Реферат: Выбор оптимальных сетевых решений на базе многозадачных операционных систем для построения компьютерной сети вуза

Несмотря на то, что плоские структуры обеспечивают невысокую скорость поиска, они имеют преимущества в прямых методах управления дисками и простых средствах восстановления информации при сбоях на диске.

Структуры каталогов UNIX и MS-DOS 2.0 лучше приспособлены для иерархической организации и поиска, но они еще менее оптимальны, В этих файловых системах подкаталоги реализуются как файлы (специального типа) в каталоге. Файловой системе для иерархического поиска файла по каталогам необходимо выполнить несколько операций открытия файлов (типа "подкаталог") и несколько операций чтения с диска, что снижает производительность. На каждом уровне в каталоге необходимо выполнить операцию поиска в нем информации о файле-подкаталоге.

Эти иерархические структуры каталогов более чувствительны к сбоям на диске, чем "плоские". Одна дисковая ошибка в файл-каталоге может сделать недоступными все файлы и каталоги в соответствующем поддереве. Восстановление каталогов также значительно усложняется по сравнению с простой "плоской" структурой.

При разработке файловой системы NetWare Novell решила объединить достоинства обоих подходов; "плоского" и иерархического. В NetWare физическая структура оглавления тома - плоская. Использование плоской структуры дает несколько важных преимуществ. В связи с тем, что оглашение плоское и имеет определенный размер, то возможно загрузить все оглавление сетевого тома в оперативную память файл-сервера, и все поиски по оглашению могут быть осуществлены без обращений к диску. Это существенно повышает производительность системы при поисках по оглавлению. Если один блок оглавления теряется, то файл-сервер может использовать его дубликат для продолжения работы. Этим повышается надежность. Возможность эффективного преодоления сбоев на диске очень важна в распределенных системах.

Хотя физически оглавление тома в NetWare - плоское, логическая структура каталогов -иерархическая. Логическая иерархия образуется за счет использования специальных объектов типа "каталог" внутри плоской структуры оглавления файлов.

Структура каталогов имеет несколько характерных черт. Создание нового файла или подкаталога происходит очень просто, потому что для такого объекта используется первая свободная область оглавления. Маршрут ный поиск по такой структ уре каталогов та кже прост и не требует многих запросов на открытие файлов, как это имеет место в файловой системе DOS.

В плоской структуре огла вления NetWare потеря части информации о структуре каталогов не приведет к поте ре доступа к подкаталогам и файлам в соответс твующем поддереве. В NetWar e использует ся простой алгоритм зеркального копирования с проверкой по принципу повторного чтения информации после записи для поддержки двух копий оглавления тома. В случае потери информации о каталоге берется соответствующая информация из другой копии.

При повреждении информации о каталоге в обеих копиях оглавления, для каждого файла можно проверит ь наличие маршрутного пу ти от корневого каталога до файла. Ес ли такого пу ти нет , то отмечается та точка, где обнаружена ошибка, и дерево файлов "ремонтируется" установлением вместо разрушенной связи - связи с корневым каталогом.

Хэширование оглавления

Для высокопроизводительной ф айловой системы необходимо, чтобы механизм поиска требуемого каталога был бы максимально эффективен. Сущ ествует два основных способа поиска требуемого каталога. В первом случае поиск осуществляетс я на основе полностью и однозначно заданного маршрут ного имени. Во втором случае поиск осуществляется для объ екта в известном подкаталоге с помощью указания только части искомого имени, точнее шаблона искомого имени. Такой подход называют "wildcard" - поиск.

При любом типе поиска необходимо проверять только небольшое количество элементов оглавления тома) чтобы либо найти требуемый элемент, либо сообщит ь об отсут ствии такого элемента. Для этой цели NetWare строит и поддерживает в оперативной памяти 2 та блицы для кажд ого оглавления тома.

Первая таблица - это хэш-таблица , в которой математически сг руппированы имена файлов и каталогов. Благодаря этой таблиц е поиск необходимого элемента осуществляетс я значительно быстрее, чем при обычном последовательном под ходе.

Во второй таблице, подд ерживаемой NetWare, все элементы оглавления, имеющие один и тот же подкаталог, связаны меж ду собой для обеспечения возможности "wildca rd" - поиска. Наличие этой таблиц ы дает существенный выигрыш времени при поиске необходимого элемента каталога по заданному шаблону.

Алгоритм лифта (El evator Seeking)

Запросы на чтение или запись информации на диск - это наиболее частые запросы от рабочих станц ий к фаз овому серверу в ЛВС. Это естественно, так как зачастую и файлы прог рамм, и файлы данных размещаются на сете вом диске и должны быть передан ы на рабочую станцию по их требованию. Общая производите льность файл-сервера существенно зависит от того, насколько хорошо сервер реагирует на запросы на чтение файлов.

В NetWare существует отдельный процесс чтения с диска) который отвечает за чтение данных с жесткого диска сервера и помещение их а кэш-буфера. Этот процесс сортирует поступающие запросы на чтение в порядке, основывающемся на те кущем положении го ловок диска. Этот подход, называемый алгоритмом лифта ("elevator seeking"), опти мизирует движение головок диска и, как результат, значительно увеличивает эффект ивность работы диска при знач ительной загрузке.

Кэширование диска

Существующий в NetWare отдельный процесс чтения информации с диска считывает ее большими порциями, вместо того) чтобы считывать столько информации, сколько затребовано. Это кэширование диска, оно используется для минимизаци и числа обраще ний к физическому диску.

В связи с тем) что время перемещения головок диска значительно больше времени обмена информации диск-память, можно дополнительно поднять производи тельность дискового ввода/вывода, считывая данные, расположенные вслед за затребованными в предположении возможных будущих запросов на чтение от рабочей ста нции.

Как кэширование диска, так и алгоритм лифта ("elevator seeking"), значительно увеличивают производительность работы с диском в системе NetWare.

Дисковый ввод/вывод

В дополнение к кэшированию диска и алгоритму лифта ("elevator seeking&qu