Некоторые Направления Развития Файловых Систем



Некоторые направления развития файловых систем

История систем управления данными восходит к появлению магнитных лент, но свой современный вид они приобрели с появлением магнитных дисков.

Сегодня мы решили рассмотреть направления дальнейшего развития файловых систем.

В традиционных системах хранения данных действия выполняются как над небольшими блоками информации определенных размеров, так и над метаданными.

Сегодня разрабатываются объектные системы хранения данных, где вместо блоков данных оперируют объектами, имеющими разные параметры.

Системы хранения объектов основаны на стандарте устройств хранения объектов T-10 (OSD).

Фундаментальное различие между блочными и объектными системами хранения заключается в том, что в первой вы создаете объекты из наборов блоков, содержащих данные и метаданные, а во второй вы напрямую работаете с объектами и связанными с ними метаданными.



Некоторые направления развития файловых систем

Рисунок 1 – Блочные и объектные системы хранения данных Одним из примеров файловых систем, построенных на основе объектной системы хранения, является
экзофы (Расширенная объектная файловая система).

Схему exofs можно изобразить следующим образом:

Некоторые направления развития файловых систем

Рисунок 2 – диаграмма exofs VFS (переключатель виртуальной файловой системы) обеспечивает доступ к exofs, а exofs уже взаимодействует с системой хранения объектов через локальный инициатор OSD. Хотя объектное хранилище — интересная идея, Рави Тандон, выпускник компьютерных наук, считает, что будущее за файловыми системами с журнальной структурой.

«Это мое мнение, поскольку технологии флэш-памяти и SSD будут играть большую роль в дальнейшем развитии систем хранения данных», — говорит Рави.

Файловые системы с журнальной структурой идеально подходят для твердотельных накопителей, поскольку они равномерно распределяют операции записи по всему устройству, что приводит к меньшему количеству циклов стирания, что может значительно продлить срок службы твердотельного накопителя.

Идея файловой системы с журнальной структурой была предложена еще в 1988 году Джоном Остерхаутом и Фредом Дуглисом и реализована в 1992 году в операционной системе Sprite. Идея здесь такая: файловая система представлена как циклический журнал, куда записываются новые данные и метаданные, а свободное место всегда берется с конца.

Это значит, что в журнале может быть много копий одного и того же файла, но активной всегда будет считаться самая последняя.

Эта интересная особенность позволяет получить ряд преимуществ.



Некоторые направления развития файловых систем

Рисунок 3 – Файловая система с журнальной структурой Такой подход к хранению данных приводит к снижению накладных расходов на запись — записи выполняются последовательно, данные быстрее попадают на диск, а значит и файловая система работает быстрее.

Рави Тандон также пишет, что системы с журнальной структурой поддерживают такие функции, как контроль версий и восстановление данных, что, по сути, позволяет вам «путешествовать во времени».

Примером файловой системы с журнальной структурой может быть НИЛФС2 .

NILFS2 действительно может создавать снимки состояния файловой системы.

Это очень удобно, если вам нужно восстановить ранее удаленные или потерянные файлы.

Однако за все приходится платить; Файловая система с журнальной структурой также имеет свои недостатки — она требует использования сборщика мусора для удаления старых данных и метаданных.

В это время может наблюдаться значительное снижение производительности.

Рассмотренные два типа файловых систем, безусловно, хороши (хотя и не лишены своих недостатков), но есть и другие стоящие идеи.

В частности, Джефф Дарси, программист и блоггер, верит , что в течение нескольких лет произойдет разделение на локальные и распределенные файловые системы, где последние будут построены на основе первых.

Что касается первого случая, то в последнее время все большую популярность приобретают файловые системы ZFS и Btrfs. ZFS (файловая система зеттабайт) — это 128-битная файловая система, которая поддерживает невероятно огромные размеры файлов (16 эксабайт) и может обрабатывать диски размером до 256 зеттабайт. Руководитель проекта ZFS Джефф Бонвик заявил, что «заполнение 128-битных файловых систем превысит квантовую емкость хранилища Земли».

«Невозможно заполнить и хранить 128-битный том, не вскипятив океаны», отмеченный Бонвик.

Пример того, насколько велики эти цифры: если бы каждую секунду создавалась тысяча файлов, то для достижения предела количества файлов ZFS потребовалось бы около 9000 лет. В целом файловая система ZFS спроектирована таким образом, что в обозримом будущем она не столкнется с какими-либо ограничениями.



Некоторые направления развития файловых систем

Рисунок 4. Традиционные файловые системы и ZFS. ZFS построена на основе виртуальных пулов данных (zpools).

Получается, что все подключенные диски являются частью одного гигантского раздела.

Более того, диски можно объединять в виртуальные RAID-массивы, обладающие способностью «самовосстановления».

Эта файловая система также позволяет делать снимки для восстановления данных в случае повреждения.

Вы можете узнать больше о ZFS Здесь .

Файловая система Btrfs является прямым конкурентом ZFS и имеет практически те же функции.

В качестве пары примеров сравнительного анализа вы можете увидеть эти две статьи: 1 И 2 .

www.diva-portal.org/smash/get/diva2 :822493/FULLTEXT01.pdf Что касается распределенных файловых систем, по словам Джеффа Дарси, который занимается разработкой ГлюстерФС , за ними будущее.

Однако в этом случае придется уделить большое внимание надежности.

В общем, распределенная файловая система — это совокупность независимых компьютеров, которые для пользователя выглядят как единая целостная система.

Эта концепция имеет ряд преимуществ.

Например, он имеет огромный потенциал для масштабирования.

Традиционные файловые системы работают следующим образом: когда пользователь загружает файл на сервер, его содержимое и метаданные разделяются и сохраняются в соответствующем хранилище.



Некоторые направления развития файловых систем

Рисунок 5 – Разгрузка для ДФС Когда пользователь хочет вернуть свой файл, он обращается к файловой системе, которая извлекает метаданные с атрибутами файла и определяет его местоположение в хранилище данных.

Файл отправляется клиенту, который, в свою очередь, отправляет сообщение о получении.

В принципе, такая схема имеет как преимущества, так и недостатки.

К плюсам, конечно же, можно отнести то, что при работе в сети можно сэкономить место на диске.

Но, с другой стороны, вам придется работать с удаленными файлами, что существенно медленнее, чем работа с локальными.

Кроме того, фактическая возможность доступа к удаленному файлу критически зависит от работоспособности сервера и сети.

Кстати, совсем недавно мы рассказывали о том, как проверить надежность дата-центра( здесь И здесь ).

Помимо этого мы привезли Примеры наши дела и подготовились календарь мероприятия на 2016 год по теме ИТ-инфраструктуры, информационной безопасности и телекоммуникаций.

Теги: #Хранение данных #zfs #файловая система #dfs #vfs #exofs

Вместе с данным постом часто просматривают:

Автор Статьи


Зарегистрирован: 2019-12-10 15:07:06
Баллов опыта: 0
Всего постов на сайте: 0
Всего комментарий на сайте: 0
Dima Manisha

Dima Manisha

Эксперт Wmlog. Профессиональный веб-мастер, SEO-специалист, дизайнер, маркетолог и интернет-предприниматель.