分散ファイルシステム「分散オペレーティングシステム」第９章斎藤大発表の流れ 1. 分散ファイルシステムとは？ 2. 分散ファイルシステムの問題点   タイミング同期の問題アクセス効率の問題 3. 分散ファイルシステムの利点   可用性耐故障性分散ファイルシステムとは？１．分散ファイルシステムとは？（１）ファイルを使う目的とは？  情報を保存する  情報を共有する１．分散ファイルシステムとは？（２）ファイルシステムとは？  ファイルアクセスの抽象化  保存・読み込み・保護などの機能提供  具体的なディスクアクセスを考慮しない  ディスク情報の提供  書き込みエラーなどの情報提供１．分散ファイルシステムとは？（３）実際に提供されるサービス  ストレージサービス  実際のディスクへのアクセスを抽象化  ファイルサービス  速度や信頼性を高める機能を提供  ネームサービス  ファイルIDとディレクトリサービスの提供１．分散ファイルシステムとは？（４）分散ファイルシステムとは？ →ファイルを複数のノードに分散する →ローカルファイルシステム＋以下の機能 1. 高い可用性・耐故障性 2. 外部と情報共有 3. 場所に依存しないアクセス性 4. ディスクレスな環境分散ファイルシステムの問題点   タイミング同期の問題アクセス効率の問題  キャッシュ２．１．タイミング同期の問題（１）ファイルを１台の時と同様に扱いたい →ファイルの変更をすぐ反映（UNIX-like） →ネットワーク遅延による同期問題発生２．１．タイミング同期の問題（２）通常のファイルシステム A A B Original File READ B C READ A B APPEND（C) C Time ２．１．タイミング同期の問題（３）分散ファイルシステム SEND READ REQUEST[t2] A B Original File READ Time A B APPEND（C) SEND APPEND REQUEST[t1] C [t1<t2] delay! ２．１．タイミング同期の問題（４）更に、ファイルの変更を常に反映 →ネットワークトラフィックの増大  セッション方式 →トラフィックの減少  トランザクション方式 →処理の矛盾をなくす２．１．タイミング同期の問題（５）セッション方式トランザクション方式Ｐ A A A A A1 A1 A2 A1 A2 A A Ｐ２．２．アクセス効率の問題（１）ファイルへの再アクセスの効率を上げる →キャッシュ  アクセス速度の増加（ローカル・分散）  ネットワークトラフィックの減少（分散）  信頼性の増加（分散）２．２．アクセス効率の問題（２）キャッシュ位置 ① ② ③ ④ キャッシュなしディスクアクセスのみ容量が大きいネットワークアクセスのみ同期が容易最も速い大きいデータ不可 ④ ③ Client’s main memory Server’s main memory Client’s Disk Server’s Disk ② ① ２．２．アクセス効率の問題（３）いつ変更をサーバへ適用するのか？  Write-Through →高信頼性・同期が取りやすい  Delay-Write →トラフィック減キャッシュから追い出される時  周期的  ファイルを閉じる時  ２．２．アクセス効率の問題（４）いつキャッシュをupdateするのか？  クライアント側から → ○サーバは待つだけ ×無駄が多い  サーバ側から → ○効率的 ×クライアント・サーバモデルを壊す分散ファイルシステムの利点   可用性（availability）耐故障性（Fault tolerance）３．１．可用性（１）ファイル複製（レプリカ）→可用性を高めるキャッシュとの違いレプリカキャッシュサーバ側クライアント側可用性を高めるアクセスの効率化３．１．可用性（２）レプリカのメリット  可用性の増加  信頼性の増加  反応速度の増加  ネットワークトラフィックの減少  負荷分散３．１．可用性（３）レプリカの操作  ユーザがレプリカを操作出来るか？レプリカ操作の命令提供 →柔軟な操作が可能  自動でレプリカ生成 →通常は自動不要なレプリカの判断が難しい  ３．１．可用性（４）名前付けの問題 ③ ② ① File A File A File A ？？？ File A Server1 15 Server2 6 Server3 25 ３．１．可用性（５）レプリカ更新の問題 1 3 2 1. Read-Any, Write-All 2. Available-Copies 3. Primary-Copies ３．１．可用性（６） 4. Quorum-Based １７４３６２５ R=3,W=5,N=7 (R+W>N) Read i. 定足数（Ｒ）だけノードを集め ii. その中で最も新しいバージョンを iii. クライアントに返す Write i. 定足数（Ｗ）だけノードを集め ii. その中で最も新しいバージョンの iii. バージョンを上げて iv. Ｗ全てに値とバージョンをコピー３．２．耐故障性（１）安定した記憶装置とは？ →２台の記憶装置で実現可能  Duplicate System  ２台に同時に書き込まない  比較による復旧が可能３．２．耐故障性（２） Read 主系切替装置従系 Write 主系切替装置従系３．２．耐故障性（３） Stateful File Service  Open (filename, mode); [return fid]  Read (fid, n, buffer);  Write (fid, n, buffer);  Seek (fid, position);  Close (fid); → ○filenameを使うのはOpen時のみ３．２．耐故障性（４） Stateless File Service  Read (filename, position, n, buffer);  Write (filename, position, n, buffer); → ×毎回filenameが必要 ○復旧が容易まとめ分散ファイルシステムとは  ファイルを複数のノードに分散 →可用性・耐故障性の増加  ネットワーク特有の問題  ファイル共有方式  キャッシュ他に…トランザクション処理