这是我参与【第五届青训营】伴学笔记创作活动的第十一天
1. 分布式文件系统的需求
透明性：
- 访问透明性：客户不需要了解你内部的结构，只需要一组文件操作命令访问本地/远程文件即可。
- 位置透明性：客户使用单一的文件命名空间，使所有用户能够看到同样的命名空间
- 移动透明性：当文件移动时，客户的系统管理表可以不用修改，多个文件（卷）可以被系统管理员任意修改。
- 性能透明性：系统提供一定的性能，能够负载一些
- 伸缩透明性：可以扩充服务
并发的文件更新：客户修改文件不影响其他用户 文件复制：会分担对一个文件的并发访问量，分担文件服务负载 硬件和操作系统的异构性：接口定义是明确的，可以在不同的计算机和操作系统上实现 容错：能够处理瞬时故障，在崩溃后无恢复重启 一致性、安全性、效率
2. 文件服务体系结构，即三个组件、作用、接口、设计理念
文件服务的三个组件：
1. 客户模块
2. 目录服务
3. 平面文件服务
2.1 客户模块
- 运行在客户计算机上
- 提供应用程序来供用户来对文件透明存取
- 缓存最近使用的文件块提高性能
2.2 目录服务
提供文件名到UFID的映射
2.3 平面文件服务
基于UFID，对文件内容进行操作
![[Pasted image 20230212213731.png]]
其中read、write是最重要的文件操作，均需要一个参数i来指定文件的读写位置
平面文件服务操作和UNIX进行比较： 1. 平面文件服务操作无open和close操作，通过引用合适的UFID可以立即访问文件 2. read和write操作需要一个开始位置，UNIX的read和write操作不需要此参数 分布式文件系统（DFS）和UNIX在容错方面比较： 1. 除了create操作，其他操作都是幂等的（执行一次和多次的效果一致） 2. 在文件上操作不需要读写指针，故障后无需客户或者服务器恢复任何状态 分布式文件系统（无状态DFS）和UNIX在访问控制方面比较： 1. UNIX文件系统中，用户通过open调用时，系统会核对其权限 2. DFS接口对大众公开，存在安全隐患。文件服务器不能保存用户标识（UID），否则就变成有状态，那么怎么样实现访问控制呢： 1. 基于权能的认证（每个主体添加一个可以访问该主体的明细表） 2. 将每个请求与UID关联起来，每次请求都进行访问检查 3. NFS和AFS（早期的分布式文件系统）使用Kerberos认证来解决伪造用户标识的安全问题 ![[Pasted image 20230212215603.png]]
3. NFS体系结构、NFS服务器操作、路径解析、缓存机制
NFS的体系结构图如下所示： ![[Pasted image 20230212215740.png]]
应用程序将数据传给虚拟文件系统（VFS），下面介绍VFS
3.1 虚拟文件系统（VFS）
定义：VFS是UNIX内核的一个转换层，支持挂载不同的文件系统，不同的文件系统可以共存，同时区分本地和远程文件。跟踪本地和远程可用的文件系统，将请求传递到适当的本地或者远程的文件系统。
每个远程文件在文件系统中的存储标识结构（文件句柄）如下： ![[Pasted image 20230212220226.png]]
- 文件系统标识：是指服务器服务哪一个文件系统
- i节点数：用于标识和定位文件的数值且唯一
- i节点产生数：文件被删除后可被重用，重用时加1；i节点被回收时，但文件仍被打开，抛出异常
- 客户与服务器之间传递文件句柄时，句柄对客户不透明就是说客户不可见句柄。
3.2 设计要点
- 访问控制及认证：NFS服务器是无状态的，那么如何设计呢
- 将用户ID绑定到每个请求
- 在NFS中嵌入Kerberos认证，在加载的同时认证用户，凭据，认证和安全通道
- 将客户端集成到内核
- 用户程序可以调用UNIX系统调用访问文件，不需要重新编译或者加载库
- 一个客户模块通过使用一个共享缓存存储最近使用的文件块
- 传输给服务器用户认证用户ID的密钥，由内核保存，防止用户级用户冒充用户
