免费论文：面向分布式元数据的文件系统模拟器的研究与应用

当前，并行文件系统在高性能计算机系统中得到广泛应用。其规模越来越大，复杂度也随之升高，这给文件系统的设计和验证带来了困难。文件系统的模拟技术，凭借其较快的速度和较高的可靠性，成为评价文件系统设计的较好方法。并行文件系统将元数据访问负载分布到多个元数据服务器上，在一定程度上缓解了大规模客户端对单一元数据服务器并发访问造成的元数据瓶颈。但是，随着元数据服务器数量的增加，密集型元数据访问操作在元数据服务器的协作方面也面临着一些问题。为此，文件系统研究人员提出了一些解决方法。文件系统模拟，就是一个解决这些问题的方法。本文针对并行文件系统元数据服务器分布式的趋势，分析并提取其对并行文件系统的模拟需求，设计并实现了面向分布式元数据的文件系统模拟器；并在此基础上，提出并验证了两种密集型元数据操作的优化方法。本文的主要工作内容包括：1. 设计并实现了一种面向分布式元数据的文件系统模拟器。该模拟器实现了多样化trace支持、元数据分布算法支持、文件系统目录树支持、文件系统的磁盘块管理机制。2. 提出了一种基于聚集创建请求的大规模元数据创建优化方法，并进行了模拟验证。该方法通过聚集一定时间间隔内到达的创建请求，并在底层磁盘将其合并存储。这样不仅减少元数据本地文件系统看到的创建请求个数，而且增加了磁盘的顺序访问，提高大规模元数据创建的性能。3. 提出了一种基于合并相似请求的密集元数据读写优化方法，并进行了模拟验证。通过合并对同一文件的反复元数据读或写操作，提升了元数据读写操作性能。4. 对本文所提出的文件系统模拟器进行了功能测试，结果表明该模拟器能够有效模拟文件系统的基本功能。在所实现的模拟器上，对所提出的两种密集型元数据操作的优化方法进行了功能和性能上测试。结果表明这两种优化方法可显著提升密集型元数据操作的性能。

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