文档介绍：分类号_________ 学号 m201172430
学校代码 10487 密级

硕士学位论文

分布式文件系统 CapFS 一致性维护
方法研究

学位申请人: 郑超
学科专业: 计算机系统结构
指导教师: 李洁琼
答辩日期: 2014 年 1 月 21 日

万方数据
A Thesis Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements
For the Degree of Master of Engineering

Research of Consistency Maintenance in Distributed
File System CapFS

Candidate : Chao Zheng
Major : Computer Architecture
Supervisor : Jieqiong Li

Huazhong University of Science and Technology
Wuhan, Hubei 430074, P. R. China
Jan., 2014
万方数据
华中科技大学硕士学位论文

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究成果。尽我所知,除文中已经标明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或
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日期: 年月日

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本论文属于
不保密□。
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学位论文作者签名: 指导教师签名:
日期: 年月日日期: 年月

万方数据
华中科技大学硕士学位论文
摘要
随着计算机技术的高速发展,人类社会已经进入一个信息资源大爆炸的时代,分
布式文件系统已经成为存储和管理海量信息的最佳选择。为了保证分布式文件系统
可以正常有效的运行,避免潜在的系统一致性遭到破坏的危险,必须要协调控制多
个客户端对共享文件的并发访问,从而保证数据获得的正确性。
分析了目前主流的分布式文件系统及其一致性解决方案,并同时分析了各种方案
能满足的一致性级别以及优缺点,结合实验室自主研发基于对象的分布式文件系统
CapFS 的体系结构,提出了基于分布式锁管理技术的一致性解决方案,设计实现了
文件锁系统调用和授权锁机制并将其用于保护共享文件的元数据信息。
详细阐述了针对 CapFS 系统的一致性维护方案设计,重点实现了基于分布式锁
机制的文件锁系统调用和授权锁,并对系统如何使用授权锁和释放相关授权锁展开
了具体分析。针对一致性维护方案导致的系统性能损失,提出包括锁服务器流程的
优化和元数据请求优化在内的优化手段。特别是实现了利用复合操作的思路优化锁
服务器的加锁请求处理流程,能够有效减少与锁服务器之间的通信交互。
系统测试数据表明,该方案能够有效解决多客户端并发操作访问同一共享文件的
一致性维护问题,虽然导致 CapFS 系统聚合带宽损失,但总体 IO 性能仍优于 Lustre
系统。而基于复合操作的锁服务器优化技术能够减少不必要的网络通信开销,使维
护一致性导致的系统性能损耗降低到可接受的范围内。

关键词:分布式文件系统,一致性维护,分布式锁,复合操作优化

I
万方数据
华中科技大学硕士学位论文
Abstract
With the development puter technology, human society has entered an era of
information explosion. Distributed file system has e the best choice for mass
information