Odporne na awarie przechowywanie plików

Dla Marvina Theimera wszystko zaczęło się od trzęsienia ziemi. Theimer wspomina, że ​​skutki potężnego trzęsienia ziemi Loma Prieta w Dolinie Krzemowej w 1989 roku były dość surrealistyczne. Wsiadłem do samochodu i włączyłem radio… cisza! Stacje radiowe w promieniu 20 mil były wyłączone.

Podobnie jak prawie wszystkie komputery.

To wstrząsające ziemią doświadczenie zdobył Theimer, wówczas badacz systemów operacyjnych w Xerox Palo Alto Research Center, myśląc o tym, jak sprawić, by komputerowe systemy przechowywania plików były radykalnie bardziej odporne na uszkodzenia. Jego praca pomogła doprowadzić do Farsite, niezawodnej technologii pamięci masowej tworzonej w firmie Microsoft.

Kopia zapasowa do przyszłości

Firmy zazwyczaj tworzą kopie zapasowe swoich krytycznych danych, ale osoby fizyczne zazwyczaj tego nie robią. A katastrofa, taka jak trzęsienie ziemi, może zniszczyć wszystkie pliki komputerowe — a nawet miesiące, a nawet lata pracy. Nawet jeśli masz kopię zapasową swoich danych, są one niedostępne, dopóki nie prześlesz ich do systemu zastępczego. A w najgorszym przypadku przechowujesz kopie zapasowe tuż obok komputera i one również są tracone.

Jak więc rozwiązać problem? Przechowując dane nie tylko na komputerze i przyjaznym serwerze lokalnym, ale także na wielu komputerach podłączonych do sieci, mówi Theimer. W ten sposób, nawet jeśli 99 na 100 komputerów zostanie zniszczonych lub przestanie działać, nadal istnieje jeden komputer, na którym wszystkie Twoje pliki są bezpiecznie przechowywane i łatwe do odzyskania.

Co więcej, rozproszony system przechowywania plików nie powinien polegać na centralnym serwerze, nawet w celu lokalizowania kopii plików. Uważamy, że możemy zaprojektować te systemy, aby nie trzeba było mieć tych serwerów zaplecza, mówi Theimer.

Robienie tego w Microsoft

Pracując jako starszy badacz w Microsoft Research w Redmond w stanie Waszyngton, Theimer związał się pod koniec lat 90. z badaczem oprogramowania systemowego Billem Bolosky. Z Bolosky jako liderem zespołu, grupa pół tuzina badaczy zdefiniowała cztery kluczowe wymagania dla systemu, nazwane Farsite:

• Zapewnij wysoce dostępną i niezawodną obsługę plików podczas pracy na normalnych komputerach stacjonarnych
• Upewnij się, że dane użytkowników są zabezpieczone przed innymi osobami, w tym użytkownikami komputerów, które je przechowują
• Automatycznie i adaptacyjnie konfiguruj się i dostrajaj, aby móc reagować na awarie poszczególnych systemów i zmiany we wzorcach użytkowania
• Pracuj bez centralnego serwera lub centralnego administratora

Szerokie otwarte przestrzenie

Badacze przeanalizowali osobiste dyski twarde użytkowników w Microsoft i odkryli, że większość z nich nie była prawie pełna. W rzeczywistości są w ponad połowie puste i cały czas się powiększają, mówi Bolosky. Analizując to trzy razy w ciągu dwóch lat, odkryli, że odsetek dysków użytkowników, które pozostają nieużywane, rośnie, szczególnie w miarę wzrostu rozmiaru nowych dysków twardych.

Co więcej, Bolosky przewiduje, że producenci dysków mogliby produkować dyski twarde o wielkości terabajtów o połowie wysokości, które do 2003 roku byłyby sprzedawane za mniej niż 500 USD.

Dlaczego więc nie wykorzystać całej tej zmarnowanej przestrzeni? Dokładnie to robi prototyp Farsite.

Aby zapewnić, że pliki każdego użytkownika są dostępne tylko dla tych, którzy powinni je zobaczyć, Farsite zawiera szyfrowanie plików. W ten sposób, nawet jeśli pliki są przechowywane w systemie złośliwego użytkownika, nadal będą bezpieczne. Używamy dość silnych szyfrów — RSA o dużej długości klucza — i są one podpisywane, gdy są szyfrowane — mówi Bolosky.

Ponadto, jeśli złośliwy użytkownik chce zatuszować pracę, usuwając pliki innego użytkownika, zniszczone zostaną tylko kopie tych plików przechowywane na jednym komputerze. Kopie na innych maszynach pozostają bezpieczne.

Lepsze niż serwery

Ponieważ Farsite przechowuje kopie plików użytkownika na wielu komputerach, sprawia to również, że jest bardziej odporny na błędy sieciowe niż scentralizowany system serwerowy. Jeśli wystąpi awaria sieci, która blokuje dostęp do jednego komputera, na którym przechowywane są pliki użytkownika, istnieje prawdopodobieństwo, że inny komputer z tymi samymi plikami pozostanie dostępny. Pliki pozostają również dostępne, jeśli niektórzy użytkownicy wyłączają swoje komputery w nocy.

Kolejną zaletą przechowywania plików w wielu miejscach jest to, że może pomóc w uniknięciu wąskich gardeł dostępu, które występują, gdy wielu użytkowników jednocześnie próbuje uzyskać dostęp do swoich plików na jednym serwerze.

Meta-katalog Farsite (który przechowuje wszystkie lokalizacje plików) działa podobnie, ale nie musi być replikowany na tak wiele maszyn, aby zapewnić niezawodność i odporność na błędy.

Gdy nowy komputer dołącza do grupy, jego pliki są automatycznie replikowane na dyski innych komputerów. Farsite jest wystarczająco sprytny, aby uniknąć kopiowania zduplikowanych plików na ten sam dysk i stale równoważyć obciążenia dysku, aby dysk twardy nikogo nie zapełnił się nagle.

Farsite promuje również prostotę użytkowania. Farsite wydaje się być po prostu kolejnym dyskiem, takim jak F:, z całą złożonością ukrytą przed użytkownikiem.

Zbudowany na skalę

Nie oczekuj, że w najbliższym czasie pojawi się Farsite w systemie Windows XP lub kolejnych systemach. Obecna wersja została przetestowana tylko na kilkunastu maszynach, a w najbliższej przyszłości zaplanowano bardziej obszerny test na 150-200 komputerach.

Badacze twierdzą jednak, że jest w stanie obsłużyć do 100 000 maszyn. Z czasem Farsite będzie największym na świecie, skalowalnym serwerowo i odpornym na błędy systemem plików, przewiduje Bolosky. [Ostatecznie] chcemy używać setek milionów maszyn.

ukryć