نظام الملفات المجمع

الموسوعة الحرة

نظام الملفات المجمع ( CFS ) هو نظام ملفات يتم مشاركته من خلال تثبيته في وقت واحد على خوادم متعددة . هناك عدة طرق للتجميع ، ومعظمها لا تستخدم نظام ملفات مجمع (فقط تخزين مرفق مباشر لكل عقدة). يمكن أن توفر أنظمة الملفات المجمعة ميزات مثل العنونة المستقلة عن الموقع والتكرار مما يحسن الموثوقية أو يقلل من تعقيد الأجزاء الأخرى من المجموعة. أنظمة الملفات المتوازية هي نوع من أنظمة الملفات المجمعة التي تنشر البيانات عبر عقد تخزين متعددة، عادةً للتكرار أو الأداء. [1]

نظام الملفات على القرص المشترك

يستخدم نظام الملفات المشترك على القرص شبكة منطقة تخزين (SAN) للسماح لأجهزة كمبيوتر متعددة بالحصول على وصول مباشر إلى القرص على مستوى الكتلة . يجب أن تتم عملية التحكم في الوصول والترجمة من العمليات على مستوى الملف التي تستخدمها التطبيقات إلى العمليات على مستوى الكتلة التي تستخدمها شبكة منطقة التخزين (SAN) على عقدة العميل. يوفر نظام الملفات المشترك على القرص، وهو النوع الأكثر شيوعًا من أنظمة الملفات المجمعة - عن طريق إضافة آليات للتحكم في التزامن  - عرضًا متسقًا وقابلًا للتسلسل لنظام الملفات، مما يتجنب الفساد وفقدان البيانات غير المقصود حتى عندما يحاول عملاء متعددون الوصول إلى نفس الملفات في نفس الوقت. تستخدم أنظمة الملفات المشتركة على القرص عادةً نوعًا ما من آلية السياج لمنع تلف البيانات في حالة فشل العقدة، لأن الجهاز غير المسور يمكن أن يتسبب في تلف البيانات إذا فقد الاتصال بالعقد الشقيقة وحاول الوصول إلى نفس المعلومات التي تصل إليها العقد الأخرى.

قد تستخدم شبكة منطقة التخزين الأساسية أيًا من عدد من بروتوكولات مستوى الكتلة، بما في ذلك SCSI ، وiSCSI ، و HyperSCSI ، و ATA عبر Ethernet (AoE)، و Fibre Channel ، و network block device ، و InfiniBand .

توجد طرق معمارية مختلفة لنظام الملفات المشترك على القرص. يقوم البعض بتوزيع معلومات الملفات عبر جميع الخوادم في مجموعة (موزعة بالكامل). [2]

أمثلة

أنظمة الملفات الموزعة

لا تتقاسم أنظمة الملفات الموزعة الوصول على مستوى الكتلة إلى نفس التخزين ولكنها تستخدم بروتوكول الشبكة . [3] [4] تُعرف هذه عادةً باسم أنظمة الملفات الشبكية ، على الرغم من أنها ليست أنظمة الملفات الوحيدة التي تستخدم الشبكة لإرسال البيانات. [5] يمكن لأنظمة الملفات الموزعة تقييد الوصول إلى نظام الملفات اعتمادًا على قوائم الوصول أو القدرات على كل من الخوادم والعملاء، اعتمادًا على كيفية تصميم البروتوكول.

الفرق بين نظام الملفات الموزع ومخزن البيانات الموزع هو أن نظام الملفات الموزع يسمح بالوصول إلى الملفات باستخدام نفس الواجهات والدلالات مثل الملفات المحلية - على سبيل المثال، التركيب/إلغاء التركيب، وسرد الدلائل، والقراءة/الكتابة عند حدود البايتات، ونموذج الأذونات الأصلي للنظام. على النقيض من ذلك، تتطلب مخازن البيانات الموزعة استخدام واجهة برمجة تطبيقات أو مكتبة مختلفة ولها دلالات مختلفة (غالبًا ما تكون تلك الخاصة بقاعدة البيانات). [6]

أهداف التصميم

قد تهدف أنظمة الملفات الموزعة إلى "الشفافية" في عدد من الجوانب. أي أنها تهدف إلى أن تكون "غير مرئية" لبرامج العميل، التي "ترى" نظامًا مشابهًا لنظام الملفات المحلي. خلف الكواليس، يتولى نظام الملفات الموزع تحديد موقع الملفات ونقل البيانات وتوفير ميزات أخرى مدرجة أدناه.

  • شفافية الوصول : لا يدرك العملاء أن الملفات موزعة ويمكنهم الوصول إليها بنفس الطريقة التي يتم بها الوصول إلى الملفات المحلية.
  • شفافية الموقع : توجد مساحة اسم متسقة تشمل الملفات المحلية والبعيدة. لا يشير اسم الملف إلى موقعه.
  • شفافية التزامن : يتمتع جميع العملاء بنفس الرؤية لحالة نظام الملفات. وهذا يعني أنه إذا كانت إحدى العمليات تعدل ملفًا، فستشاهد أي عمليات أخرى على نفس النظام أو الأنظمة البعيدة التي تصل إلى الملفات التعديلات بطريقة متماسكة.
  • شفافية الفشل : يجب أن تعمل برامج العميل والعميل بشكل صحيح بعد فشل الخادم.
  • التباين : يجب توفير خدمة الملفات عبر منصات الأجهزة وأنظمة التشغيل المختلفة.
  • إمكانية التوسع : يجب أن يعمل نظام الملفات بشكل جيد في البيئات الصغيرة (جهاز واحد، عشرات الأجهزة) وأن يتوسع أيضًا بسلاسة إلى البيئات الأكبر (المئات عبر عشرات الآلاف من الأنظمة).
  • شفافية التكرار : لا ينبغي أن يكون العملاء على دراية بتكرار الملفات الذي تم إجراؤه عبر خوادم متعددة لدعم قابلية التوسع.
  • شفافية الهجرة : يجب أن تكون الملفات قادرة على التحرك بين الخوادم المختلفة دون علم العميل.

تاريخ

استخدم نظام تقاسم الوقت غير المتوافق أجهزة افتراضية للوصول الشفاف إلى نظام الملفات بين الأجهزة في الستينيات. تم تطوير المزيد من خوادم الملفات في السبعينيات. في عام 1976، أنشأت شركة Digital Equipment Corporation مستمع وصول الملف (FAL)، وهو تنفيذ لبروتوكول وصول البيانات كجزء من المرحلة الثانية من DECnet والذي أصبح أول نظام ملفات شبكة يستخدم على نطاق واسع. في عام 1984، أنشأت شركة Sun Microsystems نظام الملفات المسمى " نظام ملفات الشبكة " (NFS) والذي أصبح أول نظام ملفات شبكة قائم على بروتوكول الإنترنت يستخدم على نطاق واسع. [4] أنظمة ملفات الشبكة الأخرى الجديرة بالملاحظة هي نظام ملفات Andrew (AFS) وبروتوكول ملفات Apple (AFP) وبروتوكول NetWare Core (NCP) وكتلة رسائل الخادم (SMB) والمعروف أيضًا باسم نظام ملفات الإنترنت المشترك (CIFS).

في عام 1986، أعلنت شركة IBM عن دعم العميل والخادم لهندسة إدارة البيانات الموزعة (DDM) لأجهزة الكمبيوتر System/36 و System/38 وأجهزة الكمبيوتر المركزية من IBM التي تعمل بنظام CICS . تبع ذلك دعم أجهزة الكمبيوتر الشخصية من IBM و AS/400 وأجهزة الكمبيوتر المركزية من IBM التي تعمل بنظامي التشغيل MVS و VSE و FlexOS . كما أصبحت DDM الأساس لهندسة قاعدة البيانات العلائقية الموزعة ، والمعروفة أيضًا باسم DRDA.

هناك العديد من بروتوكولات الشبكة من نظير إلى نظير لأنظمة الملفات الموزعة مفتوحة المصدر للسحابة أو أنظمة الملفات المجمعة مغلقة المصدر، على سبيل المثال: 9P ، AFS ، Coda ، CIFS/SMB ، DCE/DFS ، WekaFS، [7] Lustre ، PanFS، [8] Google File System ، Mnet، Chord Project .

أمثلة

تخزين متصل بالشبكة

توفر وحدة التخزين المتصلة بالشبكة (NAS) كلًا من التخزين ونظام الملفات، مثل نظام ملفات القرص المشترك أعلى شبكة منطقة التخزين (SAN). تستخدم وحدة التخزين المتصلة بالشبكة (NAS) عادةً بروتوكولات قائمة على الملفات (على عكس البروتوكولات القائمة على الكتل التي تستخدمها SAN) مثل NFS (شائعة في أنظمة UNIX )، أو SMB/CIFS ( نظام ملفات الإنترنت المشترك/كتلة رسائل الخادم ) (يستخدم مع أنظمة MS Windows)، أو AFP (يستخدم مع أجهزة كمبيوتر Apple Macintosh )، أو NCP (يستخدم مع OES و Novell NetWare ).

اعتبارات التصميم

تجنب نقطة الفشل الوحيدة

قد يؤدي فشل أجهزة القرص أو عقدة تخزين معينة في مجموعة إلى إنشاء نقطة فشل واحدة يمكن أن تؤدي إلى فقدان البيانات أو عدم توفرها. يمكن توفير التسامح مع الأخطاء والتوافر العالي من خلال تكرار البيانات من نوع أو آخر، بحيث تظل البيانات سليمة ومتاحة على الرغم من فشل أي قطعة واحدة من المعدات. للحصول على أمثلة، راجع قوائم أنظمة الملفات الموزعة المقاومة للأخطاء وأنظمة الملفات الموزعة المتوازية المقاومة للأخطاء .

أداء

إن أحد مقاييس الأداء الشائعة لنظام الملفات المجمعة هو مقدار الوقت اللازم لتلبية طلبات الخدمة. في الأنظمة التقليدية، يتكون هذا الوقت من وقت الوصول إلى القرص وكمية صغيرة من وقت معالجة وحدة المعالجة المركزية . ولكن في نظام الملفات المجمع، يكون الوصول عن بعد له تكلفة إضافية بسبب البنية الموزعة. وهذا يشمل الوقت اللازم لتسليم الطلب إلى الخادم، والوقت اللازم لتسليم الاستجابة إلى العميل، ولكل اتجاه، تكلفة وحدة المعالجة المركزية لتشغيل برنامج بروتوكول الاتصال .

التزامن

يصبح التحكم في التزامن مشكلة عندما يقوم أكثر من شخص أو عميل بالوصول إلى نفس الملف أو الكتلة ويريدون تحديثه. وبالتالي، لا ينبغي أن تتداخل التحديثات التي يتم إجراؤها على الملف من عميل واحد مع الوصول والتحديثات من عملاء آخرين. تكون هذه المشكلة أكثر تعقيدًا مع أنظمة الملفات بسبب الكتابة المتداخلة المتزامنة، حيث يكتب كتاب مختلفون إلى مناطق متداخلة من الملف في نفس الوقت. [9] عادةً ما يتم التعامل مع هذه المشكلة من خلال التحكم في التزامن أو القفل الذي قد يكون مدمجًا في نظام الملفات أو يتم توفيره بواسطة بروتوكول إضافي.

تاريخ

في سبعينيات القرن العشرين، كان بإمكان أجهزة الكمبيوتر المركزية من إنتاج شركة IBM مشاركة الأقراص المادية وأنظمة الملفات إذا كان لكل جهاز اتصال قناة خاص به بوحدات التحكم في محركات الأقراص. وفي ثمانينيات القرن العشرين، تضمنت مجموعات TOPS-20 و OpenVMS (VAX/ALPHA/IA64) من إنتاج شركة Digital Equipment Corporation أنظمة ملفات أقراص مشتركة. [10]

انظر أيضا

مراجع

  1. ^ Saify, Amina; Kochhar, Garima; Hsieh, Jenwei; Celebioglu, Onur (مايو 2005). "تحسين مجموعات الحوسبة عالية الأداء باستخدام أنظمة الملفات المتوازية" (PDF) . Dell Power Solutions . Dell Inc. تم الاسترجاع في 6 مارس 2019 .
  2. ^ Mokadem, Riad; Litwin, Witold; Schwarz, Thomas (2006). "Disk Backup Through Algebraic Signatures in Scalable Distributed Data Structures" (PDF) . DEXA 2006 Springer . تم الاسترجاع في 8 يونيو 2006 .
  3. ^ Silberschatz, Abraham; Galvin, Peter; Gagne, Greg (2009). "Operating System Concepts, 8th Edition" (PDF) . جامعة بابل . John Wiley & Sons, Inc. ص. 705–725. مؤرشف من الأصل (PDF) في 6 مارس 2019. تم الاسترجاع في 4 مارس 2019 .
  4. ^ من Arpaci-Dusseau, Remzi H.; Arpaci-Dusseau, Andrea C. (2014), Sun's Network File System (PDF) , Arpaci-Dusseau Books
  5. ^ Sandberg, Russel (1986). "The Sun Network Filesystem: Design, Implementation and Experience" (PDF) . Proceedings of the Summer 1986 USENIX Technical Conference and Exhibition . Sun Microsystems, Inc. تم الاسترجاع في 6 مارس 2019. تم تصميم نظام الملفات الشبكي لتبسيط مشاركة موارد نظام الملفات في شبكة من الأجهزة غير المتجانسة .
  6. ^ صبح، طارق (2008). التطورات في علوم وهندسة الحاسبات والمعلومات . مجلة سبرينغر للعلوم والأعمال التجارية. ص 423-440. رمز Bibcode :2008acis.book.....S.
  7. ^ "Weka Distributed File Systems (DFS)". weka.io . 2021-04-27 . تم الاسترجاع في 2023-10-12 .
  8. ^ "نظام الملفات المتوازي PanFS". panasas.com . تم الاسترجاع في 2023-10-12 .
  9. ^ بيساش، يانيف (2013). التخزين الموزع: المفاهيم والخوارزميات والتطبيقات . ISBN 978-1482561043 . 
  10. ^ ميرفي، دان (1996). "أصول وتطوير TOPS-20". دان ميرفي. خطط طموحة لكوكب المشتري . تم الاسترجاع في 6 مارس 2019. في النهاية، قام كل من VMS وTOPS-20 بشحن هذا النوع من القدرات.

قراءة إضافية

  • تصنيف أنظمة التخزين الموزعة
  • تصنيف واستطلاع حول أنظمة الملفات الموزعة
  • دراسة حول أنظمة الملفات الموزعة
  • تطور أنظمة الملفات
تم الاسترجاع من "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=نظام_ملفات_مجمع&oldid=1242731317#قرص_مشترك"
Original text
Rate this translation
Your feedback will be used to help improve Google Translate