Fejltolerant fillagring

For Marvin Theimer startede det hele med et jordskælv. Eftervirkningerne af 1989's massive Loma Prieta-jordskælv i Silicon Valley var en slags surrealistisk, husker Theimer. Jeg satte mig ind i min bil og havde min radio tændt … stilhed! Radiostationerne inden for en radius på 20 mil var ude.





Og det var næsten alle computere også.

Den jordrystende oplevelse fik Theimer, dengang en operativsystemforsker ved Xerox Palo Alto Research Center, til at tænke på, hvordan man gør computerens fillagringssystemer radikalt mere fejltolerante. Hans arbejde har været med til at føre til Farsite, en fejlsikker lagringsteknologi, der bliver skabt hos Microsoft.

Backup til fremtiden



Virksomheder sikkerhedskopierer typisk deres kritiske data, men enkeltpersoner gør det typisk ikke. Og en katastrofe som et jordskælv kan udslette alle dine computerfiler - og måneder eller endda års arbejde. Selvom du har sikkerhedskopieret dine data, er de utilgængelige, indtil du uploader dem til et erstatningssystem. Og i værste fald opbevarer du dine sikkerhedskopier lige ved siden af ​​din computer, og de går også tabt.

Så hvordan løser du problemet? Ved at gemme dine data ikke kun på din pc og din venlige lokale server, men på mange netværksforbundne pc'er, siger Theimer. På den måde, selvom 99 ud af 100 maskiner ødelægges eller gøres ubrugelige, er der stadig én pc, der har alle dine filer opbevaret sikkert og let gendannes.

Desuden bør dit distribuerede fillagringssystem ikke stole på en central server, ikke engang til at finde kopier af filer. Vi tror, ​​vi kan designe disse systemer, så du ikke behøver at have de back-end-servere, siger Theimer.



At lave det hos Microsoft

Theimer arbejdede som seniorforsker hos Microsoft Research i Redmond, WA, og sluttede i slutningen af ​​1990'erne sammen med systemsoftwareforskeren Bill Bolosky. Med Bolosky som teamleder definerede en gruppe på et halvt dusin forskere fire nøglekrav til systemet, kaldet Farsite:

  • Lever en meget tilgængelig og pålidelig filservice, mens du kører på normale stationære computere
  • Sørg for, at brugernes data er sikret mod andre, herunder brugerne af de computere, der gemmer dem
  • Vær automatisk og adaptivt selvkonfigurerende og selvjusterende, så den er i stand til at reagere på individuelle systemfejl og ændringer i brugsmønstre
  • Arbejd uden en central server eller central administrator

Store åbne rum



Forskerne analyserede brugernes personlige harddiske i Microsoft og opdagede, at de fleste ikke var nær fyldte. Faktisk er de mere end halvtomme og bliver hele tiden større, siger Bolosky. Ved at undersøge dette tre gange over to år opdagede de, at procentdelen af ​​brugernes diske, der forbliver ubrugte, stiger, især efterhånden som størrelsen af ​​nye harddiske vokser.

Desuden forudsiger Bolosky, at drevproducenter kunne producere terabyte-størrelse, halvhøje harddiske, der ville sælge for mindre end $500 i 2003.

Så hvorfor ikke udnytte al den spildte plads? Det er præcis, hvad prototypen Farsite gør.



For at sikre, at hver brugers filer kun er tilgængelige for dem, der burde se dem, inkorporerer Farsite filkryptering. På den måde, selvom filerne er gemt på en ondsindet brugers system, vil de stadig være sikre. Vi bruger ret stærke cifre - RSA med store nøglelængder - og de er underskrevet, når de er krypteret, siger Bolosky.

Derudover, hvis en ondsindet bruger ønsker at tygge værkerne ved at slette den anden brugers filer, er det eneste, der ødelægges, kopierne af disse filer, der er gemt på én maskine. Kopier på andre maskiner forbliver sikre.

Bedre end servere

Fordi Farsite gemmer kopier af en brugers filer på flere maskiner, gør det det også mere netværksfejltolerant end et centraliseret serversystem. Hvis der er en netværksfejl, der blokerer adgangen til én maskine, hvor brugerens filer er gemt, er oddsene, at en anden maskine med de samme filer forbliver tilgængelig. Filerne forbliver også tilgængelige, hvis nogle brugere slukker deres maskiner om natten.

En anden fordel ved at gemme filer flere steder er, at det kan hjælpe med at undgå de adgangsflaskehalse, der er iboende, når mange brugere forsøger at få adgang til deres filer på en enkelt server samtidigt.

Farsite-meta-mappen (som gemmer alle filplaceringer) fungerer på samme måde, men behøver ikke at blive replikeret til så mange maskiner for at give pålidelighed og fejltolerance.

Når en ny maskine slutter sig til gruppen, replikeres dens filer automatisk til andre pc'ers diske. Farsite er smart nok til at undgå at kopiere duplikerede filer til den samme disk og til løbende at afbalancere diskbelastninger, så ingen brugers diskdrev pludselig fyldes op.

Farsite fremmer også enkelhed i brug. Farsite fremstår som blot et andet diskdrev - såsom F: - med al kompleksiteten skjult for brugeren.

Bygget til skala

Forvent ikke at se Farsite i Windows XP eller dets opfølgende systemer snart. Den nuværende version er kun blevet testet med omkring et dusin maskiner, med en mere omfattende test på 150 til 200 pc'er planlagt i den nærmeste fremtid.

Forskere siger dog, at det kunne tænkes at understøtte op til 100.000 maskiner. Med tiden vil Farsite blive verdens største, server-skalerbare, fejltolerante filsystem, forudser Bolosky. [I sidste ende] ønsker vi at bruge hundredvis af millioner af maskiner.

skjule