文件系统技术内幕:大数据时代海量数据存储之道
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102
九五品
仅1件
作者 张书宁
出版社 电子工业出版社
出版时间 2022-01
版次 01
装帧 其他
货号 A6
上书时间 2024-12-22
商品详情
品相描述:九五品
图书标准信息
作者
张书宁
出版社
电子工业出版社
出版时间
2022-01
版次
01
ISBN
9787121424786
定价
102.00元
装帧
其他
开本
其他
纸张
胶版纸
页数
308页
字数
367千字
【内容简介】
《文件系统技术内幕:大数据时代海量数据存储之道》通过理论与实践相结合的方式,深入浅出地介绍了文件系统的概念、原理和具体实现。本书涵盖本地文件系统、网络文件系统、分布式文件系统和对象存储等内容,可以说涵盖了数据持久化文件系统的主要领域。为了使读者更加深入地理解文件系统的原理,本书不仅介绍了文件系统的原理和关键技术,还结合开源项目介绍了文件系统的实现细节。后,本书介绍了在互联网领域广泛使用的对象存储、承载海量访问请求的原理及可存储海量数据的架构。希望读者通过阅读本书对文件系统有全面、深入的认识。 《文件系统技术内幕:大数据时代海量数据存储之道》既可以作为文件系统及其他存储系统开发人员的指导用书,也可以作为软件架构师、程序员和 Linux 运维人员的参考用书。
【作者简介】
张书宁 戴尔科技(Dell Technologies)首席软件开发工程师,负责公司核心存储产品Unity和PowerStore的研发工作。 先后就职于华为、甲骨文(Oracle)、戴尔科技等世界五百强公司,曾负责分布式存储产品FusionStorage及中端企业级存储产品Unity和PowerStore等的系统设计和开发工作,深耕存储领域十几载。
【目录】
第 1 章 从文件系统是什么说起 . 1 1.1 什么是文件系统 . 1 1.1.1 普通用户角度的文件系统 . 3 1.1.2 操作系统层面的文件系统 . 9 1.1.3 文件系统的基本原理 . 12 1.2 常见文件系统及分类 . 13 1.2.1 本地文件系统 . 14 1.2.2 伪文件系统 . 14 1.2.3 网络文件系统 . 15 1.2.4 集群文件系统 . 16 1.2.5 分布式文件系统 . 16 第 2 章 知其然——如何使用文件系统. 17 2.1 巧妇之炊——准备开发环境 . 17 2.2 文件内容的访问——读/写文件 . 18 2.2.1 文件系统的 API . 18 2.2.2 文件访问的一般流程 . 19 2.2.3 文件内容的读/写实例 . 20 2.2.4 关于 API 函数的进一步解释 . 22 2.3 如何遍历目录中的文件 . 24 2.4 格式化文件系统与挂载 . 27 2.5 文件系统与权限管理 . 29 2.5.1 Linux 权限管理简介 . 30 2.5.2 设置文件的 RWX 权限 . 31 2.5.3 设置文件的 ACL 权限 . 34 2.6 文件系统的锁机制 . 37 2.6.1 文件锁的分类与模式 . 37 2.6.2 Linux 文件锁的使用 . 38 2.7 文件系统的扩展属性 . 41 2.8 文件的零拷贝 . 42 2.8.1 零拷贝的基本原理 . 42 2.8.2 零拷贝的系统 API . 44 第 3 章 知其所以然——本地文件系统原理及核心技术 . 46 3.1 Linux 文件系统整体架构简介 . 46 3.1.1 从 VFS 到具体文件系统 . 48 3.1.2 关键处理流程举例 . 50 3.2 本地文件系统的关键技术与特性 . 61 3.2.1 磁盘空间布局(Layout) . 61 3.2.2 文件的数据管理 . 69 3.2.3 缓存技术 . 77 3.2.4 快照与克隆技术 . 82 3.2.5 日志技术 . 84 3.2.6 权限管理 . 85 3.2.7 配额管理 . 89 3.2.8 文件锁的原理 . 91 3.2.9 扩展属性与 ADS . 92 3.2.10 其他技术简介 . 94 3.3 常见本地文件系统简介 . 95 3.3.1 ExtX 文件系统 . 95 3.3.2 XFS 文件系统 . 95 3.3.3 ZFS 文件系统 . 96 3.3.4 Btrfs 文件系统 . 97 3.3.5 FAT 文件系统 . 98 3.3.6 NTFS 文件系统 . 98 第 4 章 从理论到实战——Ext2 文件系统代码详解 . 99 4.1 本地文件系统的分析方法与工具 . 99 4.1.1 基于文件构建文件系统 . 100 4.1.2 了解函数调用流程的利器 . 100 4.2 从 Ext2 文件系统磁盘布局说起 . 102 4.2.1 Ext2 文件系统整体布局概述 . 102 4.2.2 超级块(SuperBlock) . 103 4.2.3 块组描述符(Block Group Descriptor) . 106 4.2.4 块位图(Block Bitmap) . 108 4.2.5 inode 位图(inode Bitmap) . 109 4.2.6 inode 与 inode 表 . 109 4.3 Ext2 文件系统的根目录与目录数据布局 . 113 4.4 Ext2 文件系统的挂载 . 116 4.5 如何创建一个文件 . 117 4.5.1 创建普通文件 . 118 4.5.2 创建软硬链接 . 121 4.5.3 创建目录 . 125 4.6 Ext2 文件系统删除文件的流程 . 125 4.7 Ext2 文件系统中文件的数据管理与写数据流程 . 129 4.7.1 Ext2 文件系统中的文件数据是如何管理的 . 129 4.7.2 从 VFS 到 Ext2 文件系统的写流程. 130 4.7.3 不同写模式的流程分析 . 134 4.7.4 缓存数据刷写及流程 . 138 4.8 读数据的流程分析 . 140 4.8.1 缓存命中场景 . 141 4.8.2 非缓存命中场景 . 142 4.8.3 数据预读逻辑 . 143 4.9 如何分配磁盘空间 . 148 4.9.1 计算存储路径 . 150 4.9.2 获取存储路径 . 152 4.9.3 分配磁盘空间 . 153 4.10 Ext2 文件系统的扩展属性 . 154 4.10.1 Ext2 文件系统扩展属性是怎么在磁盘存储的 . 154 4.10.2 设置扩展属性的 VFS 流程 . 157 4.10.3 Ext2 文件系统扩展属性接口实现 . 159 4.11 权限管理代码解析 . 163 4.11.1 ACL 的设置与获取 . 163 4.11.2 ACL 权限检查 . 164 4.12 文件锁代码解析 . 165 4.12.1 flock()函数的内核实现 . 165 4.12.2 fcntl()函数的内核实现 . 167 第 5 章 基于网络共享的网络文件系统 . 172 5.1 什么是网络文件系统 . 172 5.2 网络文件系统与本地文件系统的异同 . 174 5.3 常见的网络文件系统简析 . 174 5.3.1 NFS 文件系统 . 174 5.3.2 SMB 协议与 CIFS 协议 . 175 5.4 网络文件系统关键技术 . 175 5.4.1 远程过程调用(RPC 协议) . 176 5.4.2 客户端与服务端的语言——文件系统协议 . 177 5.4.3 文件锁的网络实现 . 178 5.5 准备学习环境与工具 . 179 5.5.1 搭建一个 NFS 服务 . 179 5.5.2 学习网络文件系统的利器 . 180 5.6 网络文件系统实例 . 181 5.6.1 NFS 文件系统架构及流程简析 . 181 5.6.2 RPC 协议简析 . 185 5.6.3 NFS 协议简析 . 186 5.6.4 NFS 协议的具体实现 . 191 5.7 NFS 服务端及实例解析 . 203 5.7.1 NFSD . 203 5.7.2 NFS-Ganesha . 210 第 6 章 提供横向扩展的分布式文件系统 . 216 6.1 什么是分布式文件系统 . 216 6.2 分布式文件系统与网络文件系统的异同 . 217 6.3 常见分布式文件系统 . 217 6.3.1 GFS . 218 6.3.2 CephFS . 219 6.3.3 GlusterFS . 219 6.4 分布式文件系统的横向扩展架构 . 220 6.4.1 中心架构 . 220 6.4.2 对等架构 . 221 6.5 分布式文件系统的关键技术 . 222 6.5.1 分布式数据布局 . 222 6.5.2 分布式数据可靠性(Reliability). 224 6.5.3 分布式数据一致性(Consistency) . 228 6.5.4 设备故障与容错(Fault Tolerance) . 229 6.6 分布式文件系统实例之 CephFS . 230 6.6.1 搭建一个 CephFS 分布式文件系统 . 230 6.6.2 CephFS 分布式文件系统架构简析 . 231 6.6.3 CephFS 客户端架构 . 234 6.6.4 CephFS 集群端架构 . 236 6.6.5 CephFS 数据组织简析 . 239 6.6.6 CephFS 文件创建流程解析 . 244 6.6.7 CephFS 写数据流程解析 . 251 6.7 分布式系统实例之 GlusterFS . 253 6.7.1 GlusterFS 的安装与使用 . 253 6.7.2 GlusterFS 整体架构简析 . 257 6.7.3 转换器与转换器树 . 259 6.7.4 GlusterFS 数据分布与可靠性 . 263 6.7.5 GlusterFS 客户端架构与 I/O 流程 . 268 6.7.6 GlusterFS 服务端架构与 I/O 流程 . 270 第 7 章 百花争艳——文件系统的其他形态 . 272 7.1 用户态文件系统框架 . 272 7.1.1 Linux 中的用户态文件系统框架 Fuse . 272 7.1.2 Windows 中的用户态文件系统框架 Dokany . 279 7.2 对象存储与常见实现简析 . 282 7.2.1 从文件系统到对象存储 . 282 7.2.2 S3 对象存储简析 . 287 7.2.3 Haystack 对象存储简析 . 288 参考文献 . 295
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