أنظمة الملفات الاصطناعية

في علوم الحاسوب ، يُعرف نظام الملفات الاصطناعي أو نظام الملفات الوهمي بأنه واجهة هرمية لكائنات غير ملفية تظهر كما لو كانت ملفات عادية في شجرة نظام ملفات قائم على القرص أو نظام تخزين طويل الأمد . ويمكن الوصول إلى هذه الكائنات غير الملفية باستخدام نفس استدعاءات النظام أو برامج الأدوات المساعدة المستخدمة للوصول إلى الملفات والمجلدات العادية . ويُطلق على كل من الملفات العادية والكائنات غير الملفية مصطلح " العقدة" .

تكمن فائدة أنظمة الملفات الاصطناعية في إمكانية إعادة استخدام دلالات أنظمة الملفات المعروفة لتوفير نهج عالمي وسهل التنفيذ للتواصل بين العمليات . يمكن للعملاء استخدام نظام الملفات هذا لإجراء عمليات ملفات بسيطة على عُقده، دون الحاجة إلى تنفيذ طرق معقدة لترميز الرسائل وتمريرها، أو غيرها من جوانب هندسة البروتوكولات . بالنسبة لمعظم العمليات، يمكن استخدام أدوات الملفات الشائعة، مما يجعل كتابة البرامج النصية أمرًا في غاية السهولة.

يُعرف هذا بشكل شائع باسم " كل شيء عبارة عن ملف" ، ويُعتقد عمومًا أنه نشأ من نظام يونكس .

أمثلة

نظام الملفات /proc

في بيئة يونكس، يوجد عادةً نظام ملفات خاص مُثبَّت في المسار /proc . يُنفَّذ هذا النظام ضمن نواة النظام ، وينشر معلومات حول العمليات . لكل عملية، يوجد دليل (يُسمى بمعرف العملية ) يحتوي على معلومات تفصيلية عنها: الحالة ، والملفات المفتوحة، وخرائط الذاكرة ، ومواقع التثبيت، إلخ.

ظهرت /proc لأول مرة في الإصدار الثامن من يونكس، [ 1 ] وتم توسيع وظائفها بشكل كبير في Plan 9 من مختبرات بيل . [ 2 ]

نظام ملفات لينكس /sys

يُكمّل نظام الملفات /sys في لينكس نظام /proc، إذ يُوفّر معلومات تفصيلية كثيرة (غير متعلقة بالعمليات) حول حالة النظام داخل النواة لمساحة المستخدم. أما أنظمة يونكس التقليدية، فتُوفّر هذه المعلومات من خلال استدعاءات sysctl.

ObexFS

ObexFS هو نظام ملفات قائم على FUSE يوفر الوصول إلى كائنات OBEX عبر نظام الملفات. يمكن للتطبيقات العمل على الكائنات البعيدة عبر بروتوكول OBEX كما لو كانت ملفات محلية.

خوادم ملفات الخطة 9

في عائلة أنظمة التشغيل Plan 9 من مختبرات بيل ، يُستخدم مفهوم نظام الملفات الاصطناعي 9P كطريقة عامة للتواصل بين العمليات . وعلى عكس معظم أنظمة التشغيل الأخرى، يتميز تصميم Plan 9 بتوزيعه الواسع: فبينما تحتوي أنظمة التشغيل الأخرى على العديد من المكتبات والأطر (والتي غالبًا ما تكون ضخمة) للوظائف الشائعة، يقوم Plan 9 بتغليفها في خوادم ملفات. وتتمثل أهم ميزة في إمكانية تبسيط التطبيقات بشكل كبير، وتشغيل الخدمات بشكل مستقل عن الشبكة والمنصة - إذ يمكن أن تتواجد على أي مضيف أو منصة تقريبًا في الشبكة، وعلى أي نوع من الشبكات تقريبًا، طالما أن التطبيق قادر على الوصول إلى خادم الملفات.

يُطبّق نظام التشغيل Plan 9 هذا المفهوم على نطاق واسع: حيث تُقدّم معظم خدمات نظام التشغيل، مثل الوصول إلى الأجهزة وبروتوكولات الشبكة، على أنها خوادم ملفات. وبهذه الطريقة، يصبح استخدام هذه الموارد عن بُعد أمرًا في غاية السهولة (على سبيل المثال، وصول جهاز مضيف مباشرةً إلى أجهزة التخزين أو واجهات الشبكة الخاصة بجهاز مضيف آخر) دون الحاجة إلى بروتوكولات إضافية.

توجد تطبيقات أخرى لبروتوكول نظام الملفات 9P للعديد من الأنظمة والبيئات الأخرى. [ 3 ]

الأنظمة المدمجة

من المعروف على نطاق واسع أن تصحيح أخطاء الأنظمة المدمجة، أو حتى أجهزة النظام على شريحة (SoC)، أمرٌ صعب. وقد طُبقت العديد من البروتوكولات لتوفير وصول مباشر إلى الأجهزة الموجودة داخل الشريحة، ولكنها عادةً ما تكون احتكارية ومعقدة ويصعب التعامل معها.

استنادًا إلى نظام ملفات الشبكة 9P الخاص بخطة 9، تشير الدراسات إلى إمكانية استخدام أنظمة الملفات الاصطناعية كآلية وصول شاملة إلى تلك المعلومات. وتتمثل الميزة الرئيسية في أن 9P بسيط للغاية، وبالتالي سهل التنفيذ في الأجهزة، ويمكن استخدامه بسهولة عبر أي نوع من الشبكات تقريبًا (بدءًا من وصلة تسلسلية وصولًا إلى الإنترنت).

الإيجابيات والسلبيات

قد يكون الدافع الرئيسي لاستخدام أنظمة الملفات الاصطناعية هو المرونة وسهولة الوصول إلى البنى الموجهة نحو الخدمات . بمجرد أن يستخدم عدد ملحوظ من التطبيقات هذا النظام، يمكن تقليل العبء الإجمالي (البرمجة، واستهلاك الموارد، وأعمال الصيانة) بشكل كبير. وينطبق هنا أيضاً العديد من الحجج العامة المؤيدة للبنى الموجهة نحو الخدمات.

تشمل الحجج ضد أنظمة الملفات الاصطناعية حقيقة أن دلالات نظام الملفات قد لا تتناسب مع جميع سيناريوهات التطبيقات. على سبيل المثال، يصعب عادةً ربط استدعاءات الإجراءات البعيدة المعقدة ذات المعلمات الكثيرة بمخططات نظام الملفات، وقد يتطلب ذلك إعادة تصميم التطبيق.

مراجع

  1. "صفحة proc من القسم 4 من دليل يونكس الثامن" . Man.cat-v.org . تم الاطلاع عليه بتاريخ 28-08-2015 .
  2. "صفحة الإجراء من القسم 3 من دليل الخطة 9" . Man.cat-v.org . تم الاسترجاع بتاريخ 28-08-2015 .
  3. "تطبيقات 9P" . 9p.cat-v.org . تم الاطلاع عليه بتاريخ 28-08-2015 .