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[计算机] 并行虚拟文件系统的分析和应用实现

  • 简介:1文件系统 1.1文件系统简介 文件系统是操作系统用于明确磁盘或分区上的文件的方法和数据结构,即在磁盘上组织文件的方法。也指用于存储文件的磁盘或分区,或文件系统种类。因此,可以说"我有2个文件系统"意思是他至少有2个不同的分区。 文件系统的作...
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目录 1文件系统
2并行文件系统、虚拟文件系统
3集群
4PVFS具体分析
5PVFS安装和应用实现
6总结 参考资料 1.黄度.《并行文件系统调研报告 》.2002年
2.李善平等编.《Red Hat Linux9 系统管理》.机械工业出版社.2002年
3.Jenwei Hsieh等.《适于高性能计算群集的并行虚拟文件系统》.2002年
4.金戈.《Linux高性能计算集群》.2002 年
5.高衡绪 等编.《Linux系统及网络理论与实践》.北京建材出版社.2004年
6.李蔚泽 编.《Linux内核2.4版源代码分析大全》. 清华大学出版社.2004年
7.philip H.Carns Wniter B.ligon 《PVFS一个Linux集群上的并行文件系统》
8.http://www.parl.clemson.edu/pvfs/ 简单介绍 随着超级计算机的发展,尤其是大规模并行处理系统的出现,为了与可扩展的计算能力相匹配,以提高I/O系统能力、容量、可扩展性为目的,并行文件系统近年来逐渐发展成熟。Linux是目前很热门的一个开源操作系统,它所支持的文件系统多达十几种,除了为它量身打造的Ext之外,它还支持了Minix,FAT,VFAT,NFS,NTFS等多种文件系统,而这是通过VFS(虚拟文件系统)来实现的。在Linux的高性能集群中,存在大量的并行计算,海量的数据存储,并行虚拟文件系统(PVFS)就为这种高性能计算(HPC)集群和大型I/O密集并行应用提供了方便。它被广泛应用于高性能集群计算系统(HPCC),PVFS提供一个全局命名的存储空间,将数据文件分配到多个存储子系统上,每个存储子系统由独立的节点服务器进行相关的I/O管理,所有存储节点服务器由管理服务器MGR进行管理,在每个计算服务器上安装相应的Client软件。当计算节点向存储池发起写操作时,Client软件将数据文件分别写到各个存储子系统,实现并行写操作。当计算节点需要读该数据文件时,也是分别对各个存储子系统并行读操作,通过计算服务器的Client软件进行数据文件的组合。PVFS目前只能支持Linux系统。
本文主要对PVFS的原理、性能进行了分析,以及初步阐述了它在集群中的应用实现。
1文件系统
1.1文件系统简介
文件系统是操作系统用于明确磁盘或分区上的文件的方法和数据结构,即在磁盘上组织文件的方法。也指用于存储文件的磁盘或分区,或文件系统种类。因此,可以说"我有2个文件系统"意思是他至少有2个不同的分区。
文件系统的作用就是在应用概念的文件和存储设备之间提供一个中间层,以使多个文件驻留在一个存储设备上,由文件系统来管理所有文件的存储。文件系统将每个存储设备化为一系列目录,每个目录含有若干文件。
管理所有文件的存储。文件系统将每个存储设备化为一系列目录,每个目录含有若干文件。
磁盘或分区和它所包括的文件系统的不同是很重要的。少数程序(包括最有理由的产生文件系统的程序)直接对磁盘或分区的原始扇区进行操作;这可能破坏一个存在的文件系统。大部分程序基于文件系统进行操作,在不同种文件系统上不能工作。
一个分区或磁盘能作为文件系统使用前,需要初始化,并将记录数据结构写到磁盘上。这个过程就叫做建立文件系统。
大部分Unix文件系统种类具有类似的通用结构,即使细节有些变化。其中心概念是超级块superblock, i节点inode, 数据块data block,目录块directory block, 和间接块indirection block。超级块包括文件系统的总体信息,比如大小(其准确信息依赖文件系统)。i节点包括除了名字外的一个文件的所有信息,名字与i节点数目一起存在目录中,目录条目包括文件名和文件的i节点数目。i节点包括几个数据块的数目,用于存储文件的数据。i节点中只有少量数据块数的空间,如果需要更多,会动态分配指向数据块的指针空间。这些动态分配的块是间接块;为了找到数据块,这名字指出它必须先找到间接块的号码。
1.2Linux支持的多种文件系统
Linux系统核心支持十多种文件系统类型:jfs、 ReiserFS、ext、ext2、ext3、iso9660、xfs、 minx、msdos、umsdos、Vfat、NTFS、Hpfs、Nfs、Smb、sysv、proc等。 这里我们对最常用的几个文件系统的发展情况和优缺点作详细介绍:ext、ext2、ext3、jsf、xfs、ReiserFS。
(1)ext:ext是第一个专门为Linux的文件系统类型,叫做扩展文件系统。它在1992年4月完成的。它为Linux的发展取得了重要作用。但是在性能和兼容性上存在许多缺陷。现在已经很少使用了。
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