Sistema de archivos en clúster

Los sistemas de archivos distribuidos buscan la "transparencia" en varios aspectos. Es decir, pretenden ser "invisibles" para los programas cliente, que "ven" un sistema similar a un sistema de archivos local. Internamente, el sistema de archivos distribuido se encarga de localizar archivos, transportar datos y, potencialmente, proporcionar otras funcionalidades que se enumeran a continuación.

• Transparencia de acceso : los clientes desconocen que los archivos se distribuyen y pueden acceder a ellos de la misma manera que acceden a los archivos locales.
• Transparencia de ubicación : existe un espacio de nombres consistente que abarca tanto archivos locales como remotos. El nombre de un archivo no revela su ubicación.
• Transparencia de concurrencia : todos los clientes tienen la misma vista del estado del sistema de archivos. Esto significa que si un proceso está modificando un archivo, cualquier otro proceso en el mismo sistema o en sistemas remotos que accedan a los archivos verán las modificaciones de forma coherente.
• Transparencia ante fallos : el cliente y los programas cliente deben funcionar correctamente después de un fallo del servidor.
• Heterogeneidad : el servicio de archivos debe proporcionarse en diferentes plataformas de hardware y sistemas operativos.
• Escalabilidad : el sistema de archivos debe funcionar bien en entornos pequeños (1 máquina, una docena de máquinas) y también escalar sin problemas a entornos más grandes (cientos o decenas de miles de sistemas).
• Transparencia en la replicación : Los clientes no deberían tener que ser conscientes de la replicación de archivos que se realiza entre varios servidores para admitir la escalabilidad.
• Transparencia en la migración : los archivos deben poder moverse entre diferentes servidores sin que el cliente lo sepa.

El Sistema de Tiempo Compartido Incompatible (ITS) utilizaba dispositivos virtuales para el acceso transparente al sistema de archivos entre máquinas en la década de 1960. En la década de 1970 se desarrollaron más servidores de archivos. En 1976, Digital Equipment Corporation creó el File Access Listener (FAL), una implementación del Protocolo de Acceso a Datos (DAP) como parte de DECnet Fase II, que se convirtió en el primer sistema de archivos de red ampliamente utilizado. En 1984, Sun Microsystems creó el sistema de archivos llamado " Network File System " (NFS), que se convirtió en el primer sistema de archivos de red basado en el Protocolo de Internet ampliamente utilizado . ^{[ 4 ]} Otros sistemas de archivos de red notables son Andrew File System (AFS), Apple Filing Protocol (AFP), NetWare Core Protocol (NCP) y Server Message Block (SMB), también conocido como Common Internet File System (CIFS).

En 1986, IBM anunció la compatibilidad de cliente y servidor con la Arquitectura de Gestión de Datos Distribuidos (DDM) para los sistemas System/36 , System/38 y los mainframes de IBM que ejecutaban CICS . Posteriormente, se añadió la compatibilidad con IBM Personal Computer , AS/400 , los mainframes de IBM con los sistemas operativos MVS y VSE , y FlexOS . DDM también se convirtió en la base de la Arquitectura de Base de Datos Relacional Distribuida , también conocida como DRDA.

Existen muchos protocolos de red peer-to-peer para sistemas de archivos distribuidos de código abierto para la nube o sistemas de archivos en clúster de código cerrado, por ejemplo: 9P , AFS , Coda , CIFS/SMB , DCE/DFS , WekaFS, ^{[ 7 ]} Lustre , PanFS, ^{[ 8 ]} Google File System , Mnet , Chord Project .

El fallo del hardware de disco o de un nodo de almacenamiento en un clúster puede crear un punto único de fallo que provoque la pérdida o indisponibilidad de datos. La tolerancia a fallos y la alta disponibilidad se pueden lograr mediante la replicación de datos , de modo que los datos permanezcan intactos y disponibles a pesar del fallo de cualquier componente. Para ver ejemplos, consulte las listas de sistemas de archivos distribuidos tolerantes a fallos y sistemas de archivos distribuidos paralelos tolerantes a fallos .

Una medida de rendimiento común en un sistema de archivos en clúster es el tiempo necesario para atender las solicitudes de servicio. En los sistemas convencionales, este tiempo se compone del tiempo de acceso al disco y un pequeño tiempo de procesamiento de la CPU . Sin embargo, en un sistema de archivos en clúster, el acceso remoto conlleva una sobrecarga adicional debido a su estructura distribuida. Esto incluye el tiempo de entrega de la solicitud al servidor, el tiempo de entrega de la respuesta al cliente y, en cada dirección, la sobrecarga de la CPU derivada de la ejecución del software del protocolo de comunicación .

El control de concurrencia se convierte en un problema cuando más de una persona o cliente accede al mismo archivo o bloque y desea actualizarlo. Por lo tanto, las actualizaciones del archivo por parte de un cliente no deben interferir con el acceso y las actualizaciones de otros clientes. Este problema es más complejo en los sistemas de archivos debido a las escrituras superpuestas concurrentes, donde diferentes escritores escriben simultáneamente en regiones superpuestas del archivo. ^{[ 9 ]} Este problema generalmente se maneja mediante el control de concurrencia o el bloqueo , que puede estar integrado en el sistema de archivos o ser proporcionado por un protocolo adicional.