema� Posible cuello de botella

� Directorios distribuidos: existen varios gestores� Mejor capacidad de crecimiento

92

Page 93: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Caché en los clientes contra acceso

remoto

� Rendimiento cercano al de un sistema centralizado

� Menor carga en el servidor y en la red. Se permiten transferencias más grandes por la red

� Facilita el crecimiento proporcional del rendimiento del sistema

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

� Dificultades relacionadas con el mantenimiento de la coherencia

93

Page 94: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Ejemplo: coherencia de caché del SF

Sprite

� Sprite: Sistema de ficheros desarrollador en Berkeley a finales de los 80

� Implementa consistencia secuencial

� Solo se almacena en caché los datos, no los metadatos

� Cuando un servidor detecta que un fichero está abierto en múltiples clientes (máquinas) y en alguna de ellas se abre para escritura, se desactiva la caché en todos los clientes;

� Todas las lecturas y escritura del ficheros se hacen de forma remota

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

� Todas las lecturas y escritura del ficheros se hacen de forma remota

� Si solo hay un escritor se utiliza write-back

� Para identificar los bloques obsoletos se utiliza

� Número de versión para el fichero

� Se sigue la pista del último escritor

94

Page 95: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Aspectos de tolerancia a fallos

� Servidores con estado

� Cuando se abre un fichero, el servidor almacena información y da al cliente un identificador único a utilizar en las posteriores llamadas

� Cuando se cierra un fichero se libera la información

� Servidores sin estado

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

� Servidores sin estado

� Cada petición es autocontenida (fichero y posición)

95

Page 96: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Aspectos de tolerancia a fallos

� Ventajas de los servidores con estado� Mensajes de petición más cortos

� Mejor rendimiento (se mantiene información en memoria)

� Facilita la lectura adelantada. El servidor puede analizar el patrón de accesos que realiza cada cliente

� Es necesario en invalidaciones iniciadas por el servidor

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

� Ventajas de los servidores sin estado� Más tolerante a fallos

� No son necesarios open y close. Se reduce el nº de mensajes

� No se gasta memoria en el servidor para almacenar el estado

� Otros aspectos: replicación de ficheros

96

Page 97: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

¿Cómo mejorar el rendimiento?

� Empleo de caché � Cuidado con los protocolos de coherencia de cache

� Uso de paralelismo� Múltiples discos y nodos de E/S

� Distribución de los datos entre los discos y los nodos de E/S

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

� Sistemas de ficheros paralelos

� Uso de interfaces paralelas� MPI-IO

97

Page 98: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

NFS (Network File System)

� Sistemas de ficheros de Sun Microsystem (1985)

� Implementación y especificación de un servicio de acceso a ficheros remotos

� Diseñado para trabajar en entornos heterogéneos (diferentes máquinas, sistemas operativos, ...)

� La independencia se consigue mediante el uso de las RPC

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

� La independencia se consigue mediante el uso de las RPC construidas sobre el protocolo XDR

� Las diferentes máquinas montan un directorio remoto en el sistema de ficheros local� El espacio de nombres es diferente en cada máquina

� El montado no es transparente, debe proporcionarse el nombre de la máquina remota

98

Page 99: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Montado en NFS

� Establece una conexión lógica entre el servidor y el cliente

� La máquina A exporta /usr y /bin

� En la máquina B:� mount máquinaA:/usr /usr

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

99

MáquinaA

include

/

binusr

lib

MáquinaB

/

homebin usr

Page 100: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Montado en NFS

� La imagen del SF puede ser diferente en distintos clientes

ServidorCliente A Cliente B

(root) (root) (root)

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

100

local

usrvmunix. . . usr

libbin

bin lib

local

usr

. . .

x

Page 101: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Arquitectura de NFS

CLIENTE SERVIDOR

CAPA DE LLAMADAAL SISTEMA

CAPA DEL SISTEMADE FICHEROS VIRT.

CAPA DEL SISTEMADE FICHEROS VIRT.

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

101

S.O.LOCAL

CLIENTENFS

DISCOLOCAL

RPC/XDR

S.O.LOCAL

SERVIDORNFS

DISCOLOCAL

RPC/XDR

RED

Page 102: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Sistema de ficheros virtual

� El VFS ofrece la interfaz de acceso a ficheros y directorios

� Independiente del SF concreto

� En UNIX cada fichero viene definido por un nodo-v (nodo virtual)

� Algunos atributos

Puntero al nodo-i real del fichero

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

� Puntero al nodo-i real del fichero

� Puntero a las funciones que ejecutan los servicios

102

Page 103: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Nodo virtual

nodo-v

Direcciones delas operaciones

virtuales

Dirección del

Información del archivo

virtual

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

D ireccio nes delas opera cione svirtua les

D ireccio nes delas opera cionesesp ecífica s de S A

D irecció n delnod o-iespec ífico

Inform ación del arc hivovirtu al

no do-i

Tabla de

funci ones del SA

103

Direcciones delas operaciones

específicas de SA

nodo-iespecífico nodo-i

Tabla de funciones

del SA

Page 104: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Protocolo NFS� La versión 3 es estándar en Internet (RFC 1813) � Ofrece un conjunto de RPC para realizar operaciones sobre ficheros remotos� Búsqueda de un fichero en un directorio� Lectura de entradas de directorio� Manipulación de enlaces y directorios� Acceso a los atributos de un fichero

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

� Acceso a los atributos de un fichero� Lectura y escritura de ficheros

� Los servidores de NFS no almacenan estado� Operaciones autocontenidas

� El servidor no puede almacenar el puntero de la posición del fichero, lo debe mantener el cliente

� El servidor no almacena información entre llamadas

� El protocolo no ofrece mecanismos de control de concurrencia para asegurar una semántica UNIX

104

Page 105: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Manejadores de ficheros (file handle)

� Estructura opaca que identifica a un fichero remoto� Típico filehandle en UNIX

VFS almacena una entrada por cada archivo abierto

Id. del sistema de ficheros

Número de nodo-iNúmero de generación de nodo-i

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

� VFS almacena una entrada por cada archivo abierto (vnode)

� Cada vnode apunta a un inodo local o a un filehandle� Cuando un fichero es local el nodo-v contiene el nodo-i.� Cuando el fichero es remoto el nodo-v contiene el filehandle

105

Page 106: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Operaciones

lookup(dirfh, name) -> fh, attr Busca un fichero en un directorio dado por dirfh

create(dirfh, name, attr) ->newfh, attr

Crea un fichero con unos atributos en un directorio

remove(dirfh, name) status Elimina un fichero de un directorio

getattr(fh) -> attr Devuelve los atributos de un ficheros

Modifica los atributos. Si el tamaño se pone a 0 se trunca el

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

106

setattr(fh, attr) -> attr Modifica los atributos. Si el tamaño se pone a 0 se trunca el fichero

read(fh, offset, count) -> attr, data Lectura de un fichero. Devuelve los últimos atributos del fichero.

write(fh, offset, count, data) -> attr Escritura en un fichero. Devuelve los atributos después de realizada la escritura

rename(dirfh, name, todirfh, toname)-> status

Cambia el nombre de un fichero.

link(newdirfh, newname, dirfh, name)-> status

Crea un enlace

Page 107: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Operaciones

symlink(newdirfh, newname, string)-> status

Crea un enlace simbólico

readlink(fh) -> string Devuelve el nombre asociado con un enlace simbólico

mkdir(dirfh, name, attr) -> newfh, attr

Crea un directorio

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

107

rmdir(dirfh, name) -> status Elimina un directorio vacio

readdir(dirfh, cookie, count) -> entries

Devuelve hasta count bytes de entradas de un directorioCada entrada contiene un nombre de fichero, su manejador y un Puntero opaco utilizado en la siguiente llamada readdir. Si cookie es 0 se lee la primera entrada del directorio.

statfs(fh) -> fsstats Devuelve información del sistema de ficheros (block size, número de bloques libres, etc.

Page 108: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Traducción de nombres

� El cliente realiza la traducción de un nombre (path) componente a componente. Cuando un vnode apunta a filehandle la búsqueda se realiza en el servidor (una componente cada vez)

� lookup(dir, name) devuelve (fh, attr)

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

lookup(dir, name) (fh, attr)

� Devuelve el fh y los atributos de un fichero del directorio dir

� Falla si el cliente no tiene permisos

108

Page 109: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Traducción de nombres

� Una única llamada open

fd = open(“/usr/joe/6360/list.txt”)

Da lugar a varias operaciones remotas:

lookup(rootfh, “usr”) devuelve (fh0, attr)lookup(fh0, “joe”) devuelve (fh1, attr)

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

lookup(fh0, “joe”) devuelve (fh1, attr)lookup(fh1, “6360”) devuelve (fh2, attr)lookup(fh2, “list.txt”) devuelve (fh, attr)

� El filehandle fh identifica al fichero list.txt y se utilizará en las operaciones de lectura y escritura posteriores.

109

Page 110: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Acceso a los ficheros

� Se realiza con el filehandle:� read(fh, offset, cont) devuelve (datos, attr)

� write(fh, offset, cont, data) devuelve (attr)

� Transferencias en bloquesEn la versión 2 hasta 8 KB

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

� En la versión 2 hasta 8 KB

� En la versión 3 se puede negociar

� Los clientes realizan lecturas adelantadas de un bloque

� Las escrituras se realizan localmente. Los bloques se envían al servidor cuando se llena un bloque o cuando se cierra el fichero

110

Page 111: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Escritura en la caché del servidor

� Política de actualización en la versión 2: write-through

� Política de actualización en la versión 3: la operación de escritura ofrece dos posibilidades:� Write-through: se escribe a disco antes de contestar al cliente

Delayed-write: se escribe solo en memoria caché

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

� Delayed-write: se escribe solo en memoria caché� La operación commit fuerza la escritura en disco. Normalmente los clientes envían esta operación en el close.

111

Page 112: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Caché en los clientes

� Necesaria para mejorar el rendimiento

� El cliente NFS almacena en caché el resultado de las operaciones: read, write, getattr, lookup y readdir� Caché de datos

� Caché de atributos

� La caché introduce un posible problema de coherencia:

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

� La caché introduce un posible problema de coherencia:� Dado un fichero modificado concurrentemente por dos clientes

� Si el fichero se almacena en la caché de los dos clientes:� A no verá los cambios hechos por B

� B no verá los cambios hechos por A

� Actualizaciones inconsistentes

� No se garantiza la semántica UNIX

112

Page 113: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Solución

� Los clientes deben:� Enviar periódicamente los bloques modificados al servidor

� Cuando un fichero se abre en un cliente se comprueba en el servidor si la información se ha modificado� Si se ha modificado se descartan los bloques de la caché

� Piden al servidor que revalide la información que tiene en su caché

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

� 3-30 segundos para ficheros

� 30-60 segundos para directorios

� El bloque se descarta si ha sido modificado en el servidor

� Los atributos en caché se descartan después de � 3 segundos para atributos de ficheros

� 30 segundos para atributos de directorios

113

Page 114: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Protocolo de montado

program MOUNT_PROGRAM {

version MOUNT_V3 {

void MOUNTPROC3_NULL(void) = 0;

mountres3 MOUNTPROC3_MNT(dirpath) = 1;

mountlist MOUNTPROC3_DUMP(void) = 2;

void MOUNTPROC3_UMNT(dirpath) = 3;

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

void MOUNTPROC3_UMNT(dirpath) = 3;

void MOUNTPROC3_UMNTALL(void) = 4;

exports MOUNTPROC3_EXPORT(void) = 5;

} = 3;

} = 100005;

114

Page 115: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Protocolo NFSprogram NFS_PROGRAM {

version NFS_V3 {

void NFSPROC3_NULL(void) = 0;

GETATTR3resNFSPROC3_GETATTR(GETATTR3args) = 1;

SETATTR3resNFSPROC3_SETATTR(SETATTR3args) = 2;

LOOKUP3res NFSPROC3_LOOKUP(LOOKUP3args) = 3;

ACCESS3res NFSPROC3_ACCESS(ACCESS3args) = 4;

READLINK3res NFSPROC3_READLINK(READLINK3args) = 5;

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

READLINK3res NFSPROC3_READLINK(READLINK3args) = 5;

READ3res NFSPROC3_READ(READ3args) = 6;

WRITE3res NFSPROC3_WRITE(WRITE3args) = 7;

CREATE3res NFSPROC3_CREATE(CREATE3args) = 8;

MKDIR3res NFSPROC3_MKDIR(MKDIR3args) = 9;

SYMLINK3resNFSPROC3_SYMLINK(SYMLINK3args) = 10;

MKNOD3res NFSPROC3_MKNOD(MKNOD3args) = 11;

REMOVE3res NFSPROC3_REMOVE(REMOVE3args) = 12;

115

Page 116: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Protocolo NFSRMDIR3res NFSPROC3_RMDIR(RMDIR3args) = 13;

RENAME3res NFSPROC3_RENAME(RENAME3args) = 14;

LINK3res NFSPROC3_LINK(LINK3args) = 15;

READDIR3resNFSPROC3_READDIR(READDIR3args) = 16;

READDIRPLUS3res FSPROC3_READDIRPLUS(READDIRPLUS3args) = 17;

FSSTAT3res NFSPROC3_FSSTAT(FSSTAT3args) = 18;

FSINFO3res NFSPROC3_FSINFO(FSINFO3args) = 19;

PATHCONF3res NFSPROC3_PATHCONF(PATHCONF3args) = 20;

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

PATHCONF3res NFSPROC3_PATHCONF(PATHCONF3args) = 20;

COMMIT3res NFSPROC3_COMMIT(COMMIT3args) = 21;

} = 3;

} = 100003;

116

Page 117: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

LOOKUP3resNFSPROC3_LOOKUP(LOOKUP3args)

struct LOOKUP3args {

diropargs3 what;

};

struct diropargs3 {

nfs_fh3 dir;

filename3 name;

};

union LOOKUP3res switch (nfsstat3 status) {

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

union LOOKUP3res switch (nfsstat3 status) {

case NFS3_OK:

LOOKUP3resok resok;

default:

LOOKUP3resfail resfail;

};

struct LOOKUP3resok {

nfs_fh3 object;

post_op_attr obj_attributes;

post_op_attr dir_attributes;

};117

Page 118: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

WRITE3resNFSPROC3_WRITE(WRITE3args)

struct WRITE3args {

nfs_fh3 file;

offset3 offset;

count3 count;

stable_how stable;

opaque data<>;

};

union WRITE3res switch (nfsstat3 status) {

case NFS3_OK:

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

case NFS3_OK:

WRITE3resok resok;

default:

WRITE3resfail resfail;

};

struct WRITE3resok {

wcc_data file_wcc;

count3 count;

stable_how committed;

writeverf3 verf;

};118

Page 119: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

READ3res NFSPROC3_READ(READ3args)struct READ3args {

nfs_fh3 file;

offset3 offset;

count3 count;

};

union READ3res switch (nfsstat3 status) {

case NFS3_OK:

READ3resok resok;

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

READ3resok resok;

default:

READ3resfail resfail;

};

struct READ3resok {

post_op_attr file_attributes;

count3 count;

bool eof;

opaque data<>;

};

119

Page 120: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Sistemas de ficheros paralelos (PFS)

� Múltiples nodos de E/S� Incrementa el ancho de banda

� Fichero distribuido entre diferentes nodos de E/S� Acceso paralelo

� A diferentes ficheros

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

120

� A diferentes ficheros� Al mismo fichero

� Interfaces de E/S paralela� MPI-IO

� Optimizaciones� E/S colectiva� Acceso a datos no contiguos

Page 121: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Arquitectura de un sistema de ficheros

paraleloNodo de cómputo

Nodos de cómputoAplicaciones

Cliente

Red de comunicación

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

Servidorde E/S

Servidorde E/S

Servidorde E/S

121

Page 122: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Arquitectura de un sistema de ficheros

paraleloNodo de cómputo

Nodos de cómputoAplicaciones

Cliente

Red de comunicación

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

Servidorde E/S

Servidorde E/S

Fichero 1Fichero 2

Servidorde E/S

122

Page 123: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Arquitectura de un sistema de ficheros

paraleloNodo de cómputo

Nodos de cómputoAplicaciones

Cliente

Red de comunicación

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

Servidorde E/S

Servidorde E/S

Fichero 1Fichero 2

Servidorde E/S

123

Page 124: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Ejemplos

� PVFS

� GPFS

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

124

Page 125: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Sistemas de almacenamiento en red

� Infraestructura tradicional� Discos conectados a los servidores (DAS, Direct Attach Storage)

� Redes de almacenamiento� NAS (Network Attached Storage)

� SAN (Storage Area Networks)

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

� Sistemas de ficheros para discos compartidos

125

Page 126: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Infraestructura tradicional

Clientesheterogéneos

DAS (Direct Attach Storage) Conexión directa al servidor

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

126

Servidores

LAN

Page 127: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Conexión directa al servidor

� Ventajas:� Servicios independientes

� Inconvenientes:� Administración y mantenimiento

� Saturación de servidores y LAN en los Backup

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

� Escalabilidad

� Coste

� Rendimiento

� Dificultades para un correcto aprovisionamiento de almacenamiento

� Mala utilización de los recursos

127

50% 50% 95%

Page 128: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Ejemplo: NFS

LAN

NFS server

/home/a/b

/home

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

128

LAN/home/a/b

Exporta un directorio

/home/a/b

/home/a/b

Montan el directorio remoto

Page 129: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Problemas de rendimiento

12

14

anch

o de

ban

da a

greg

ado

(MB

/s)

� Los servidores pueden convertirse en un cuello de botella

� Solución no escalable

� Solución

� Utilizar más servidores

� Particionar

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

0

2

4

6

8

10

12

1 2 4 8 16

Número de clientes

anch

o de

ban

da a

greg

ado

(MB

/s)

129

Page 130: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Ejemplo de particionamiento

� Difícil gestión

/home1/a/b

Servidor NFS

/home1/a/b

/home2/c/d

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

130

LAN/d

/home3/e /f

/home2/c /d

/home3/e /f

Page 131: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Almacenamiento en red

Aplicaciones de gestión

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

131

ServidoresHBA

Almacenamiento

Elementos de interconexión� Cables, conectores� Swithes, routers, hub

Page 132: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Consolidación del almacenamiento

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

132

Page 133: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

NAS (Network Attached Storage)

� Dispositivo de almacenamiento con conexión directa a la red

� Almacenamiento

� Servidor

� Protocolos estándar

� NFS

� CIFS LAN

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

CIFS

� HTTP

133

LAN

NAS

Page 134: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Elementos de una NAS

� TCP/IP

� Sistema de ficheros

� NFS, CIFS, HTTP

� SW de gestión

� SW de diagnostico

� Análisis de fallos, alertas

TCP/IP

Sistema de ficheros

SW de diagnóstico

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

� Análisis de fallos, alertas

� Características tolerantes a fallos

� Componentes redundantes

� Componentes Hot-swap

� Discos RAID

134

diagnóstico

ControladorRAID

Gestión

Page 135: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

SAN (Storage Area Networks)

LANLAN REDRED

Clientes Servidores Almacenamiento

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

135

LANLAN REDRED

Page 136: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

NAS vs SAN

� Network Attached Storage (NAS)� CIFS y NFS

� Acceso a nivel de fichero

� Solución más económica

� Peor ancho de banda y más latencia

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

� Storage Area Networks (SANs): � Protocolos de red: Fibre Channel, iSCSI

� Alto ancho de banda y baja latencia

� Acceso a nivel de bloque

� Solución costosa

136

Page 137: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Fibre Channel

� Mecanismo de transporte genérico

� Puede utilizar cables de fibra óptica y cobre

� Interfaz para transferencia serie de datos a alta velocidad y baja latencia (GB/s) a largas distancias (hasta 10 Km)� 100/200/400/800/1200 MB/s

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

� Utiliza FCP (fibre channel protocol): implementación serie de SCSI

137

Page 138: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Diferentes topologías

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

138

Punto a Punto hub switch

FC tiene un espacio de direcciones de 24 bits

Page 139: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Adaptadores

Adaptador PCI

HBA (Host Bus Adapter)

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

139

Page 140: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

iSCSI

� Acceso a dispositivos de almacenamiento a través de redes TCP/IP.

Servidor

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

140

LANLAN

AlmacenamientoPrimario FC.

EthernetDISK

DISK

DISK

DISK

Servidor

Page 141: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

iSCSI

� Tramas SCSI sobre paquetes IP.

� El protocolo TCP/IP realiza:� Control de congestión

� Entrega ordenada de paquetes

� Corrección de errores

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

� iSCSI habilita acceso universal

141

SCSI DataCabecera LAN / WAN

Cabecera IP

TCP CRCCabecera iSCSI

• Dos tipos de tramas:

• Comandos SCSI• Bloques de datos

Page 142: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Ventajas: Alta disponibilidad

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

142

www.snia.org

Page 143: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Ventajas Reducción de los costes de alta

disponibilidad

Con DAS Con SAN

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

143

www.snia.org

Page 144: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Ventajas: Backup sin intervención de

los servidores

� Copia directa entre dispositivos de almacenamiento

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

144

www.snia.org

Page 145: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Escenario mixto iSCSI y Fibre Channel

AlmacenamientoSecundario.

Windows server LAN iSCSILAN iSCSI

Edificio A Edificio B

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

145

SANSAN

AlmacenamientoPrimario FC.

Fibre ChannelDISK

DISK

DISK

DISK

Router FC/iSCSI.

Page 146: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Almacenamiento en redes WAN

� Datos globales� Continuidad del negocio� Diversificación del negocio� Caching de datos cercanos a su uso� Transferencias basadas en IP, iSCSI,, FCIP

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

146

Data Center A Data Center B

SANSAN

Page 147: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Sistemas de ficheros de discos

compartidos

� Los clientes pueden acceder directamente a los discos

� Requiere un gestor de metadatos

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

147

REDRED

Sistema de ficheros compartido

Page 148: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Ventajas

� Se mejora el rendimiento� Acceso directo a los discos sin intervención de un servidor

� Acceso paralelo� Acceso a grandes ficheros

� Acceso a muchos ficheros pequeños

� Mejor disponibilidad

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

� Mejor disponibilidad� No existe un servidor central, requiere disponibilidad en los discos

148

Page 149: Tema 9 Sistemas de ficheros distribuidos - UC3Mocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas... · Servicio de directorio Servicio de ficheros Implementación ... Único espacio de

Ejemplos

� GPFS

� GFS

� OCFS

F. García-Carballeira, Mª. Soledad Escolar, Luis Miguel Sánchez, Fco. Javier García

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 España.

149