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1 Soft Updates一項消除大多數(shù)同步寫操作的技術(shù)

云知道

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作者及顧問：Marshall Kirk McKusick；卡內(nèi)基梅隆大學(xué) Gregory R. Ganger中文翻譯：北京工業(yè)大學(xué)計算機學(xué)院 李鑫
--------------------------------------------------------------------------這篇論文最初發(fā)表于1999年6月6日至11日舉行的USENIX年度技術(shù)會議中，F(xiàn)reenix會議錄的第1-17頁 。其版權(quán)歸Marshall Kirk McKusick和Greg Ganger所有，作者保留所有權(quán)力 。這篇論文在作者的許可下被翻譯和重新發(fā)布 。在保持此版權(quán)宣示完整的前提下，允許對本文進行非商業(yè)目的的重新發(fā)布 。--------------------------------------------------------------------------
摘要
傳統(tǒng)上，維持掉電或系統(tǒng)崩潰后的文件系統(tǒng)一致性維護主要采用兩種方法：其一是對存在依賴順序的元數(shù)據(jù)(metadata)進行同步寫入，其二是用寫通式日志來將原子操作組織在一起 。Soft Updates，一種不同于它們的方法，是一種通過保證元數(shù)據(jù)按依賴順序更新來確保磁盤上文件系統(tǒng)的總保持一致的實現(xiàn)機制 。使用SoftUpdates避免了對于獨立日志或大量同步寫操作的需求 。同時，它還能將很多以前獨立且同步進行的操作合并，從而在文件操作密集的環(huán)境(例如程序開發(fā)、郵件服務(wù)器等)中減少40%-70%的寫操作 。在提高性能的同時，SoftUpdates還可以更好地維持文件系統(tǒng)的一致性 。通過保證不一致性僅存在于未聲明的塊或i-節(jié)點，SoftUpdate能夠消除對于系統(tǒng)崩潰后運行文件系統(tǒng)檢查程序的依賴 。這樣，在重啟后文件系統(tǒng)立即處于可用狀態(tài) 。另外，可以通過一個后臺任務(wù)在處于運行狀態(tài)的文件系統(tǒng)中回收丟失的塊和i-節(jié)點 。
【1 Soft Updates一項消除大多數(shù)同步寫操作的技術(shù)】這篇論文描述了集成到4.4BSD快速文件系統(tǒng)(Fast Filesystem)中的一個SoftUpdates實現(xiàn) 。它詳細介紹了建立一個成品級質(zhì)量的系統(tǒng)時，對研究原型以及BSD系統(tǒng)做的修改 。同時，它也討論了在將SoftUpdates從研究轉(zhuǎn)入現(xiàn)實中的經(jīng)驗、難處，以及從中得到的教訓(xùn); 那些非常規(guī)的文件系統(tǒng)操作(例如，fsck和‘fsync’)，需要進行的重新考慮和增加的代碼 。最終實現(xiàn)的系統(tǒng)得到的體驗證明了早先的研究成果：SoftUpdates很好地融合進了現(xiàn)有的文件系統(tǒng)，保證了元數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)性，并基本達到了最佳的性能 。
第1節(jié) 研究背景與導(dǎo)言
元數(shù)據(jù)(如文件目錄，i-節(jié)點，以及空閑塊映射表)指明原始數(shù)據(jù)存儲(raw storage)的結(jié)構(gòu) 。元數(shù)據(jù)提供指針和描述符，通過它們將磁盤上的扇區(qū)聯(lián)結(jié)成文件，并區(qū)分它們 。為了長期維持可靠存儲，文件系統(tǒng)必須在遭遇非預(yù)期的系統(tǒng)崩潰，如斷電和操作系統(tǒng)故障時，保證元數(shù)據(jù)的完整性 。由于類似的崩潰通常導(dǎo)致保存于易失性主存中的全部信息的丟失，保存在非易失性存儲器(例如，磁盤)中的信息必須總具有足夠的一致性以便確定性地重建文件系統(tǒng)的一致 。特別地，文件系統(tǒng)在磁盤上的鏡像絕不能包含懸掛指針，也不能有足以導(dǎo)致二義性的資源所有權(quán)指針，或未引用的活動資源 。維持這些原則通常需要順序地(或按原子操作分組)更新小的元數(shù)據(jù)對象 。

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