分布式文件系统基础知识

分布式文件系统的定义

分布式文件系统（ Distributed File System ）是指文件系统管理的物理存储资源不一定直接连接在本地节点上，而是通过计算机网络与节点相连。

分布式文件系统的历史与现状             

对象存储突破了高性能计算环境中存储系统的瓶颈，由此也引发了人们对分布式文件系统的关注。最初的分布式文件系统应用发生在 20 世纪 70 年代，之后逐渐扩展到各个领域。从早期的 NFS 到现在的 StorageTank ，分布式文件系统在体系结构、系统规模、性能、可扩展性、可用性等方面经历了较大的变化。

 

什么是文件系统

 

文件系统是操作系统的一个重要组成部分，通过对操作系统所管理的存储空间的抽象，向用户提供统一的、对象化的访问接口，屏蔽对物理设备的直接操作和资源管理。

 

文件系统的四个层次

 

根据计算环境和所提供功能的不同，文件系统可划分为四个层次，从低到高依次是：

1. 单处理器单用户的本地文件系统，如 DOS 的文件系统；

2. 多处理器单用户的本地文件系统，如 OS/2 的文件系统；

3. 多处理器多用户的文件系统，如 Unix 的本地文件系统；

4. 多处理器多用户的分布式文件系统。

 

本地文件系统（ Local File System ）是指文件系统管理的物理存储资源直接连接在本地节点上，处理器通过系统总线可以直接访问。

 

分布式文件系统（ Distributed File System ）是指文件系统管理的物理存储资源不一定直接连接在本地节点上，而是通过计算机网络与节点相连。

上述按照层次的分类中，高层次的文件系统都是以低层次的文件系统为基础，实现了更高级的功能。比如多处理器单用户的本地文件系统需要比单处理器单用户的本地文件系统多考虑并发控制（ Concurrency Control ），因为可能存在多个处理器同时访问文件系统的情况；

 

多处理器多用户的文件系统需要比多处理器单用户的本地文件系统多考虑数据安全访问方面的设计，因为多个用户存在于同一个系统中，保证数据的授权访问是一个关键；

 

多处理器多用户的分布式文件系统需要比多处理器多用户的文件系统多考虑分布式体系结构带来的诸多问题，比如同步访问、缓冲一致性等。

 

 

 

现代各种应用对分布式文件系统的要求 :

 

 

大容量—现在的数据量比以前任何时期更多，生成的速度更快；

 

高性能—数据访问需要更高的带宽；

 

高可用性—不仅要保证数据的高可用性，还要保证服务的高可用性；

 

可扩展性—应用在不断变化，系统规模也在不断变化，这就要求系统提供很好的扩展性，并在容量、性能、管理等方面都能适应应用的变化；

 

可管理性—随着数据量的飞速增长，存储的规模越来越庞大，存储系统本身也越来越复杂，这给系统的管理、运行带来了很高的维护成本；

 

按需服务—能够按照应用需求的不同提供不同的服务，如不同的应用、不同的客户端环境、不同的性能等。