《云存储系统设计》.pdf

云存储系统设计 邓侃博士 dengkan@ 1 / 30 单机文件系统 面临的问题 2 / 30 文件路径 元数据： 文件名、尺寸、类型、时间戳、作者，等等 文件系统的功能： 树形结构的文件目录 创建文件、删除、列清单， 读、写、查、开启、关闭。 3 / 30 Linux Ext2 文件系统数据结构 Ext2 Physical Layer Ext2 Directory 文件内容 元数据 Ext2 iNode 目录树 4 / 30 Linux Ext2 文件系统功能模块 在读写过程中， 文件内容暂存在内存。 Virtual File System 提供统一的APIs ， 不依赖于文件系统的 具体实现。 统一的驱动接口， 不依赖于具体的设备。 控制信号流 与数据流分离。 5 / 30 Ext2 Physical Layer • 通常硬盘空间被划分为若干组，每一组又细分为若干块。 • 每一组中的所有块，尺寸都相同。 但是不同组，下属的块的尺寸可以不同。 • 在写入某尺寸的数据前， 先找到可写空间最适宜的块，所谓最适宜， 通常指可写空间比写入内容的尺寸相同或略大。 • 把硬盘划分为组与块的目的， 为了便于增删改，便于重复使用。 如同停车场划分停车位一样。 • 当删除文件时，需要记住被释放的块。 • 问题：1. 有空间被浪费。 2. 文件内容不一定被存储在连续空间，降低读写速度。 6 / 30 • 往现有文件里，写入更多内容时， 硬盘空间的分配，是根据内容占用的空间而定， 所以，无法保证整个文件被存放在连续的硬盘空间。 • 频繁增删改文件内容，会导致文件的内容， 被放置在离散的硬盘空间里，这就是Fragmentation 问题。 • Fragmentation 导致硬盘读写效率下降， 因为在不连续的硬盘区域读写，需要磁头切换硬盘磁道。 • 解决办法：隔一段时间，进行硬盘清理，合并离散存储空间。 7 / 30 • 问题：硬盘“写”操作速度较慢。 尤其是在指定位置的“插入”（Random Acc