Aula 15 - 15/10/2003

Andrew File System (AFS)

• SAD voltado para redes de grande área
• Satyanarayanan (1983 a 1990, CMU)
  
• Objetivo: 
• oferecer um sistema distribuído integrado a todos alunos e professores da CMU
• escalabilidade de 5 mil a 10 mil estações de trabalho
• Modelo de sistema:
• várias redes locais interligadas por ligações de longa distância
• na rede local: alta largura de banda e pequena latência
• na rede de longa distância: pequena largura de banda e grande latência
• Princípios básicos:
1. Estações tem ciclos prá queimar; servidores e rede são preciosos
2. Cachear sempre que possível
3. Explorar os diferentes tipo de acesso a arquivos (1/3 dos arquivos são temporários, arquivos do sistema são só para leitura)
4. Minimizar conhecimento global em um único ponto e mudanças globais síncronas
5. Confiar no menor número possível de entidades
6. Agrupar o trabalho sempre que possível
• Abordagem:
• Implementação inicial em cima do UNIX 4.3 BSD
• Cache de arquivos inteiros nos discos locais dos clientes no diretório /cache
• Arquivos temporários armazenados no disco local em /tmp
  
• Arquivos remotos no diretório /afs
  
• Espaço de nomes global
• Banco de dados de localização
• mapeia volumes em servidores
  
• cada arquivo possui um identificador fid: 32 bits p/ número do volume, 32 bits p/ vnode (identifica o arquivo dentro do volume), 32 bits p/ número único (possibilita reutilização do vnode)
• cada servidor da rede local mantém uma cópia completa
• ao contrário do NFS, toda a informação sobre a localização dos arquivos é armazenada no servidor local (e não nos clientes)
• Escalabilidade
• uma rede local é considerada um cluster e tem algumas dezenas de clientes e um servidor local
• um conjunto de clusters é uma célula e pode conter várias centenas de máquinas
• células são agrupadas mas sem transparência de localização:
• caminho válido em qualquer lugar do mundo:   /afs/cs.cmu.edu/users/<nome_do_usuario>
• Segurança
• sistema não confia nos clientes
• confia totalmente nos servidores que são configurados pelos admins; usuários comuns não podem logar neles
• usa o protocolo kerberos para autenticação mútua entre clientes e servidores
• Cache
• armazenado nos discos dos clientes
• nas primeiras versões o arquivo inteiro era trazido para o cliente
• posteriormente, no AFS-3, passaram a ser cacheados em blocos de 64KB
  
• semântica de sessão: arquivo inteiro é devolvido ao servidor depois do close se foi alterado
  
• servidor mantém lista de todos os clientes que possuem cópias locais de arquivos
• se o servidor recebe uma versão nova de um arquivo, manda um "callback" para os clientes avisando que a versão deles não é mais válida.
• assim, a cópia local de um arquivo pode ser usada várias vezes sem a necessidade de contactar o servidor
• Em 1988, foi lançado como produto comercial, compatível com o VFS
• Hoje em dia existem versões abertas, e.g. para Linux (OpenAFS)
  

Coda File System

• Extensão do AFS para dar suporte a computadores portáteis e operações desconectadas
• Existe versão para Linux
  
• Abordagem:
• quando computadores portáteis (e.g., laptops)estão conectados à rede funcionam de forma similar ao AFS
• antes de se desconectar, usuário dá um comando avisando que vai desconectar
• algoritmo misto para decidir quais arquivos são armazenados no disco do laptop:
  
1. arquivo de configuração perfil de salvaguarda indica quais arquivos o usuário normalmente usa
2. um algoritmo adaptativo monitora quais arquivos têm sido mais usados recentemente
• quando o espaço no disco local acaba, o arquivo com menor prioridade (levando em conta os dois critérios) é descartado
• Operações desconectadas
• desconexão pode ser avisada pelo usuário ou pode surgir repentinamente
• em ambos os casos, o sistema continua funcionando normalmente usando os arquivos no cache para emular arquivos remotos
• alterações nos arquivos cacheados são armazenadas em um replay-log
  
• Reintegração
• as operações no replay-log são enviadas para os respectivos servidores
• conflitos são apontados e resolvidos manualmente pelos usuários

Comparação de desempenho entre NFS, Sprite e AFS

• Feita por Ousterhout (Sprite) 1988 usando o Andrew Benchmark
• Fig. 2.12 na tese de mestrado Kon94

Zebra

• Aplicação da idéia de RAIDs em um SAD
  
• Extensão do Sprite com listras para aumentar desempenho e tolerância a falhas
  

Outros Sistemas de Arquivos Distribuídos

• HARP do MIT: replicação automática; alta confiabilidade e disponibilidade
• Frolic: mecanismo de replicação dinâmica: alta escalabilidade para redes de grande área
• Locus: transações atômicas
• Soda (Kon94): usa leases para obter um desempenho ainda maior que o Sprite mas mantendo a semântica UNIX

Referências

• Tanenbaum, seção 5.2.5; Galli, seção 8.4; Silberschatz 5a ed. cap 17.6; monografia sobre SAD na página de leituras recomendadas .