Konzipierung und Implementierung eines Quota-Protokolls in objektbasierten Dateisystemen

  • Verteilte Dateisysteme, wie sie unter anderem in Cloud-Umgebungen eingesetzt werden, werden häufig von verschiedenen Anwendern und Anwendungen zeitgleich verwendet. Da diese Ressourcen in Cloud-Umgebungen gemietet sind, muss sichergestellt werden, dass ein Kunde nur die Ressourcen verwenden kann, für die er bezahlt hat. Andernfalls könnten andere Kunden beeinträchtigt werden. Solch eine Obergrenze wird auch als Quota bezeichnet. Speziell für objektbasierte Dateisysteme, bei denen die Metadaten einer Datei von den Dateiinhalten getrennt gespeichert und verwaltet werden, erfordert die Forcierung einer Quota ein verteiltes Protokoll. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde ein Quota-Protokoll für objektbasierte Dateisysteme entwickelt und implementiert. Bei einer aktiven Quota wird zunächst ein Teil des Speicherplatzes für eine bestimmte Datei blockiert, der als Voucher bezeichnet wird. Anschließend wird dem Client die maximale Dateigröße in signierter Form zugewiesen. Sie ergibt sich aus der Summe der bisherigen Dateigröße und allen erstellten Vouchers. Durch diesen Ansatz können die Speicherserver bei jedem Zugriff lokal prüfen, ob der Schreibzugriff die maximale Dateigröße überschreiten würde. Reicht diese nicht aus, muss ein zusätzlicher Voucher erstellt werden, sofern noch Speicherplatz verfügbar ist. Nicht verbrauchter Speicherplatz wird am Ende wieder freigegeben. Zusätzlich unterstützt das Protokoll die Verteilung der Inhalte einer Datei auf mehrere Server (Striping) sowie Sparse-Dateien, bei denen beliebige Bereiche der Datei leer bleiben. Die Implementierung erfolgte im objektbasierten Dateisystem XtreemFS. Dabei wurden spezielle Funktionen von XtreemFS, wie die Dateireplikation, mit einbezogen. In einer abschließenden Evaluation wurde der Einfluss des implementierten Quota- Protokolls bezüglich der Performanz von XtreemFS untersucht. Dabei zeigte sich zunächst, dass bei einer aktiven Quota die Performanz beim Schreiben großer Daten- mengen abhängig von der eingestellten Voucher-Größe ist. Ist diese zu niedrig gewählt, so muss der Client seine maximale Dateigröße durch zusätzliche Anfragen beim Metada- tenserver erhöhen, was die Performanz negativ beeinträchtigt. Bei einer Voucher-Größe von 100 MiB wurde beim Schreiben einer 10 GiB-Datei ein Performanzverlust von unter 2% gemessen, verglichen mit dem Entwicklungsstand ohne implementiertes Quota- Protokoll. Bei der Erstellung mehrerer 64 KiB-Dateien wurde aufgrund zusätzlicher Nachrichten ein Verlust von rund 8% gemessen.

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Metadaten
Author:Robert Bärhold
Document Type:Master's Thesis
Tag:Protokoll; Quota; Verteiltes Dateisystem
Granting Institution:Humboldt-Universität zu Berlin
Advisor:Alexander Prof. Dr. Reinefeld, Ulf Prof. Dr. Leser
Year of first publication:2016
Pagenumber:83

$Rev: 13581 $