第 卷 第 期 重 庆 邮 电 大 学 学 报 自 然 科 学 版 年 月!"#$" %$&'$ ''())$($*($'('+$$,-./0 1' 文 件 系 统 中 范 围 锁 机 制 的 应 用 研 究 熊 安 萍 葛 军 邹 洋 重 庆 邮 电 大 学 计 算 机 科 学 与 技 术 学 院 重 庆! 摘 要 分 布 式 锁 机 制 是 分 布 式 文 件 系 统 的 重 要 机 制 *1$ 是 一 种 高 性 能 的 分 布 式 文 件 系 统 针 对 现 有 的 范 围 锁 机 制 在 处 理 多 客 户 端 大 量 并 发 的 密 集 型 共 享 文 件 访 问 时 存 在 操 作 延 迟 文 件 数 据 一 致 性 管 理 复 杂 的 问 题 为 了 解 决 这 类 问 题 采 用 了 可 伸 的 锁 范 围 划 定 对 范 围 锁 赋 予 周 期 范 围 锁 版 本 控 制 相 结 合 的 改 进 机 制 实 验 结 果 表 明 采 用 改 进 后 的 范 围 锁 机 制 不 仅 保 证 了 文 件 数 据 的 一 致 性 一 定 程 度 上 降 低 了 并 发 文 件 访 问 延 迟 从 而 保 证 了 分 布 式 文 件 系 统 的 0 性 能 关 键 词 分 布 式 锁 数 据 一 致 性 *1$ 范 围 锁 中 图 分 类 号 " 文 献 标 识 码 文 章 编 号!,--$($''(!''($!'1' 02. 234* 567(. -'$.$,-*$1$$(+ "$#'.-#./.6&$1,(+ "$'$*(-#./.!8-#(,( %19*$+ ':((.$$#$1(1'$,#$+19*$+,'$$*1$(;.#$1,1($ +19*$+,'$$)1$.1(.$,':.$#( +$('.# *''$'$#(1.('(1.$, * 1$,'$($$&$#$1$+$'( $1(,'$((.$$,'$*$,+(($"'&$ *# 19'$( 9$$$+$+ 9#$+$'$(,#$$,#$': #$': #$1(.$.&$ '$ #$$, #$9( ': 1&$&$1 1'$#("#$1$*'##( *.#$#($,$&$'$ *1$#$$,,'$+(( * 1$,'$($'($1$+* #$1$9$#(.#$+19*$+,'$$0 $1,1($ ' +19*$+ ':+(($'*1$$$': 引 言 随 着 云 存 储 的 提 出 分 布 式 文 件 系 统 已 经 成 为 云 存 储 应 用 中 一 种 最 重 要 也 最 基 础 的 技 术 手 段 分 布 式 文 件 系 统 主 要 为 用 户 提 供 共 享 文 件 的 并 发 访 问 和 数 据 一 致 性 服 务 在 分 布 式 文 件 系 统 中 文 件 对 用 户 而 言 是 透 明 的 理 想 情 况 下 其 使 用 与 传 统 文 件 系 统 一 样 而 按 照 60 的 0 共 享 语 义 标 准 当 多 个 用 户 同 时 对 一 个 文 件 操 作 时 各 个 用 户 看 到 的 文 件 包 括 文 件 属 性 都 是 一 样 的 在 分 布 式 文 件 系 统 中 要 遵 循 0 语 义 就 意 味 着 对 文 件 操 作 要 进 行 即 时 更 新 来 保 证 数 据 的 一 致 性 然 而 这 样 会 给 系 统 带 来 大 量 一 致 性 维 护 开 销 从 而 降 低 系 统 性 能 因 此 分 布 式 文 件 系 统 采 用 分 布 式 锁 机 制 来 解 决 并 发 访 问 所 带 来 的 一 致 性 及 访 问 冲 突 问 题 基 于 对 象 存 储 技 术 *1$ 文 件 系 统 是 一 个 具 有 高 可 靠 性 高 性 能 和 高 扩 展 性 的 分 布 式 文 件 系 统 通 过 其 分 布 式 锁 管 理 器 '*1$+19*$+ ': ((.$1% 来 有 效 地 实 现 分 布 式 环 境 下 文 件 的 并 发 访 问 控 制 但 是 在 某 些 特 定 环 境 中 % 还 是 不 能 有 效 地 为 用 户 提 供 数 据 一 致 性 服 务 1' 分 布 式 锁 管 理 机 制 *1$ 分 布 式 锁 管 理 机 制 的 基 本 思 想 来 自 %+19*$+ ': ((.$1 只 在 一 些 重 要 的 地 方 做 了 修 改 并 加 以 扩 展 在 *1$ 中 被 称 为 普 通 锁 '( ': *1$ 分 布 式 锁 机 制 对 其 普 通 锁 进 行 了 扩 展 形 成 种 新 的 扩 展 锁 意 图 锁 $ ': 和 范 围 锁 $$': 1' 普 通 锁 机 制 *1$ 分 布 式 锁 机 制 具 有 个 重 要 的 数 据 结 构 即 锁 命 名 空 间 和 共 享 资 源 收 稿 日 期 修 订 日 期 基 金 项 目 重 庆 市 信 息 产 业 发 展 专 项 资 金! $0')"#$%$&$'$$(')*+(,-#./.0,1( 0+*1!
第 期 熊 安 萍 等 *1$ 文 件 系 统 中 范 围 锁 机 制 的 应 用 研 究! 锁 命 名 空 间 '+'($($ 描 述 了 资 源 和 锁 的 集 合 它 同 时 在 客 户 节 点 和 服 务 节 点 存 在 不 同 之 处 只 是 利 用 一 个 数 据 标 识 来 有 效 区 分 % 3-3 -03" 或 者 % 3-3 3838 在 服 务 节 点 中 所 有 客 户 节 点 的 锁 在 锁 命 名 空 间 中 以 队 列 的 方 式 进 行 管 理 每 个 命 名 空 间 通 常 以 一 个 设 备 名 来 识 别 例 如 如 果 一 个 客 户 端 拥 有 一 个 通 用 名 -($ 的 对 象 存 储 客 户 端 - 所 有 的 锁 管 理 将 在 -($ 锁 命 名 空 间 下 进 行 共 享 资 源 '+'1$*1$ 则 定 义 了 一 个 存 在 的 锁 命 名 空 间 一 个 相 关 联 的 父 资 源 被 根 资 源 设 为 该 结 构 还 定 义 了 一 个 锁 类 型 其 类 型 有 普 通 锁 范 围 锁 意 图 锁 % 中 对 不 同 的 文 件 操 作 分 别 有 3 独 占 模 式 保 护 写 8 保 护 读 - 并 发 写 -8 并 发 读 空 模 式 等 种 模 式 其 中 模 式 下 不 允 许 访 问 资 源 当 没 有 其 他 锁 存 在 时 空 模 式 作 为 占 位 符 使 用 这 种 锁 模 式 具 有 一 定 的 兼 容 性 如 果 一 个 锁 可 以 与 已 经 被 授 权 的 锁 共 享 访 问 资 源 则 称 为 锁 模 式 兼 容 表 是 锁 模 式 兼 容 矩 阵 7 表 示 兼 容 表 示 不 兼 容 "(9 请 求 的 锁 模 式 表 分 布 式 锁 兼 容 矩 阵 %19*$+ : (9'(1 3 当 前 允 许 锁 模 式 -8-8 7 7 7 7 7 7-8 7 7 7 7 7-7 7 7 8 7 7 7 7 7 3 7 在 % 中 为 了 更 有 效 地 实 现 用 户 并 发 访 问! % 同 时 采 用 了 种 锁 管 理 队 列 来 对 不 同 种 类 的 锁 请 求 进 行 有 效 管 理 从 而 实 现 高 效 的 并 发 访 问 和 保 证 数 据 一 致 等 待 锁 队 列 (./*$*$ 队 列 包 含 所 有 请 求 堵 塞 的 新 锁 请 求 % 按 照 )0) 的 思 想 来 处 理 等 待 队 列 中 的 锁 转 换 锁 队 列 &$1./*$*$ 队 列 的 锁 已 经 授 权 但 是 要 转 换 的 锁 模 式 与 当 前 授 权 队 列 中 的 锁 模 式 不 兼 容 等 待 其 他 锁 的 释 放 或 降 低 访 问 权 限 授 权 锁 队 列.1($+ /*$*$ 队 列 包 含 所 有 已 被 授 权 的 锁 通 过 种 锁 队 列 的 交 互 来 实 现 不 同 模 式 的 锁 管 理 如 图 所 示 当 产 生 一 个 新 的 锁 请 求 首 先 调 用 '+'':(':+$(':+$9 检 查 新 请 求 锁 和 授 权 锁 队 列 中 是 否 兼 容 如 果 兼 容 则 进 入 授 权 锁 队 列 中 如 果 不 兼 容 则 此 锁 进 入 等 待 锁 队 列 中 等 待 锁 被 授 权 在 授 权 队 列 中 锁 要 求 转 换 锁 模 式 同 样 和 转 换 锁 队 列 中 的 锁 进 行 兼 容 性 检 查 如 果 不 兼 容 则 调 入 等 待 锁 队 列 否 则 进 入 转 换 锁 队 列 中 等 待 转 换 授 权 图 种 锁 队 列 转 换 示 意 图 ). "1( +(.1(,#$#1$$': /*$*$ 综 上 所 述 % 的 基 本 模 式 利 用 了 锁 命 名 空 间 共 享 资 源 锁 模 式 锁 管 理 队 列 来 有 效 地 实 现 了 分 布 式 文 件 系 统 的 锁 机 制 1' 意 图 锁 在 % 中 当 客 户 端 通 过 访 问 元 数 据 服 务 器 来 加 锁 时 意 图 锁 能 够 有 效 减 少 元 数 据 访 问 的 消 息 传 递 的 次 数 降 低 网 络 吞 吐 量 减 少 每 次 操 作 的 延 迟 从 而 提 高 *1$ 文 件 系 统 性 能 当 客 户 端 节 点 向 % $(+(($1&$1 发 送 元 数 据 操 作 请 求 时 通 过 设 置 $,'(. 标 志 在 交 付 % 处 理 之 前 先 由 % 加 意 图 锁 然 后 返 回 不 同 的 锁 资 源 例 如 在 客 户 端 节 点 请 求 创 建 一 个 新 文 件 首 先 将 该 请 求 标 志 $,'(. 设 为 文 件 创 建 意 向 标 志 然 后 通 过 % 获 得 它 的 父 目 录 的 锁 来 执 行 ':* 操 作 如 果 锁 请 求 被 授 权 那 么 % 就 用 锁 请 求 指 定 的 意 图 来 修 改 目 录 创 建 请 求 的 文 件 成 功 之 后 并 不 返 回 父 目 录 的 锁 而 是 返 回 新 创 建 文 件 的 锁 给 客 户 端 节 点 这 种 类 型 锁 的 使 用 相 对 客 户 端 节 点 和 % 之 间 的 整 个 操 作 只 需 要 一 次 8-1$$1$+*1$(' 1' 调 用 降 低 了 网 络 吞 吐 量 及 网 络 延 迟 1' 范 围 锁 在 % 中 范 围 锁 在 " 9$1(.$(1.$ 上 对 用 户 节 点 的 文 件 操 作 进 行 控 制 维 护 细 粒 度 的 文 件 数 据 并 发 访 问 与 其 他 传 统 的 范 围 锁 的 不 同 之 处 在 于 % 中 的 范 围 锁 增 加 了 一 个 表 示 获 得
!! 重 庆 邮 电 大 学 学 报 自 然 科 学 版 第 卷 授 权 的 锁 定 文 件 范 围 的 域 由 于 同 一 资 源 的 不 同 锁 的 锁 定 范 围 之 间 有 一 定 的 关 联 所 以 *1$ 的 范 围 锁 也 做 了 一 些 变 化 当 某 个 资 源 上 已 经 有 个 已 经 授 权 的 范 围 锁 其 中 表 示 范 围 锁 的 锁 模 式 表 示 的 锁 定 的 一 个 文 件 块 的 范 围 '+'':(':+$ ':+$ 来 进 行 检 查 锁 模 式 和 锁 模 式 是 否 兼 容 则 兼 容 为 '+'':( ':+$ ': +$ 新 锁 请 求 能 获 得 对 资 源 的 访 问 权 为 < '+'':( < 当 某 客 户 节 点 获 得 范 围 锁 成 为 资 源 的 持 有 者 那 么 客 户 端 节 点 上 与 此 锁 匹 配 的 所 有 新 锁 请 求 都 能 直 接 能 获 得 授 权 改 进 的 范 围 锁 机 制 在 % 中 范 围 锁 主 要 用 于 客 户 端 节 点 对 " 数 据 的 操 作 范 围 锁 保 证 多 客 户 对 文 件 原 数 据 操 作 的 一 致 性 但 是 现 有 范 围 锁 机 制 在 处 理 多 客 户 端 大 量 并 发 操 作 时 还 存 在 共 享 文 件 访 问 延 迟 文 件 数 据 一 致 性 等 问 题 1' 范 围 锁 机 制 分 析 在 % 中 采 用 了 一 种 乐 观 的 字 节 范 围 锁 来 同 步 文 件 0 在 这 种 机 制 中 服 务 器 向 获 得 锁 的 节 点 返 回 当 前 能 获 得 的 最 大 锁 范 围 以 文 件 块 为 单 位 而 不 仅 仅 是 节 点 请 求 的 锁 范 围 因 此 称 其 为 乐 观 的 锁 机 制 当 第 个 客 户 节 点 写 文 件 时 它 获 得 尽 可 能 大 的 文 件 范 围 的 锁 只 要 没 有 其 他 客 户 节 点 访 问 同 一 文 件 它 对 此 文 件 的 操 作 都 可 以 利 用 本 地 ) 层 的 缓 存 机 制 进 行 读 写 操 作 即 使 执 行 完 毕 后 也 不 立 即 将 锁 释 放 给 % 且 不 必 与 其 他 节 点 交 换 信 息 当 另 一 个 客 户 节 点 = 写 此 文 件 时 它 必 须 请 求 撤 销 节 点 拥 有 的 至 少 一 部 分 锁 范 围 节 点 在 收 到 撤 销 请 求 后 检 查 此 范 围 文 件 块 是 否 仍 在 使 用 如 果 此 范 围 文 件 块 已 经 关 闭 范 围 锁 将 会 被 释 放 节 点 = 可 以 获 得 此 范 围 的 锁 否 则 只 释 放 它 不 使 用 的 部 分 锁 以 使 节 点 = 可 以 获 得 其 所 需 范 围 的 锁 完 成 写 操 作 一 般 情 况 下 只 要 多 个 节 点 不 是 写 同 一 个 文 件 的 相 同 部 分 每 个 节 点 都 可 以 通 过 一 次 锁 请 求 获 得 所 需 的 锁 从 而 完 成 写 操 作 这 种 分 段 访 问 模 式 的 锁 机 制 在 一 个 节 点 连 续 访 问 文 件 中 较 长 的 一 段 区 域 的 环 境 时 性 能 较 好 但 是 当 多 个 客 户 节 点 并 发 访 问 一 个 文 件 时 将 发 生 锁 请 求 冲 突 请 求 锁 的 客 户 节 点 要 等 待 占 有 锁 的 客 户 节 点 缓 冲 数 据 的 刷 新 其 所 有 过 程 每 个 客 户 节 点 都 要 经 过 次 8- 调 用 才 能 获 得 锁 的 授 权 这 种 网 络 负 载 在 大 规 模 数 据 访 问 时 特 别 是 针 对 密 集 型 的 共 享 资 源 访 问 的 应 用 会 带 来 很 大 的 网 络 吞 吐 量 操 作 延 迟 当 持 有 锁 资 源 的 客 户 因 断 电 或 者 发 生 网 络 延 迟 而 产 生 实 效 的 操 作 使 通 过 % 来 实 行 锁 资 源 的 撤 回 和 保 证 数 据 一 致 性 变 得 非 常 复 杂 甚 至 会 引 起 文 件 数 据 灾 难 性 问 题 基 于 以 上 分 析 本 文 对 现 有 范 围 锁 机 制 进 行 了 改 进 采 用 了 可 伸 缩 的 动 态 范 围 划 定 赋 予 使 用 周 期 范 围 锁 版 本 控 制 等 种 方 式 相 结 合 来 有 效 地 解 决 现 有 范 围 锁 对 于 密 集 共 享 文 件 访 问 存 在 的 网 络 延 迟 节 点 崩 溃 带 来 的 数 据 不 一 致 性 问 题 1' 范 围 锁 机 制 的 改 进 针 对 范 围 锁 的 请 求 以 时 间 纳 秒 级 为 版 本 号 可 以 在 原 有 % 的 ',* 中 增 加 仲 裁 者 功 能 对 同 一 文 件 块 不 同 版 本 号 的 锁 进 行 调 度 来 保 证 数 据 的 一 致 性 同 时 对 请 求 的 范 围 锁 的 范 围 进 行 相 应 范 围 修 改 来 减 少 密 集 共 享 数 据 访 问 带 来 的 冲 突 和 操 作 延 迟 可 伸 缩 的 动 态 范 围 划 定 根 据 范 围 锁 的 大 小 制 定 出 一 个 动 态 可 伸 缩 的 划 分 机 制 在 客 户 端 节 点 申 请 范 围 锁 的 同 时 将 意 图 通 知 %% 根 据 读 写 操 作 的 范 围 大 小 和 文 件 块 所 在 " 的 位 置 来 判 断 并 返 回 范 围 锁 的 大 小 例 如 当 一 个 客 户 端 节 点 对 一 个 文 件 写 时 % 先 判 断 文 件 操 作 范 围 及 所 需 的 文 件 块 的 数 量 如 果 操 作 范 围 少 于 或 者 等 于 一 个 文 件 块 大 小 直 接 对 此 文 件 块 加 上 资 源 锁 并 返 回 给 客 户 端 节 点 如 果 操 作 范 围 是 多 个 文 件 块 而 且 数 量 很 多 则 对 此 范 围 进 行 分 段 加 锁 由 于 每 个 资 源 文 件 块 都 有 自 己 的 唯 一 命 名 空 间 同 时 在 加 锁 的 队 列 管 理 也 采 用 86 '$(1$$'*$+ 算 法 我 们 可 以 在 '+'($($ 数 据 结 构 中 加 一 个 &:$* 变 量 来 记 载 最 近 一 段 时 间 加 锁 的 次 数 在 对 大 文 件 写 操 作 时 可 以 将 锁 范 围 内 加 锁 比 较 频 繁 的 资 源 通 过 &:$* 的 大 小 来 判 断 分 割 成 相 应 较 小 范 围 的 锁 返 回 给 客 户 端 节 点 但 是 要 保 证 范 围 锁 内 文 件 块 资 源 不 少 于 块 否 则 将 重 新 划 分 范 围 对 待 加 锁 不 频 繁 的 资 源 可 以 一 次 性 全 部 把 资 源 锁 返 回 给 客 户 节 点 的 计 算 公 式 为!"#$!"#$ 范 围 资 源 加 锁 比 较 频 繁 范 围 资 源 加 锁 不 频 繁
第 期 熊 安 萍 等 *1$ 文 件 系 统 中 范 围 锁 机 制 的 应 用 研 究! 式 中!"#$!"#$ 为 在 此 范 围 内 &:$* 计 算 出 的 一 个 中 间 值 对 范 围 锁 赋 予 使 用 周 期 为 了 保 证 范 围 锁 能 高 效 地 解 决 用 户 并 发 访 问 冲 突 问 题 在 客 户 端 节 点 请 求 范 围 锁 % 在 返 回 资 源 范 围 锁 时 为 范 围 锁 加 上 一 个 使 用 周 期 % 这 里 本 文 将 周 期 % 分 割 为 正 常 使 用 时 间 % 和 向 " 刷 新 数 据 时 间 % 部 分 即 %<% >% 特 别 说 明 当 达 到 % 时 间 时 立 刻 采 取 向 " 刷 新 数 据 操 作 在 % 的 设 定 中 根 据 范 围 锁 的 范 围 大 小 来 设 定 % 大 小 其 具 体 公 式 为 {% & % % ' 范 围 在 文 件 的 比 例 % ( & & ( % ( 的 范 围 过 大 式 中 % 为 设 定 的 一 个 最 小 的 使 用 周 期 其 范 围 最 小 为 文 件 块 大 小 & % ( 表 示 最 大 的 使 用 周 期 其 范 围 为 整 个 文 件 大 小 & ( 范 围 锁 版 本 控 制 在 范 围 锁 的 管 理 机 制 中 利 用 动 态 划 定 范 围 和 使 用 时 间 约 束 可 以 有 效 地 解 决 密 集 型 共 享 数 据 访 问 冲 突 问 题 但 是 不 能 有 效 地 解 决 持 锁 节 点 崩 溃 导 致 数 据 不 一 致 性 问 题 本 文 通 过 对 每 个 文 件 块 的 范 围 锁 增 加 版 本 控 制 利 用 版 本 号 的 大 小 来 保 证 对 共 享 数 据 操 作 的 同 步 在 % 中 增 加 一 个 仲 裁 机 制 每 个 客 户 节 点 申 请 一 个 范 围 锁 时 都 通 过 " $1: (++1$ 1('( 协 议 来 统 一 网 络 时 间 利 用 * 1$:$1 $' 函 数 取 得 一 个 纳 秒 数 值 作 为 版 本 号 此 仲 裁 机 制 通 过 判 断 客 户 端 节 点 申 请 的 范 围 锁 中 文 件 块 的 版 本 号 与 已 授 权 的 文 件 块 的 范 围 锁 版 本 号 的 大 小 如 果 新 申 请 的 版 本 号 比 已 经 授 权 的 版 本 号 大 则 允 许 授 权 加 锁 否 则 客 户 端 节 点 刷 新 文 件 块 的 数 据 撤 销 客 户 端 节 点 的 申 请 使 客 户 端 节 点 重 新 申 请 这 样 可 以 有 效 地 保 证 多 用 户 对 同 一 共 享 文 件 的 同 步 读 写 保 证 数 据 的 一 致 性 例 如 客 户 节 点 对 文 件 资 源 1$ 已 经 占 有 范 围 锁 同 时 这 个 范 围 的 资 源 被 加 锁 的 频 率 比 较 频 繁 突 然 网 络 延 迟 或 者 节 点 崩 溃 由 于 使 用 周 期 失 效 节 点 = 占 有 资 源 1$ 的 范 围 锁 进 行 文 件 操 作 当 节 点 恢 复 由 于 节 点 继 续 进 行 文 件 操 作 将 原 先 版 本 范 围 锁 提 交 给 服 务 器 服 务 器 判 断 比 现 在 授 权 的 锁 版 本 号 小 则 将 这 段 范 围 的 文 件 块 内 容 刷 新 到 客 户 节 点 上 让 节 点 重 新 申 请 范 围 锁 这 样 可 以 保 证 在 特 定 的 网 络 环 境 下 和 = 节 点 对 同 一 个 文 件 操 作 同 步 性 和 数 据 的 一 致 性 图 所 示 为 改 进 后 的 范 围 锁 机 制 当 客 户 端 节 点 和 客 户 端 节 点 = 同 时 向 " 申 请 读 写 操 作 同 一 个 大 文 件 资 源 1$ 首 先 根 据 申 请 的 范 围 文 件 块 最 近 加 锁 频 率 获 得 一 定 范 围 文 件 块 锁 同 时 也 对 此 范 围 的 文 件 块 锁 产 生 一 个 版 本 号 此 操 作 是 原 子 操 作 和 一 个 使 用 周 期 此 时 = 一 直 等 待 对 此 范 围 的 文 件 块 操 作 完 毕 突 然 节 点 网 络 延 迟 或 者 崩 溃 使 用 时 间 超 过 请 求 的 使 用 周 期 其 节 点 所 持 的 范 围 锁 撤 销 节 点 = 占 有 但 是 操 作 的 数 据 没 有 刷 新 到 " 上 网 络 恢 复 节 点 向 " 刷 数 据 其 版 本 号 和 资 源 1$ 已 经 授 权 的 版 本 号 小 则 将 此 范 围 " 文 件 块 内 容 刷 新 到 节 点 上 让 重 新 申 请 范 围 锁 因 此 改 进 后 的 范 围 锁 机 制 可 以 有 效 保 证 大 量 的 并 发 共 享 文 件 访 问 及 文 件 数 据 的 可 用 性 实 验 及 分 析 在 实 验 中 搭 建 个 % 服 务 器 个 " 服 务 器 个 客 户 端 利 用?$ 测 试 软 件 来 进 行 大 文 件 并 发 访 问 其 具 体 测 试 思 路 首 先 利 用 大 文 件 进 行 测 试 改 进 后 的 可 伸 缩 动 态 的 范 围 锁 对 大 文 件 访 问 效 率 的 改 进 其 次 利 用 多 用 户 多 线 程 来 进 行 大 文 件 读 写 操 作 用 来 测 试 对 范 围 锁 采 用 周 期 控 制 对 多 用 户 并 发 操 作 的 访 问 效 率 ). 图 改 进 后 范 围 锁 示 意 图 #$(+(.1(,#$1&$+ 1(.$': 在 个 客 户 端 都 启 动?$ 命 令?$2 @/!: @!: @ @ @ @ @ @ @ 其 命 令 含 义 是 测 试 文 件 大 小 为 2= 分 别 以 最 小 大 小 文 件 块 为! A= 最 大 文 件 块 为! A= 来 进 行 读 回 读 写 回 写 多 线 程 写 多 线 程 读 最 后 每 项 测 试 结 果 指 标 计 算 平 均 值 分 别 得 到 如 图 图! 所 示 的 结 果 由 实 验 结 果 可 以 看 出 原 有 分 布 式 锁 机 制 下 对 于 大 文 件 而 言 随 着 文 件 块 的 增 大 0 速 率 越 高 在 A= 时 速 率 达 到 最 高 性 能 最 好 但 是 之 后 的 速 率 巨 减 然 后 达 到 一 个 稳 定 速 率 但 是 写 速 度 下 降 过 低 其 原 因 就 是 本 文 提 到 的 在 多 用 户 进 行 大 文 件 写 操 作 时 对 文 件 的 文 件 块 采 用 固 定 的 范 围 锁 范 围 锁 使 用 完 后 才 加 以 释 放 使 多 用 户 对 写 范 围 之 内
! 重 庆 邮 电 大 学 学 报 自 然 科 学 版 第 卷 ). ).! 图 读 速 率 对 比 图 -(1 #(1,8$(+.1($ 图! 写 速 率 对 比 图 -(1 #(1,1.1($ 的 文 件 块 加 锁 出 现 延 迟 降 低 了 0 性 能 在 改 进 的 锁 机 制 下 读 操 保 持 了 原 有 性 能 但 对 于 写 操 作 则 有 较 好 的 性 能 提 升 如 当 文 件 块 分 为 A= 时 此 时 的 写 操 作 速 率 比 原 先 的 速 率 高 出 了 B 原 因 在 于 通 过 可 伸 缩 的 范 围 锁 进 行 锁 使 用 周 期 的 控 制 降 低 了 多 用 户 对 范 围 锁 申 请 授 权 的 开 销 减 小 了 多 客 户 端 并 发 写 时 维 护 文 件 一 致 性 带 来 的 操 作 延 迟 从 而 提 高 0 速 率 由 此 可 见 采 用 可 伸 缩 的 动 态 范 围 划 定 使 用 周 期 范 围 锁 版 本 号 可 以 有 效 地 提 高 密 集 共 享 文 件 访 问 的 性 能 同 时 也 保 证 了 数 据 的 一 致 性 结 束 语 本 文 分 析 了 *1$ 分 布 式 锁 管 理 机 制 采 用 可 伸 缩 的 动 态 范 围 划 定 赋 予 使 用 周 期 范 围 锁 版 本 控 制 等 种 方 式 相 结 合 改 进 现 有 的 分 布 式 范 围 锁 机 制 来 解 决 现 有 范 围 锁 对 于 密 集 共 享 文 件 访 问 可 能 存 在 的 网 络 延 迟 节 点 崩 溃 带 来 的 数 据 不 一 致 性 问 题 通 过 实 验 表 明 改 进 后 的 分 布 式 范 围 锁 机 制 不 仅 能 够 有 效 保 证 文 件 数 据 的 一 致 性 一 定 程 度 上 降 低 并 发 文 件 访 问 延 迟 从 而 提 高 分 布 式 文 件 系 统 的 0 性 能 72.07 )2.*+,1(.$ 1**1$ $+('1$($(+ ((.$$ 44*1 (',-#./.6&$1,(+ "$'$*( =8 $$14"#$*1$1(.$1#$*1$ ' -'*$1)'$$ 0 2)$ 8(16+$1(+.*1$)'$ $0$1('8'* 1$0! 63838 ',.(.1,$('*A$1$'1# $*1$6 4# '$C0 =68 8-833 82%%3$1$$ 9'$:,1(%19*$+ )'$$ - 1, 0D'$1,1($-*.(+ -*( -,'03331$!! E0 7. 0. 40 #(('(+ 01&$$,*1$%19*$+ : ((.$1 4 -*$13.$$1.C$$!! 赵 旺 曹 强 分 布 式 并 行 文 件 系 统 中 锁 管 理 的 研 究 4 计 算 机 应 用 研 究!! 5; (. - E(.8$$(1# ':((.$ $ +19*$+ (1('$','$$ 4'( 8$$(1#,-*$1!! * 1$0*1$ $1((*(' 3= # * 作 者 简 介 熊 安 萍 女 四 川 泸 县 人 副 教 授 硕 士 生 导 师 --) 会 员 主 要 研 究 方 向 操 作 系 统 分 布 式 计 算 与 并 行 处 理 3('.(/*$+* 葛 军! 男 河 南 许 昌 人 研 究 生 主 要 研 究 方 向 * 内 核 分 布 式 计 算 与 并 行 处 理 3('.$*'( 邹 洋 男 重 庆 人 讲 师 主 要 研 究 方 向 网 络 计 算 3('?*(. /*$+* 编 辑 魏 琴 芳 参 考 文 献 杨 龙 频 李 寅 方 丽 涌 医 疗 行 业 存 储 体 系 架 构 研 究 4 重 庆 邮 电 大 学 学 报 自 然 科 学 版