संकुलित फ़ाइल सिस्टम

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Not to be confused with Data cluster.
"Network filesystem" and "Parallel file system" redirect here. For the Sun NFS protocol, see Network File System.

क्लस्टर्ड फाइल सिस्टम एक फ़ाइल सिस्टम है जिसे एक साथ कई सर्वर (कंप्यूटिंग) पर माउंट (कंप्यूटिंग) करके साझा किया जाता है। कंप्यूटर क्लस्टर के लिए कई दृष्टिकोण हैं, जिनमें से अधिकांश क्लस्टर फ़ाइल सिस्टम (प्रत्येक नोड के लिए केवल प्रत्यक्ष संलग्न भंडारण) को नियोजित नहीं करते हैं। क्लस्टर्ड फ़ाइल सिस्टम स्थान-स्वतंत्र एड्रेसिंग और अतिरेक जैसी सुविधाएँ प्रदान कर सकते हैं जो विश्वसनीयता में सुधार करते हैं या क्लस्टर के अन्य भागों की जटिलता को कम करते हैं। समानांतर फ़ाइल सिस्टम एक प्रकार की क्लस्टर्ड फ़ाइल प्रणाली है जो आमतौर पर अतिरेक या प्रदर्शन के लिए कई स्टोरेज नोड्स में डेटा फैलाती है।[1]


साझा-डिस्क फ़ाइल सिस्टम

एक साझा-डिस्क फ़ाइल सिस्टम कई कंप्यूटरों को ब्लॉक (डेटा स्टोरेज) पर सीधे डिस्क एक्सेस प्राप्त करने की अनुमति देने के लिए संरक्षण क्षेत्र नियंत्रण कार्य (SAN) का उपयोग करता है। एप्लिकेशन द्वारा SAN द्वारा उपयोग किए जाने वाले ब्लॉक-स्तरीय संचालन के लिए उपयोग किए जाने वाले फ़ाइल-स्तरीय संचालन से अभिगम नियंत्रण और अनुवाद क्लाइंट नोड पर होना चाहिए। क्लस्टर्ड फ़ाइल सिस्टम का सबसे सामान्य प्रकार, साझा-डिस्क फ़ाइल सिस्टम - समवर्ती नियंत्रण के लिए तंत्र जोड़कर - फ़ाइल सिस्टम का एक सुसंगत और क्रमबद्ध दृश्य प्रदान करता है, भ्रष्टाचार और अनपेक्षित डेटा हानि से बचाता है, तब भी जब कई क्लाइंट एक ही फ़ाइल तक पहुँचने का प्रयास करते हैं। एक ही समय पर। साझा-डिस्क फ़ाइल-सिस्टम आमतौर पर नोड विफलताओं के मामले में डेटा भ्रष्टाचार को रोकने के लिए कुछ प्रकार की बाड़ लगाना (कंप्यूटिंग) तंत्र को नियोजित करते हैं, क्योंकि एक अनफेंस्ड डिवाइस डेटा भ्रष्टाचार का कारण बन सकता है यदि यह अपनी बहन नोड्स के साथ संचार खो देता है और उसी जानकारी को अन्य तक पहुंचने का प्रयास करता है नोड्स पहुँच रहे हैं.

अंतर्निहित भंडारण क्षेत्र नेटवर्क SCSI, iSCSI, हाइपरSCSI, ATA ओवर ईथरनेट (AoE), फाइबर चैनल, नेटवर्क ब्लॉक डिवाइस और InfiniBand सहित कई ब्लॉक-स्तरीय प्रोटोकॉल का उपयोग कर सकता है।

साझा-डिस्क फ़ाइल सिस्टम के लिए अलग-अलग वास्तुशिल्प दृष्टिकोण हैं। कुछ क्लस्टर में सभी सर्वरों पर फ़ाइल जानकारी वितरित करते हैं (पूरी तरह से वितरित)।[2]

उदाहरण

वितरित फ़ाइल सिस्टम

वितरित फ़ाइल सिस्टम ब्लॉक-स्तरीय स्टोरेज को समान स्टोरेज में साझा नहीं करते हैं बल्कि नेटवर्क प्रोटोकॉल (कंप्यूटिंग) का उपयोग करते हैं।[3][4] इन्हें आमतौर पर वितरित फ़ाइल सिस्टम के रूप में जाना जाता है, भले ही ये एकमात्र फ़ाइल सिस्टम नहीं हैं जो डेटा भेजने के लिए नेटवर्क का उपयोग करते हैं।[5] वितरित फ़ाइल सिस्टम एक्सेस सूचियों या सर्वर और क्लाइंट दोनों पर क्षमता-आधारित सुरक्षा के आधार पर फ़ाइल सिस्टम तक पहुंच को प्रतिबंधित कर सकते हैं, यह इस बात पर निर्भर करता है कि प्रोटोकॉल कैसे डिज़ाइन किया गया है।

एक वितरित फ़ाइल सिस्टम और एक वितरित डेटा स्टोर के बीच अंतर यह है कि एक वितरित फ़ाइल सिस्टम स्थानीय फ़ाइलों के समान इंटरफ़ेस और शब्दार्थ का उपयोग करके फ़ाइलों तक पहुंचने की अनुमति देता है। – उदाहरण के लिए, माउंटिंग/अनमाउंटिंग, निर्देशिकाओं को सूचीबद्ध करना, बाइट सीमाओं पर पढ़ना/लिखना, सिस्टम का मूल अनुमति मॉडल। इसके विपरीत, वितरित डेटा भंडार के लिए एक अलग एपीआई या लाइब्रेरी का उपयोग करने की आवश्यकता होती है और उनके अलग-अलग शब्दार्थ होते हैं (अक्सर डेटाबेस के)।[6]


डिज़ाइन लक्ष्य

वितरित फ़ाइल सिस्टम का लक्ष्य कई पहलुओं में पारदर्शिता हो सकता है। अर्थात्, उनका लक्ष्य क्लाइंट प्रोग्रामों के लिए अदृश्य होना है, जो एक सिस्टम को देखते हैं जो स्थानीय फ़ाइल सिस्टम के समान है। पर्दे के पीछे, वितरित फ़ाइल सिस्टम फ़ाइलों का पता लगाने, डेटा परिवहन करने और संभावित रूप से नीचे सूचीबद्ध अन्य सुविधाएँ प्रदान करने का काम संभालता है।

  • एक्सेस पारदर्शिता: क्लाइंट इस बात से अनभिज्ञ हैं कि फ़ाइलें वितरित की जाती हैं और वे उन तक उसी तरह पहुंच सकते हैं जैसे स्थानीय फ़ाइलें एक्सेस की जाती हैं।
  • स्थान पारदर्शिता: स्थानीय और साथ ही दूरस्थ फ़ाइलों को शामिल करते हुए एक सुसंगत नामस्थान मौजूद है। किसी फ़ाइल का नाम उसका स्थान नहीं बताता.
  • समवर्ती पारदर्शिता: सभी ग्राहकों का फ़ाइल सिस्टम की स्थिति के बारे में समान दृष्टिकोण होता है। इसका मतलब यह है कि यदि एक प्रक्रिया किसी फ़ाइल को संशोधित कर रही है, तो उसी सिस्टम या रिमोट सिस्टम पर कोई अन्य प्रक्रिया जो फ़ाइलों तक पहुंच रही है, वह सुसंगत तरीके से संशोधनों को देखेगी।
  • विफलता पारदर्शिता: सर्वर विफलता के बाद क्लाइंट और क्लाइंट प्रोग्राम सही ढंग से काम करना चाहिए।
  • विषमता: फ़ाइल सेवा विभिन्न हार्डवेयर और ऑपरेटिंग सिस्टम प्लेटफ़ॉर्म पर प्रदान की जानी चाहिए।
  • स्केलेबिलिटी: फ़ाइल सिस्टम को छोटे वातावरणों (1 मशीन, एक दर्जन मशीनें) में अच्छी तरह से काम करना चाहिए और साथ ही बड़े वातावरणों (सैकड़ों से लेकर दसियों हज़ार सिस्टम) तक भी शानदार तरीके से काम करना चाहिए।
  • प्रतिकृति पारदर्शिता: स्केलेबिलिटी का समर्थन करने के लिए ग्राहकों को कई सर्वरों पर की गई फ़ाइल प्रतिकृति के बारे में पता नहीं होना चाहिए।
  • माइग्रेशन पारदर्शिता: फ़ाइलें क्लाइंट की जानकारी के बिना विभिन्न सर्वरों के बीच स्थानांतरित होने में सक्षम होनी चाहिए।

इतिहास

असंगत टाइमशेयरिंग सिस्टम ने 1960 के दशक में पारदर्शी अंतर-मशीन फ़ाइल सिस्टम एक्सेस के लिए वर्चुअल डिवाइस का उपयोग किया था। 1970 के दशक में अधिक फ़ाइल सर्वर विकसित किये गये। 1976 में डिजिटल उपकरण निगम ने फ़ाइल एक्सेस श्रोता (FAL) बनाया, जो DECnet चरण II के हिस्से के रूप में डेटा एक्सेस प्रोटोकॉल का कार्यान्वयन था, जो पहला व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला नेटवर्क फ़ाइल सिस्टम बन गया। 1985 में सन माइक्रोसिस्टम्स ने नेटवर्क फ़ाइल सिस्टम (प्रोटोकॉल) (NFS) नामक फ़ाइल सिस्टम बनाया जो पहला व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला इंटरनेट प्रोटोकॉल आधारित नेटवर्क फ़ाइल सिस्टम बन गया।[4] अन्य उल्लेखनीय नेटवर्क फाइल सिस्टम हैं एंड्रयू फ़ाइल सिस्टम (एएफएस), एप्पल फाइलिंग प्रोटोकॉल (एएफपी), नेटवेयर कोर प्रोटोकॉल (एनसीपी), और सर्वर संदेश ब्लॉक (एसएमबी) जिसे कॉमन इंटरनेट फाइल सिस्टम (सीआईएफएस) के रूप में भी जाना जाता है।

1986 में, आईबीएम ने सिस्टम/36, सिस्टम/38 और सीआईसीएस चलाने वाले आईबीएम मेनफ्रेम कंप्यूटरों के लिए वितरित डेटा प्रबंधन आर्किटेक्चर (डीडीएम) के लिए क्लाइंट और सर्वर समर्थन की घोषणा की। इसके बाद आईबीएम पर्सनल कंप्यूटर, एएस/400, एमवीएस और वीएसई (ऑपरेटिंग सिस्टम) ऑपरेटिंग सिस्टम और फ्लेक्सओएस के तहत आईबीएम मेनफ्रेम कंप्यूटर के लिए समर्थन दिया गया। डीडीएम जिला ग्रामीण विकास एजेंसी की नींव भी बन गया, जिसे डीआरडीए के नाम से भी जाना जाता है।

क्लाउड या क्लोज्ड-सोर्स क्लस्टर्ड फ़ाइल सिस्टम के लिए ओपन-सोर्स वितरित फ़ाइल सिस्टम के लिए कई पीयर-टू-पीयर नेटवर्क प्रोटोकॉल हैं, जैसे। जी.: 9पी (प्रोटोकॉल), एंड्रयू फाइल सिस्टम, कोडा (फ़ाइल सिस्टम) , सर्वर मैसेज ब्लॉक|सीआईएफएस/एसएमबी, डीसीई क्लाउड के लिए वितरित फ़ाइल सिस्टम|डीसीई/डीएफएस, WekaFS, लस्टर ( फ़ाइल सिस्टम), PanFS, Google फ़ाइल सिस्टम, एमनेट (पीयर-टू-पीयर नेटवर्क), कॉर्ड (पीयर-टू-पीयर)।

उदाहरण

Main article: List of distributed file systems

नेटवर्क-संलग्न भंडारण

Main article: Network-attached storage

नेटवर्क-अटैच्ड स्टोरेज (NAS) स्टोरेज और फ़ाइल सिस्टम दोनों प्रदान करता है, जैसे स्टोरेज एरिया नेटवर्क (SAN) के शीर्ष पर एक साझा डिस्क फ़ाइल सिस्टम। NAS आमतौर पर फ़ाइल-आधारित प्रोटोकॉल का उपयोग करता है (ब्लॉक-आधारित प्रोटोकॉल के विपरीत जो SAN उपयोग करेगा) जैसे नेटवर्क फ़ाइल सिस्टम (प्रोटोकॉल) (UNIX सिस्टम पर लोकप्रिय), SMB/CIFS (सर्वर मैसेज ब्लॉक|सर्वर मैसेज ब्लॉक/कॉमन इंटरनेट फ़ाइल) सिस्टम) (एमएस विंडोज सिस्टम के साथ प्रयुक्त), ऐप्पल फाइलिंग प्रोटोकॉल (मैकिनटोश कंप्यूटर के साथ प्रयुक्त), या एनसीपी (नोवेल ओपन एंटरप्राइज सर्वर और नेटवेयर के साथ प्रयुक्त)।

डिज़ाइन संबंधी विचार

विफलता के एक बिंदु से बचना

डिस्क हार्डवेयर या क्लस्टर में दिए गए स्टोरेज नोड की विफलता विफलता का एक बिंदु बना सकती है जिसके परिणामस्वरूप डेटा हानि या अनुपलब्धता हो सकती है। किसी न किसी प्रकार की प्रतिकृति (कंप्यूटिंग) के माध्यम से दोष सहनशीलता और उच्च उपलब्धता प्रदान की जा सकती है, ताकि उपकरण के किसी एक टुकड़े की विफलता के बावजूद डेटा बरकरार और उपलब्ध रहे। उदाहरण के लिए, फ़ाइल सिस्टम की सूची#वितरित दोष-सहिष्णु फ़ाइल सिस्टम|वितरित दोष-सहिष्णु फ़ाइल सिस्टम और फ़ाइल सिस्टम की सूची#वितरित समानांतर दोष-सहिष्णु फ़ाइल सिस्टम|वितरित समानांतर दोष-सहिष्णु फ़ाइल सिस्टम की सूची देखें।

प्रदर्शन

क्लस्टर फ़ाइल सिस्टम का एक सामान्य प्रदर्शन माप सेवा अनुरोधों को पूरा करने के लिए आवश्यक समय है। पारंपरिक प्रणालियों में, इस समय में डिस्क-एक्सेस समय और केंद्रीय प्रसंस्करण इकाई-प्रसंस्करण समय की एक छोटी मात्रा शामिल होती है। लेकिन एक क्लस्टर फ़ाइल सिस्टम में, वितरित संरचना के कारण रिमोट एक्सेस में अतिरिक्त ओवरहेड होता है। इसमें सर्वर पर अनुरोध वितरित करने का समय, क्लाइंट को प्रतिक्रिया देने का समय और प्रत्येक दिशा के लिए, संचार प्रोटोकॉल सॉफ़्टवेयर चलाने का एक सीपीयू ओवरहेड शामिल है।

समवर्ती

समवर्ती नियंत्रण एक समस्या बन जाता है जब एक से अधिक व्यक्ति या क्लाइंट एक ही फ़ाइल या ब्लॉक तक पहुंच रहे हैं और इसे अपडेट करना चाहते हैं। इसलिए एक क्लाइंट से फ़ाइल के अपडेट को अन्य क्लाइंट की पहुंच और अपडेट में हस्तक्षेप नहीं करना चाहिए। समवर्ती ओवरलैपिंग राइट्स के कारण फ़ाइल सिस्टम के साथ यह समस्या अधिक जटिल है, जहां विभिन्न लेखक समवर्ती रूप से फ़ाइल के ओवरलैपिंग क्षेत्रों पर लिखते हैं।[7] इस समस्या को आम तौर पर समवर्ती नियंत्रण या लॉक (कंप्यूटर विज्ञान) द्वारा नियंत्रित किया जाता है जिसे या तो फ़ाइल सिस्टम में बनाया जा सकता है या ऐड-ऑन प्रोटोकॉल द्वारा प्रदान किया जा सकता है।

इतिहास

1970 के दशक में आईबीएम मेनफ्रेम भौतिक डिस्क और फ़ाइल सिस्टम साझा कर सकते थे यदि प्रत्येक मशीन का ड्राइव की नियंत्रण इकाइयों से अपना चैनल कनेक्शन होता। 1980 के दशक में, डिजिटल उपकरण निगम के TOPS-20 और OpenVMS क्लस्टर (VAX/ALPHA/IA64) में साझा डिस्क फ़ाइल सिस्टम शामिल थे।[8]


यह भी देखें

संदर्भ

  1. ↑ Saify, Amina; Kochhar, Garima; Hsieh, Jenwei; Celebioglu, Onur (May 2005). "समानांतर फ़ाइल सिस्टम के साथ उच्च-प्रदर्शन कंप्यूटिंग क्लस्टर को बढ़ाना" (PDF). Dell Power Solutions. Dell Inc. Retrieved 6 March 2019.
  2. ↑ Mokadem, Riad; Litwin, Witold; Schwarz, Thomas (2006). "स्केलेबल वितरित डेटा संरचनाओं में बीजगणितीय हस्ताक्षरों के माध्यम से डिस्क बैकअप" (PDF). DEXA 2006 Springer. Retrieved 8 June 2006.
  3. ↑ Silberschatz, Abraham; Galvin, Peter; Gagne, Greg (2009). "Operating System Concepts, 8th Edition" (PDF). University of Babylon. John Wiley & Sons, Inc. pp. 705–725. Archived from the original (PDF) on 6 March 2019. Retrieved 4 March 2019.
  4. ↑ 4.0 4.1 Arpaci-Dusseau, Remzi H.; Arpaci-Dusseau, Andrea C. (2014), Sun's Network File System (PDF), Arpaci-Dusseau Books
  5. ↑ Sandberg, Russel (1986). "The Sun Network Filesystem: Design, Implementation and Experience" (PDF). Proceedings of the Summer 1986 USENIX Technical Conference and Exhibition. Sun Microsystems, Inc. Retrieved 6 March 2019. NFS was designed to simplify the sharing of filesystem resources in a network of non-homogeneousmachines.
  6. ↑ Sobh, Tarek (2008). कंप्यूटर और सूचना विज्ञान और इंजीनियरिंग में प्रगति. Springer Science & Business Media. pp. 423–440. Bibcode:2008acis.book.....S.
  7. ↑ Pessach, Yaniv (2013). Distributed Storage: Concepts, Algorithms, and Implementations. ISBN 978-1482561043.
  8. ↑ Murphy, Dan (1996). "Origins and Development of TOPS-20". Dan Murphy. Ambitious Plans for Jupiter. Retrieved 6 March 2019. Ultimately, both VMS and TOPS-20 shipped this kind of capability.


अग्रिम पठन

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