Abstract
Dalam sistem operasi UNIX-jenis, yang mekanisme VFS
memungkinkan beberapa sistem file yang berbeda untuk digunakan pada
satu komputer. Namun, ketika mekanisme VFS digunakan,
berbagai macam file sistem harus dibedakan dengan menggunakan
individu direktori. Oleh karena itu, beberapa file sistem tidak dapat
biasanya di-mount pada satu direktori dan digunakan dengan benar.
Akibatnya, file sistem yang memiliki berbagai fitur
sebagai NFS atau tmpfs tidak digunakan cukup efisien. Dalam
penelitian saat ini, penulis menanggapi masalah ini dengan
mengusulkan TAKFS file sistem, yang superimposes yang
ruang nama dari beberapa file sistem yang sama sembarang
direktori untuk mengaktifkan sistem file yang akan ditangani secara transparan.
TAKFS transparan dan secara otomatis apportions
sebenarnya file di antara berbagai sistem file sesuai
kombinasi dari parameter dan pengaturan dilakukan dimuka
oleh masing-masing pengguna menunjukkan file yang akan ditempatkan
di setiap sistem file. Jika TAKFS digunakan, fleksibel dan
sistem sangat mudah dapat dibangun dengan menggunakan
Saat ini ada file sistem tanpa mengubahnya sama sekali.
© 2006 Wiley Periodicals, Inc Elektron Comm JPN Pt 3,
89 (9): 22-33, 2006; online Ditampilkan di Wiley InterScience
(Www.interscience.wiley com).. DOI 10.1002/ecjc.20276
Introduction
Karena komputer saat ini sedang digunakan di semakin
cara beragam dan arsitektur komputer baru
sering sedang dikembangkan, terdapat banyak sistem file yang berbeda
(FS) yang memiliki berbagai fitur. Pada kapasitas besar
disk, sistem file journal umumnya digunakan untuk memastikan
keamanan data dan waktu fsck pendek. Di samping itu, karena sebuah
sejumlah besar komputer sekarang terhubung ke jaringan,
berbagai sistem file terdistribusi telah diusulkan
sesuai dengan bandwidth komunikasi dan jaringan target
sambungan format [7, 10]. Ada juga file sistem
yang dikonfigurasi hanya dalam ingatan dan tidak terletak
pada disk untuk mengimplementasikan akses berkecepatan tinggi serta file
sistem yang memiliki fungsi enkripsi.
Sebuah sistem operasi UNIX-jenis ini memungkinkan berbagai
sistem file yang akan digunakan pada satu komputer dengan menggunakan Virtual
File System (VFS) mekanisme. Misalnya, file data
dari tiap pengguna dapat digunakan dengan baik oleh pusat pengelolaan
mereka menggunakan file server terdistribusi dan menempatkan file sistem
dalam sistem berkas yang dibangun pada disk lokal. Strictly
berbicara, data pada CD-ROM atau floppy disk juga bisa
mulus ditangani sebagai file dalam satu direktori berdasarkan
fungsi mekanisme VFS.
Ketika mekanisme VFS digunakan, setiap file sistem
sudah terpasang pada sembarang direktori dan sistem file yang
digunakan dengan baik dalam hal direktori individu [Gambar. 1 (1)].
Misalnya, data pada file server di mount ke / home
dengan menggunakan file sistem terdistribusi, dan sistem berkas yang
dibangun pada disk lokal di mount ke / usr untuk mengaktifkan
sistem file yang akan benar digunakan.
Namun, jenis penggunaan yang tepat dari sistem file dalam
istilah direktori individu tidak sangat nyaman bagi pengguna. Sebagai contoh, pertimbangkan situasi di mana obyek
file yang dibuat oleh pelaksana untuk membuat pohon sumber
ditempatkan dalam sistem file lokal, dan pengguna ingin berbagi
perubahan pada source file pada sistem berkas terdistribusi. Bahkan
jika pengguna ingin melakukan ini dan ingin menempatkan obyek
source file dan pohon di bawah direktori yang sama, dia saat ini
tidak memiliki pilihan lain selain ke tempat kedua pohon sumber dan
objek file dalam baik sistem file lokal atau didistribusikan
file sistem. Juga, jika sistem sebenarnya operasi, beban
sering ditempatkan hanya pada sistem file yang biasanya digunakan
terutama.
Masalah ini disebabkan oleh fakta bahwa VFS
mekanisme transparan tidak bisa menangani beberapa file sistem
dalam satu direktori.
Dalam penelitian ini, kami mengusulkan TAKFS file
sistem, yang memungkinkan beberapa file sistem menjadi sewenang-wenang
ditangani sepenuhnya transparan dengan menggunakan salah satu direktori
[Gambar. 1 (2)]. Dengan TAKFS, setiap pengguna menetapkan file yang ke
ditempatkan dalam setiap sistem berkas sebagai kebijakan, dan berbagai macam file
sistem dapat digunakan secara seragam dalam ruang nama di bawah satu
direktori. TAKFS dapat diimplementasikan dengan menggunakan hanya
fungsi yang disediakan oleh mekanisme VFS umum UNIX.
Dengan memperluas fungsi mekanisme VFS ini
cara, konsep VFS dapat lebih abstrak, dan
sistem dapat digunakan lebih fleksibel daripada yang dimungkinkan oleh
menggunakan sistem manajemen file konvensional yang
sebelumnya tersedia.
Selain itu, dalam penelitian saat ini, kami diimplementasikan
dan mengevaluasi sistem yang diusulkan sebagai modul kernel
Linux Kernel dan memverifikasikan bahwa fungsi yang diusulkan
dapat diterapkan dengan overhead dari beberapa persen.
Dalam penelitian ini, kami mengembangkan diusulkan
sistem sehingga sistem yang dirancang di Ref. 11 bisa
digunakan dengan sistem file sewenang-wenang.
Sisa dari makalah ini diorganisasikan sebagai berikut. Bagian
2 menyajikan contoh penggunaan TAKFS. Bagian 3 menjelaskan
spesifikasi, Bagian 4 menjelaskan desain, dan Bagian
5 menjelaskan metode pelaksanaan. Bagian 6 menggambarkan
percobaan dan evaluasi dan Pasal 7 menjelaskan mengenai
penelitian. Bagian 8 menyajikan kesimpulan.
cONTOH PENGGUNAAN TAKFS
Jika TAKFS digunakan, sebuah sistem yang lebih fleksibel, yang
tidak dapat diterapkan dengan hanya menggunakan saat ini
tersedia mekanisme VFS, dapat dibangun tanpa
mengubah sistem file yang ada sewenang-wenang sama sekali. Bagian ini
menggambarkan contoh penggunaan TAKFS.
[Beberapa gunung dari file server didistribusikan]
Ini adalah fakta throughput diketahui bahwa ketika beberapa tetes
klien secara bersamaan menulis satu didistribusikan file server
[2]. Metode paling sederhana untuk memecahkan masalah ini adalah
mount beberapa file server pada direktori yang terpisah dan menggunakan
mereka masing-masing dengan benar untuk mengurangi akses ke setiap file server
[Gambar. 2 (1)]. Namun, dengan metode ini, karena server
digunakan ditentukan dalam direktori individu, hal
sulit untuk diselesaikan mendistribusikan akses.
Jika TAKFS digunakan untuk bersama-mount beberapa file
server di satu direktori, file server dapat digunakan beberapa
sepenuhnya dengan menggunakan satu nama ruang [Gambar. 2 (2)]. Juga,
jumlah masing-masing file server yang digunakan dapat disamakan sesuai
ke pengaturan kebijakan.
[Implementasi penanganan file Windows-seperti oleh
UNIX]
Dengan Windows, file sewenang-wenang bisa dienkripsi atau
dibuat tersedia untuk umum pada jaringan tanpa memindahkan
file dari lokasi.
Jika TAKFS digunakan, sistem file normal, sistem file
memiliki fungsi enkripsi, dan sistem file terdistribusi
yang tersedia untuk umum secara eksternal dapat dipasang pada satu
direktori. Jika file di bawah ini mount point yang bergerak di antara
sistem file yang dikumpulkan bersama oleh TAKFS, yang
File ini dapat dienkripsi atau dibuat publik tersedia dengan menggunakan
sistem sewenang-wenang file tanpa mengubah nama path sebagai
dapat dilakukan ketika menggunakan Windows file manajemen.
[Kecepatan tinggi menggunakan sistem dengan menggunakan kecepatan tinggi
file] sistem
Sebuah sistem file terdistribusi yang menggunakan server pada sebuah jaringan
atau sistem file yang memiliki fungsi enkripsi sering
lebih lambat dari sistem file normal.
Specifications
Sebuah sistem operasi jenis UNIX yang normal tidak memiliki
fungsi untuk menangani beberapa sistem file sembarang
satu direktori. Bagian ini mendefinisikan cara melihat direktori
dan file dalam sistem file yang dikumpulkan
bersama-sama oleh TAKFS, aturan-aturan yang berlaku saat membuat file,
dan sebagainya.
3.1. File sistem penanganan
TAKFS memberikan urutan logis untuk beberapa file
sistem yang dikumpulkan bersama-sama. Perintah ini digunakan untuk
menentukan target berbagai jenis operasi sistem file.
Urutan logis adalah ditentukan oleh sebuah metode yang
pilihan digunakan untuk melewati sistem file ketika TAKFS adalah
mount.
3.2. Bagaimana file dan direktori dilihat
TAKFS mengumpulkan bersama isi direktori dari
beberapa file sistem dan menyajikan mereka dalam ruang pengguna.
Mendefinisikan ketat ini, jika terdapat direktori memiliki
nama jalan yang sama dari masing-masing direktori akar
beberapa file sistem yang dikumpulkan bersama, isi
dari direktori tersebut dikumpulkan bersama dan disajikan
di ruang pengguna. Akibatnya, pengguna dapat melihat
isi dari beberapa direktori dari satu direktori. Untuk
contoh, asumsikan bahwa sistem berkas yang telah
mount pada / mnt/ext3, / mnt / reiserfs, dan direktori / mnt / nfs, masing-masing,
pada Gambar. 3 mempunyai isi yang ditampilkan pada gambar. Jika
ketiga sistem file yang di mount ke / mnt / takfs oleh
TAKFS, pengguna dapat mengakses tiga sistem file dari
/ Mnt / takfs seperti yang ditunjukkan pada gambar.
Pada saat ini, mempertimbangkan situasi di mana setiap file
sistem memiliki file dengan nama path yang sama. Dalam hal ini, hanya
berkas dari sistem berkas yang urutan logis
dijelaskan dalam bagian sebelumnya adalah yang tertinggi disajikan
di ruang pengguna. Bahkan jika sistem file untuk yang logis
order rendah memiliki direktori dengan nama yang sama,
isi dari direktori yang tersembunyi dari pengguna. Jika
hubungan memesan dibalik, file yang sama memiliki
nama disembunyikan oleh direktori.
3.3. Aturan saat membuat atau menghapus file dan
direktori
Aturan-aturan saat membuat atau menghapus file dan direktori
ini agak rumit. Pertama, kami akan menjelaskan aturan
saat membuat file dan direktori. Ketika suatu direktori
diciptakan melalui TAKFS, direktori memiliki jalan yang sama
nama dibuat dalam semua sistem file yang dikumpulkan
bersama-sama. Pada saat ini, jika ada ada sistem file yang
direktori menengah harus diciptakan, direktori adalah
dibuat secara rekursif. Namun, mempertimbangkan situasi di mana
sebuah direktori dalam sistem file dengan urutan logis yang lebih tinggi memiliki
nama yang sama dengan file yang semula tersembunyi di
sistem file dengan urutan logis yang lebih rendah. Dalam hal ini,
direktori tidak diciptakan dalam sistem file dimana file dengan
nama yang sama ada dan hanya dibuat dalam suatu sistem file
di tempat yang dapat dibuat.
Ketika sebuah file dibuat, TAKFS menentukan file
sistem di mana file akan dibuat. Register user dalam
TAKFS di muka sistem file dalam berbagai file mana
harus ditempatkan sebagai kebijakan. Metode menetapkan
kebijakan dijelaskan pada bagian berikutnya. Ketika TAKFS menerima
penciptaan permintaan file, pertama kali membandingkan permintaan
dengan kebijakan, memperoleh urutan logis dari sistem file
file yang harus dibuat, dan menciptakan file
sana. Jika direktori menengah juga harus dibuat
kali ini, dibuat. Namun, jika file yang sama memiliki
nama sebagai direktori yang harus dibuat ada dalam file
sistem dimana direktori yang akan dibuat, kesalahan terjadi.
Selanjutnya, kami akan menjelaskan aturan saat menghapus file
dan direktori. Ketika direktori dihapus, TAKFS di-menggoda untuk menghapus direktori dalam semua sistem file yang
dikumpulkan bersama-sama. Jika semua direktori tidak dapat
dihapus, itu hanya menghapus yang yang dapat dihapus dan
kembali kesalahan. Jika direktori telah menyembunyikan file file
sistem yang urutan logis rendah, file yang tidak
dihapus.
Untuk penghapusan file, hanya file terlihat dihapus. Pada
waktu, jika sebuah file atau direktori memiliki nama yang sama dalam file
sistem yang urutan logis rendah telah disembunyikan
karena file yang dihapus, yang masuk akan ditemukan oleh berikutnya
lookup.
Aturan-aturan penghapusan dirancang berdasarkan konsep
bahwa file yang mengandung paling sedikit isi akan dihapus.
Ketika TAKFS mengumpulkan bersama file yang baru dibuat
sistem, tidak banyak file yang telah tersembunyi akan ditemukan
setelah file dihapus. Namun, jika file sistem yang
sebelumnya digunakan dikumpulkan bersama-sama, aturan ini
harus selalu diingat.
3.3.1. Mengenai kebijakan
TAKFS menggunakan kebijakan untuk menentukan file yang ke
ditempatkan dalam setiap sistem file. Berbagai pengguna yang menggunakan
TAKFS individu memiliki kebijakan sendiri. kebijakan adalah
dijelaskan oleh sepasang terdiri dari kondisi “” dan “file
jenis sistem “di mana file tersebut untuk ditempatkan saat yang
kondisi berlaku. Setiap user dapat mendaftar beberapa kebijakan.
Sebuah implementasi dapat dianggap di mana
“Kondisi” dibuat sehingga ekspresi yang ditulis dengan menggunakan
nilai ambang batas dan salah satu jenis parameter berikut
dari file ke kebijakan yang diterapkan secara benar.
• Nama file
• Orang Tua nama direktori
• Ukuran file
• File mengakses atau memperbarui waktu
Selanjutnya, kita akan menggambarkan spesifikasi dari sebuah “file
jenis sistem “dalam kebijakan. Spesifikasi agar logis dapat
dianggap pertama sebagai metode menentukan “sistem berkas
jenis “Metode lain yang disediakan oleh TAKFS. menggunakan atribut
untuk menentukan “jenis file sistem.”
Sebagai contoh, pertimbangkan situasi di mana kelompok
sistem file yang dikumpulkan bersama oleh TAKFS termasuk
sistem file bersama, misalnya NFS. Jika pengguna ingin
untuk menempatkan file yang sesuai dengan kondisi “tertentu” dalam
file system bersama, ia dapat menentukan ini dengan menggunakan atribut
yang menunjukkan fakta bahwa jenis “sistem berkas” adalah berbagi
file sistem. Jika jenis sistem “file” dapat ditetapkan
menurut atribut seperti ini, tujuan kebijakan
jelas dan kebijakan menjadi lebih umum. Beberapa
atribut juga dapat diset untuk satu sistem file.
Ketika TAKFS menentukan sistem file di mana
file harus ditempatkan, dia menggunakan kebijakan dari pemilik file itu.
Pada saat ini, kebijakan yang sesuai untuk file pertama digunakan.
Jika file tersebut tidak sesuai dengan kebijakan apapun, file dibuat
dalam sistem berkas memiliki urutan yang logis terendah
ada direktori yang relevan. Juga, jika tidak ada sistem file yang berkaitan
untuk tipe sistem “file” telah dikumpulkan bersama-sama
oleh TAKFS, kebijakan yang relevan tidak valid.
Tingkat detail yang kebijakan dapat ditentukan
tergantung pada pelaksanaan TAKFS. Rincian mengenai
kebijakan yang didukung oleh prototipe saat ini
dijelaskan dalam Bagian 5.2 dan Lampiran.
Design
Pada bagian ini, kita akan merancang suatu sistem TAKFS
konfigurasi berdasarkan spesifikasi yang diberikan dalam sebelumnya
bagian.
4.1. Desain sistem
Dalam penelitian ini, kami merancang fungsi
yang TAKFS sistem dengan luas membagi mereka menjadi sebagai berikut
tiga unit:
• File System Unit
• Kebijakan Manajemen Unit
• Periksa Patrol Unit
Rincian tentang mekanisme masing-masing disajikan di bawah ini.
4.1.1. File System Unit
Sistem File Unit menyediakan ruang pengguna dengan
bersatu akses ke beberapa file sistem sewenang-wenang dengan menggunakan
satu mount point. Ketika membuat () atau mengubah nama () dijalankan untuk
file, file entitas didistribusikan antara sistem file.
Fungsi seperti memindahkan file antara entitas file
sistem yang telah dikumpulkan bersama-sama juga diberikan.
4.1.2. Unit Manajemen Kebijakan
Unit Manajemen Kebijakan menerima, register, dan
mengelola kebijakan dari tiap pengguna. Juga, ketika File
Sistem Unit mengeksekusi menciptakan () atau mengubah nama () untuk sebuah file atau ketika
permintaan dari Unit Patroli Periksa, yang digambarkan
kemudian, tiba, Unit Manajemen Kebijakan memeriksa terdaftar
kebijakan dan menentukan sistem file di mana
file relevan harus ditempatkan.
4.1.3. Patroli cek unit
Ketika membuat () atau mengubah nama () dijalankan, Sistem File
Unit Satuan Kerja Manajemen Kebijakan dan bekerja sama untuk menempatkan
file di lokasi yang sesuai dengan kebijakan tersebut. Namun,
situasi dapat dianggap di mana saat file sedang beroperasi, lokasi di mana file tersebut harus ditempatkan perubahan
karena, misalnya, pengguna mengubah kebijakan tersebut.
Dalam persiapan untuk jenis situasi, Patroli
Periksa Unit bekerjasama dengan Unit Pengelolaan Kebijakan
untuk patroli pohon direktori disediakan oleh Unit Sistem File
dan memeriksa apakah setiap file ada di lokasi dimana seharusnya
menjadi. Selain itu, jika hal itu menentukan bahwa file tersebut harus dipindahkan
antara sistem file, mengirimkan permintaan kepada Sistem File
Unit untuk memindahkan file entitas.
4.2. karena beberapa Patroli Periksa Kompetisi
Unit
Tentu, TAKFS juga dapat didistribusikan secara transparan menangani
file sistem. Sistem file ini didistribusikan sering
sudah terpasang secara simultan dari beberapa komputer.
Pada saat ini, mungkin ada situasi di mana
TAKFS berjalan di jaringan komputer menggunakan beberapa sama
file server dalam sebuah sistem berkas terdistribusi. Sebuah kondisi yang kompetitif
dapat dianggap di mana setiap Unit Patroli Periksa
upaya untuk memindahkan file yang ada di server file lokal
sistem file node sendiri sesuai dengan pengaturan kebijakan
pada setiap node komputer (Gbr. 4). Tergantung pada waktunya,
sementara node komputer tertentu membuat atau mengedit file
pada file server, upaya tiba-tiba dapat dilakukan untuk memindahkan
file ke sistem file lokal dari node lain.
Untuk mencegah hal ini kondisi yang kompetitif, mekanisme
disediakan untuk membuat Unit Patroli Periksa dapat bergerak
hanya file entitas yang dibuat pada node sendiri. Jika ini
jenis mekanisme diperkenalkan dan setiap node komputer
diterapkan mekanisme ini untuk sistem file terdistribusi, ini
jenis kondisi kompetitif dapat diatasi. Untuk
contoh sebelumnya, hanya node yang dapat memindahkan file di
file server adalah node yang menciptakan file tersebut, dan yang lainnya
node yang tidak dapat memindahkannya. Namun, karena situasi juga dapat
dipertimbangkan di mana Anda mungkin tidak ingin menentukan jenis ini
kendala gerakan, kami memutuskan bahwa mekanisme ini
dapat secara optional diperkenalkan.
Conclusions
Dalam sistem operasi UNIX-jenis umum, beberapa
file sistem tidak bisa di-mount sepenuhnya transparan
pada sebuah direktori tunggal. Dalam penelitian ini, kami mengusulkan
yang TAKFS file system, yang dapat menempatkan di atas nama
ruang dari beberapa file sistem sewenang-wenang dalam direktori yang sama
sehingga mereka dapat ditangani sepenuhnya transparan.
Jika TAKFS digunakan, setiap pengguna dapat mengatur kebijakan untuk mengaktifkan file
sistem yang memiliki berbagai fitur khusus untuk digunakan dengan benar
secara terpadu dalam ruang nama di bawah direktori tunggal.
Kami juga menciptakan prototipe TAKFS dan dilakukan
eksperimen untuk menunjukkan bahwa sistem dapat diterapkan
dengan overhead yang cukup cukup kecil untuk
TAKFS applications.If praktis digunakan, lebih mudah dan fleksibel
sistem dapat dibangun tanpa mengubah saat ini sudah ada
file sistem sama sekali.
REFERENCES
1. Alexandrov AD, Ibel M, Schauser KE, Scheiman CJ.
Ufo: A personal global file system based on user-level
extensions to the operating system. ACM Trans Comput
Syst 1998;16:207–233.
2. Anderson TE, Dahlin MD, Neefe JM, Patterson DA,
Roselli DS, Wang RY. Serverless network file systems.
Proc 15th ACM Symposium on Operating Systems
Principles, p 109–126, Colorado, 1995.
3. bonnie++ benchmark. http://www.coker.com.au/
bonnie++/
4. InterMezzo Filesystem. http://www.inter-mezzo.org/
5. Mazieres D. A toolkit for user-level file systems. Proc
2001 USENIX Technical Conference, p 261–274.
6. Pendry JS, Mckusick MK. Union mounts in 4.4BSDlite.
Proc 1995 USENIX Technical Conference, p
25–33.
7. Satyanarayanan M. Fundamental challenges in mobile
computing. 15th ACM Symposium on Principles
of Distributed Computing, p 1–7, 1996.
8. Serial ATA Working Group. http://www.serialata.
com/
9. Srinivasan R. RPC: Remote procedure call protocol
specification version 2. RFC1831, 1995.
10. Sun Microsystems, Inc. NFS: Network file system
protocol specification. RFC1094, 1989.
11. Takeuchi IK, Nakayama Y. A file system reflecting
shared policies in terms of individual users. Report
of the 45th Programming Symposium, 163–171,
2004.
12. Tateoka T, Uehara K, Sunahara H, Teraoka F. PFS: A
file system dynamically adaptive to various networking
environments. Computer Software (Journal of the
Japan Society for Software Science and Technology)
1998;15:62–81.
13. Zadok E, Nieh J. FiST: A language for stackable file
systems. Proc USENIX Annual Technical Conference,
p 55–70, San Diego, 2000.