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Sistemas Distribuídos
Sistemas de Arquivos Distribuídos
Frederico Madeira
LPIC-1, LPIC-2, CCNA
fred@madeira.eng.br
www.madeira.eng.br
Referências
- Tanenbaum, A.; Steen, M.; Sistemas Distribuídos, princípios
e paradigmas. Capítulo 11.
- Coulouris, G.;Dollimore, J.; Kindberg, T.;
SISTEMAS DISTRIBUIDOS CONCEITOS E PROJETO. Capítulo 8.
Parte importante dos sistemas operacionais, pois ele fornece
uma visão abstrata dos dados persistentes, além de ser
responsável pelo serviço de nomes, acesso à arquivos e de sua
organização geral.
Sistema de Arquivo
Conceitos
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✔
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✔
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✔
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✔
Mapeia os nomes para os identificadores.
✔
Pode conter subdiretórios (arvore).
Sistema de Arquivo Distribuído
Permite aos programas armazenarem e acessarem
arquivos remotos exatamente como se fossem locais,
possibilitando que os usuários acessem arquivos a partir de
qualquer computador em uma rede. O desempenho e a
segurança no acesso aos arquivos armazenados em um
servidor devem ser comparáveis aos arquivos armazenados em
discos locais.
[Coulourus, G.; Dollimore, J.; Kindberg, T. Sistemas Distribuídos Conceitos e
Projeto] – Cap 8.
Sistema de Arquivo Distribuído
São organizados no modelo da arquitetura cliente/servidor
Características Importantes
✔
Diferentes clientes remotos podendo acessar arquivos em
servidores de arquivos.
✔
Esquema de compartilhamento bem estruturado.
✔
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✔
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cada maquina não tem que armazenar arquivos que irá
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  • 1. Sistemas Distribuídos Sistemas de Arquivos Distribuídos Frederico Madeira LPIC-1, LPIC-2, CCNA fred@madeira.eng.br www.madeira.eng.br
  • 2. Referências - Tanenbaum, A.; Steen, M.; Sistemas Distribuídos, princípios e paradigmas. Capítulo 11. - Coulouris, G.;Dollimore, J.; Kindberg, T.; SISTEMAS DISTRIBUIDOS CONCEITOS E PROJETO. Capítulo 8.
  • 3. Parte importante dos sistemas operacionais, pois ele fornece uma visão abstrata dos dados persistentes, além de ser responsável pelo serviço de nomes, acesso à arquivos e de sua organização geral. Sistema de Arquivo
  • 4. Conceitos • Arquivo ✔ Uma sequencia de bytes. ✔ Um sistema especifico de uma estrutura interna. ✔ Atributos Tamanho, acesso, datas, dono. • Diretório (arquivo especial) ✔ Mapeia os nomes para os identificadores. ✔ Pode conter subdiretórios (arvore).
  • 5. Sistema de Arquivo Distribuído Permite aos programas armazenarem e acessarem arquivos remotos exatamente como se fossem locais, possibilitando que os usuários acessem arquivos a partir de qualquer computador em uma rede. O desempenho e a segurança no acesso aos arquivos armazenados em um servidor devem ser comparáveis aos arquivos armazenados em discos locais. [Coulourus, G.; Dollimore, J.; Kindberg, T. Sistemas Distribuídos Conceitos e Projeto] – Cap 8.
  • 6. Sistema de Arquivo Distribuído São organizados no modelo da arquitetura cliente/servidor
  • 7. Características Importantes ✔ Diferentes clientes remotos podendo acessar arquivos em servidores de arquivos. ✔ Esquema de compartilhamento bem estruturado. ✔ Clientes dispersos ✔ Ponto de vista centralizado
  • 8. Por que SAD ? ✔ Devido ao problema do compartilhamento de recursos. ✔ Compartilhamento de espaço em disco ➔ cada maquina não tem que armazenar arquivos que irá acessar. ✔ Compartilhamento da administração ➔ administração e backup fáceis de fazer. ✔ Acesso de arquivos particulares de diferentes computadores.
  • 9. O quê um SAD provê ? ✔ Provê acesso a dados armazenados nos servidores de arquivo através das Interfaces de sistemas de arquivo. ✔ Interfaces são partes do sistema de arquivo com as funções de: ➔ Abrir arquivo, checar estado, fechar. ➔ Ler ou escrever dados em um arquivo ➔ Bloquear um arquivo ou partes dele. ➔ Listar arquivos em um diretório. ➔ Apagar, renomear um arquivo ou diretório, etc
  • 10. O quê um SAD provê ?
  • 11. O quê um SAD deve suportar ? ✔ Compartilhamento de informações remotas ✔ Permitir que um arquivo seja acessado transparentemente em qualquer nó, independente da sua localização. ✔ Mobilidade do Usuário ✔ Usuário pode trabalhar em qualquer nó em diferentes momentos (Flexibilidade)
  • 12. Formas de armazenamento ✔ O sistema de arquivo inteiro é armazenado em um único servidor. ✔ Arquivos são armazenados nos vários discos rígidos de diferentes computadores.
  • 13. Serviços Ofertados por um SAD ✔ Serviço de Nomes Distribuído ➔ O serviço de nomes cuida de indicar a localização de um determinado arquivo dado o seu nome ou caminho. ✔ Serviço de Arquivos Distribuído ➔ Responsável por fornecer operações sobre os arquivos que compõe o sistema. ➔ Os arquivos podem ser armazenados de diferentes formas, dependendo do seu tipo e uso.
  • 14. Serviços Ofertados por um SAD ✔ Serviço de Diretórios Distribuído ➔ Responsável por manter a organização dos arquivos armazenados no sistema. ➔ Ele fornece uma interface para que os usuários possam arranjar seus arquivos num formato hierárquico, que é estruturado em diretórios e subdiretórios.
  • 15. Características Procuradas em um SAD ✔ Tolerância a Falhas ➔ Se um servidor cair ou ficar fora do ar ou da rede, o sistema de arquivos não pode perder informações e nem ficar indisponível total ou parcialmente ✔ Acesso Concorrente ➔ Vários usuários podem acessar vários arquivos, ou os mesmos arquivos, sem sofrer danos, perda de performance ou quaisquer outras restrições ✔ Replicação de Arquivos ➔ Com esta funcionalidade, a confiança e a eficiência do serviço de arquivos é aumentada significativamente
  • 16. Características de um SAD ? ✔ Transparência ✔ Usuários acessam pastas locais ✔ Concorrência ➔ Usuários concorrendo pelo mesmo arquivo ✔ Replicação ➔ Arquivos são replicados ✔ Heterogeneidade ➔ Diferentes recursos ✔ Segurança ➔ Controle de acesso / autenticação de clientes ✔ Eficiência ➔ Escalabilidade e usuários concorrentes. Latência
  • 17. Características de um SAD ? ✔ Transparência ✔ Usuários acessam pastas locais ✔ Concorrência ➔ Usuários concorrendo pelo mesmo arquivo ✔ Replicação ➔ Arquivos são replicados ✔ Heterogeneidade ➔ Diferentes recursos ✔ Segurança ➔ Controle de acesso / autenticação de clientes ✔ Eficiência ➔ Escalabilidade e usuários concorrentes. Latência
  • 18. Características de um SAD ? ✔ Tolerância a falhas ➔ Queda de servidores ou comunicação ✔ Consistência ➔ Todas as copias dos arquivos como se fossem uma apenas ✔ Escalabilidade ➔ Prever o crescimento de nós e usuários no sistema ✔ Integridade dos dados ➔ Arquivo é compartilhado por vários usuários.
  • 20. NFS ✔ Exemplo Canônico de SAD ✔ Arquitetura simples Cliente-Servidor ✔ Muito popular no Unix ✔ Ideia Fundamental: ✔ Cada servidor de Arquivos fornece uma visão padronizada de seu sistema local de arquivos ✔ Fornece ao cliente acesso transparente a um sistema de arquivos que é gerenciado por um servidor remoto ✔ É utilizada um sistema de Arquivo Virtual (VFS) ✔ Todas as requisições ao FS do servidor são realizadas via RPC (Remote Procedure Call)
  • 21. NFS
  • 22. SAD baseados em Cluster ✔ Clusters normalmente são usados para computação paralela ✔ Algo semelhante pode ser feito em SAD como file stripping (arquivos em tiras) através dos servidores ✔ Funciona bem se os dados tiverem uma estrutura bem regular ✔ Para aplicações de uso geral e dados irregulares e com diferentes estruturas esse modelo não será muito efetivo ✔ Outra abordagem possível é armazenar arquivos inteiros em servidores, sem particionar o arquivo
  • 23. Modelos de armazenamento de arquivos em SAD
  • 24. GFS (Google File System) ✔ Bem descrito no artigo de Ghemawet, 2003 ✔ O artigo o descreve como: ✔ SAD escalar para grandes aplicações distribuídas e orientada ao uso de intensivo de dados (Arquivos) ✔ Provê tolerância a falhas, roda em hardware comum e economicamente viável, e oferece alta performance agregada a um conjunto grande de clientes ✔ Cada cluster GFS consiste em vários servidores de dados e um mestre ✔ Arquivos GFS são divididos em porções de 64Mb ✔ O mestre(servidor de metadados) possui o endereço onde cada arquivo se encontra no SAD.
  • 25. GFS (Google File System)
  • 26. É um sistema de arquivo open source, que trabalha em cluster e é capaz de escalar diversos petabytes e gerenciar milhares de clientes. Se encaixa bem para tarefas “data- intensive” como armazenamento na núvem e streaming de media - GlusterFS User Guide at gluster.readthedocs.io GlusterFS
  • 27. Funcionalidades Principais funcionalidades, implementadas através de tradutores: ✔ Replicação e espelhamento em nível de arquivos ✔ Striping em nível de arquivos ✔ Load balancing em nível de arquivos ✔ Volume failover ✔ Scheduling e disk caching ✔ Storage quotas
  • 28. Configuração ✔ Arquitetura Modular ➔ Pode ser configurado em modo standalone (1 servidor) ➔ O sistema pode crescer ao tempo de acordo com a necessidade
  • 29. Características Importantes ✔ Sistema de arquivos distribuído e descentralizado ✔ Agregação de múltiplas unidades de armazenamento remotas (bricks) em um único volume ✔ Funcionalidades implementadas através de tradutores (translators) ✔ Descarta a necessidade da utilização de servidores de metadados
  • 34. Exemplos de SAD ✔ NFS ✔ GFS(Global FileSystem) ✔ GFS(Google FileSystem) ✔ GlusterFS ✔ PVFS (parallel virutal file system) ✔ AFS (Andrew FileSystem) ✔ DFS ✔ CODA (Constant Data Availability) ✔ SUN Network Filesystem ✔ GlusterFS ✔ Hadoop ✔ Ceph ✔ XteemFS ✔ Lustre
  • 35. Sistemas Distribuídos Sistemas de Arquivos Distribuídos Frederico Madeira LPIC-1, LPIC-2, CCNA fred@madeira.eng.br www.madeira.eng.br