文件系統(tǒng)技術內幕：大數據時代海量數據存儲之道

定　價：￥102.00

作　者：	張書寧著
出版社：	電子工業(yè)出版社
叢編項：
標　簽：	暫缺

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ISBN：	9787121424786	出版時間：	2022-01-01	包裝：	平裝
開本：	16開	頁數：	308	字數：

內容簡介

　　本書通過理論與實踐相結合的方式，深入淺出地介紹了文件系統(tǒng)的概念、原理和具體實現。本書涵蓋本地文件系統(tǒng)、網絡文件系統(tǒng)、分布式文件系統(tǒng)和對象存儲等內容，可以說涵蓋了數據持久化文件系統(tǒng)的主要領域。為了使讀者更加深入地理解文件系統(tǒng)的原理，本書不僅介紹了文件系統(tǒng)的原理和關鍵技術，還結合開源項目介紹了文件系統(tǒng)的實現細節(jié)。最后，本書介紹了在互聯網領域廣泛使用的對象存儲、承載海量訪問請求的原理及可存儲海量數據的架構。希望讀者通過閱讀本書對文件系統(tǒng)有全面、深入的認識。本書既可以作為文件系統(tǒng)及其他存儲系統(tǒng)開發(fā)人員的指導用書，也可以作為軟件架構師、程序員和 Linux 運維人員的參考用書。

作者簡介

　　張書寧，戴爾科技（Dell Technologies）首席軟件開發(fā)工程師，負責公司核心存儲產品Unity和PowerStore的研發(fā)工作。先后就職于華為、甲骨文（Oracle）、戴爾科技等世界五百強公司，曾負責分布式存儲產品FusionStorage及中端企業(yè)級存儲產品Unity和PowerStore等的系統(tǒng)設計和開發(fā)工作，深耕存儲領域十幾載。

圖書目錄

目錄
第 1 章從文件系統(tǒng)是什么說起 . 1
1.1 什么是文件系統(tǒng) . 1
1.1.1 普通用戶角度的文件系統(tǒng) . 3
1.1.2 操作系統(tǒng)層面的文件系統(tǒng) . 9
1.1.3 文件系統(tǒng)的基本原理 . 12
1.2 常見文件系統(tǒng)及分類 . 13
1.2.1 本地文件系統(tǒng) . 14
1.2.2 偽文件系統(tǒng) . 14
1.2.3 網絡文件系統(tǒng) . 15
1.2.4 集群文件系統(tǒng) . 16
1.2.5 分布式文件系統(tǒng) . 16
第 2 章知其然——如何使用文件系統(tǒng). 17
2.1 巧婦之炊——準備開發(fā)環(huán)境 . 17
2.2 文件內容的訪問——讀/寫文件 . 18
2.2.1 文件系統(tǒng)的 API . 18
2.2.2 文件訪問的一般流程 . 19
2.2.3 文件內容的讀/寫實例 . 20
2.2.4 關于 API 函數的進一步解釋 . 22
2.3 如何遍歷目錄中的文件 . 24
2.4 格式化文件系統(tǒng)與掛載 . 27
2.5 文件系統(tǒng)與權限管理 . 29
2.5.1 Linux 權限管理簡介 . 30
2.5.2 設置文件的 RWX 權限 . 31
2.5.3 設置文件的 ACL 權限 . 34
2.6 文件系統(tǒng)的鎖機制 . 37
2.6.1 文件鎖的分類與模式 . 37
2.6.2 Linux 文件鎖的使用 . 38
2.7 文件系統(tǒng)的擴展屬性 . 41
2.8 文件的零拷貝 . 42
2.8.1 零拷貝的基本原理 . 42
2.8.2 零拷貝的系統(tǒng) API . 44
第 3 章知其所以然——本地文件系統(tǒng)原理及核心技術 . 46
3.1 Linux 文件系統(tǒng)整體架構簡介 . 46
3.1.1 從 VFS 到具體文件系統(tǒng) . 48
3.1.2 關鍵處理流程舉例 . 50
3.2 本地文件系統(tǒng)的關鍵技術與特性 . 61
3.2.1 磁盤空間布局（Layout） . 61
3.2.2 文件的數據管理 . 69
3.2.3 緩存技術 . 77
3.2.4 快照與克隆技術 . 82
3.2.5 日志技術 . 84
3.2.6 權限管理 . 85
3.2.7 配額管理 . 89
3.2.8 文件鎖的原理 . 91
3.2.9 擴展屬性與 ADS . 92
3.2.10 其他技術簡介 . 94
3.3 常見本地文件系統(tǒng)簡介 . 95
3.3.1 ExtX 文件系統(tǒng) . 95
3.3.2 XFS 文件系統(tǒng) . 95
3.3.3 ZFS 文件系統(tǒng) . 96
3.3.4 Btrfs 文件系統(tǒng) . 97
3.3.5 FAT 文件系統(tǒng) . 98
3.3.6 NTFS 文件系統(tǒng) . 98
第 4 章從理論到實戰(zhàn)——Ext2 文件系統(tǒng)代碼詳解 . 99
4.1 本地文件系統(tǒng)的分析方法與工具 . 99
4.1.1 基于文件構建文件系統(tǒng) . 100
4.1.2 了解函數調用流程的利器 . 100
4.2 從 Ext2 文件系統(tǒng)磁盤布局說起 . 102
4.2.1 Ext2 文件系統(tǒng)整體布局概述 . 102
4.2.2 超級塊（SuperBlock） . 103
4.2.3 塊組描述符（Block Group Descriptor） . 106
4.2.4 塊位圖（Block Bitmap） . 108
4.2.5 inode 位圖（inode Bitmap） . 109
4.2.6 inode 與 inode 表 . 109
4.3 Ext2 文件系統(tǒng)的根目錄與目錄數據布局 . 113
4.4 Ext2 文件系統(tǒng)的掛載 . 116
4.5 如何創(chuàng)建一個文件 . 117
4.5.1 創(chuàng)建普通文件 . 118
4.5.2 創(chuàng)建軟硬鏈接 . 121
4.5.3 創(chuàng)建目錄 . 125
4.6 Ext2 文件系統(tǒng)刪除文件的流程 . 125
4.7 Ext2 文件系統(tǒng)中文件的數據管理與寫數據流程 . 129
4.7.1 Ext2 文件系統(tǒng)中的文件數據是如何管理的 . 129
4.7.2 從 VFS 到 Ext2 文件系統(tǒng)的寫流程. 130
4.7.3 不同寫模式的流程分析 . 134
4.7.4 緩存數據刷寫及流程 . 138
4.8 讀數據的流程分析 . 140
4.8.1 緩存命中場景 . 141
4.8.2 非緩存命中場景 . 142
4.8.3 數據預讀邏輯 . 143
4.9 如何分配磁盤空間 . 148
4.9.1 計算存儲路徑 . 150
4.9.2 獲取存儲路徑 . 152
4.9.3 分配磁盤空間 . 153
4.10 Ext2 文件系統(tǒng)的擴展屬性 . 154
4.10.1 Ext2 文件系統(tǒng)擴展屬性是怎么在磁盤存儲的 . 154
4.10.2 設置擴展屬性的 VFS 流程 . 157
4.10.3 Ext2 文件系統(tǒng)擴展屬性接口實現 . 159
4.11 權限管理代碼解析 . 163
4.11.1 ACL 的設置與獲取 . 163
4.11.2 ACL 權限檢查 . 164
4.12 文件鎖代碼解析 . 165
4.12.1 flock()函數的內核實現 . 165
4.12.2 fcntl()函數的內核實現 . 167
第 5 章基于網絡共享的網絡文件系統(tǒng) . 172
5.1 什么是網絡文件系統(tǒng) . 172
5.2 網絡文件系統(tǒng)與本地文件系統(tǒng)的異同 . 174
5.3 常見的網絡文件系統(tǒng)簡析 . 174
5.3.1 NFS 文件系統(tǒng) . 174
5.3.2 SMB 協議與 CIFS 協議 . 175
5.4 網絡文件系統(tǒng)關鍵技術 . 175
5.4.1 遠程過程調用（RPC 協議） . 176
5.4.2 客戶端與服務端的語言——文件系統(tǒng)協議 . 177
5.4.3 文件鎖的網絡實現 . 178
5.5 準備學習環(huán)境與工具 . 179
5.5.1 搭建一個 NFS 服務 . 179
5.5.2 學習網絡文件系統(tǒng)的利器 . 180
5.6 網絡文件系統(tǒng)實例 . 181
5.6.1 NFS 文件系統(tǒng)架構及流程簡析 . 181
5.6.2 RPC 協議簡析 . 185
5.6.3 NFS 協議簡析 . 186
5.6.4 NFS 協議的具體實現 . 191
5.7 NFS 服務端及實例解析 . 203
5.7.1 NFSD . 203
5.7.2 NFS-Ganesha . 210
第 6 章提供橫向擴展的分布式文件系統(tǒng) . 216
6.1 什么是分布式文件系統(tǒng) . 216
6.2 分布式文件系統(tǒng)與網絡文件系統(tǒng)的異同 . 217
6.3 常見分布式文件系統(tǒng) . 217
6.3.1 GFS . 218
6.3.2 CephFS . 219
6.3.3 GlusterFS . 219
6.4 分布式文件系統(tǒng)的橫向擴展架構 . 220
6.4.1 中心架構 . 220
6.4.2 對等架構 . 221
6.5 分布式文件系統(tǒng)的關鍵技術 . 222
6.5.1 分布式數據布局 . 222
6.5.2 分布式數據可靠性（Reliability）. 224
6.5.3 分布式數據一致性（Consistency） . 228
6.5.4 設備故障與容錯（Fault Tolerance） . 229
6.6 分布式文件系統(tǒng)實例之 CephFS . 230
6.6.1 搭建一個 CephFS 分布式文件系統(tǒng) . 230
6.6.2 CephFS 分布式文件系統(tǒng)架構簡析 . 231
6.6.3 CephFS 客戶端架構 . 234
6.6.4 CephFS 集群端架構 . 236
6.6.5 CephFS 數據組織簡析 . 239
6.6.6 CephFS 文件創(chuàng)建流程解析 . 244
6.6.7 CephFS 寫數據流程解析 . 251
6.7 分布式系統(tǒng)實例之 GlusterFS . 253
6.7.1 GlusterFS 的安裝與使用 . 253
6.7.2 GlusterFS 整體架構簡析 . 257
6.7.3 轉換器與轉換器樹 . 259
6.7.4 GlusterFS 數據分布與可靠性 . 263
6.7.5 GlusterFS 客戶端架構與 I/O 流程 . 268
6.7.6 GlusterFS 服務端架構與 I/O 流程 . 270
第 7 章百花爭艷——文件系統(tǒng)的其他形態(tài) . 272
7.1 用戶態(tài)文件系統(tǒng)框架 . 272
7.1.1 Linux 中的用戶態(tài)文件系統(tǒng)框架 Fuse . 272
7.1.2 Windows 中的用戶態(tài)文件系統(tǒng)框架 Dokany . 279
7.2 對象存儲與常見實現簡析 . 282
7.2.1 從文件系統(tǒng)到對象存儲 . 282
7.2.2 S3 對象存儲簡析 . 287
7.2.3 Haystack 對象存儲簡析 . 288
參考文獻 . 295