211service.com
Fouttolerante bestandsopslag
Voor Marvin Theimer begon het allemaal met een aardbeving. De nasleep van de enorme aardbeving van Loma Prieta in 1989 in Silicon Valley was een beetje surrealistisch, herinnert Theimer zich. Ik stapte in mijn auto en had mijn radio aan... stilte! De radiostations binnen een straal van 20 mijl waren uit.
En zo waren bijna alle computers.
Die wereldschokkende ervaring bracht Theimer, destijds onderzoeker van besturingssystemen bij het Xerox Palo Alto Research Center, ertoe na te denken over hoe de opslagsystemen voor computerbestanden radicaal beter bestand kunnen zijn tegen fouten. Zijn werk heeft geleid tot Farsite, een faalveilige opslagtechnologie die bij Microsoft wordt gecreëerd.
Back-up naar de toekomst
Bedrijven maken doorgaans een back-up van hun kritieke gegevens, maar individuen doen dat meestal niet. En een catastrofe zoals een aardbeving kan al uw computerbestanden wegvagen - en maanden of zelfs jaren werk. Zelfs als u een back-up van uw gegevens hebt gemaakt, zijn deze niet toegankelijk totdat u deze uploadt naar een vervangend systeem. En in het ergste geval bewaart u uw back-ups direct naast uw computer en gaan ze ook verloren.
Dus hoe los je het probleem op? Door uw gegevens niet alleen op uw pc en uw vriendelijke lokale server op te slaan, maar op veel netwerk-pc's, zegt Theimer. Op die manier, zelfs als 99 van de 100 machines worden vernietigd of onbruikbaar worden gemaakt, is er nog steeds één pc waarop al uw bestanden veilig zijn opgeslagen en gemakkelijk kunnen worden hersteld.
Bovendien mag uw opslagsysteem voor gedistribueerde bestanden niet afhankelijk zijn van een centrale server, zelfs niet om kopieën van bestanden te lokaliseren. We denken dat we deze systemen zo kunnen ontwerpen dat je die back-endservers niet nodig hebt, zegt Theimer.
Het maken bij Microsoft
Theimer werkte als senior onderzoeker bij Microsoft Research in Redmond, WA, en kwam eind jaren negentig in contact met systeemsoftware-onderzoeker Bill Bolosky. Met Bolosky als teamleider definieerde een groep van een half dozijn onderzoekers vier belangrijke vereisten voor het systeem, genaamd Farsite:
- Bied een zeer beschikbare en betrouwbare bestandsservice terwijl deze op normale desktopcomputers wordt uitgevoerd
- Zorg ervoor dat de gegevens van gebruikers veilig zijn voor anderen, inclusief de gebruikers van de computers waarop ze zijn opgeslagen
- Automatisch en adaptief zelfconfigurerend en zelfafstellend zijn, zodat het kan reageren op individuele systeemstoringen en veranderingen in gebruikspatronen
- Werk zonder centrale server of centrale beheerder
Grote open ruimtes
De onderzoekers analyseerden de persoonlijke harde schijven van gebruikers binnen Microsoft en ontdekten dat de meeste lang niet vol waren. In feite zijn ze meer dan half leeg en worden ze steeds groter, zegt Bolosky. Toen ze dit drie keer in twee jaar onderzochten, ontdekten ze dat het percentage schijven van gebruikers dat ongebruikt blijft, toeneemt, vooral naarmate de omvang van nieuwe harde schijven toeneemt.
Bovendien voorspelt Bolosky dat schijffabrikanten tegen 2003 halfhoge harde schijven van terabyteformaat zouden kunnen produceren die voor minder dan $ 500 zouden worden verkocht.
Dus waarom niet profiteren van al die verspilde ruimte? Dat is precies wat het prototype Farsite doet.
Om ervoor te zorgen dat de bestanden van elke gebruiker alleen beschikbaar zijn voor degenen die ze zouden moeten zien, bevat Farsite bestandscodering. Op die manier zijn ze nog steeds veilig, zelfs als de bestanden zijn opgeslagen op het systeem van een kwaadwillende gebruiker. We gebruiken vrij sterke cijfers - RSA met grote sleutellengtes - en ze worden ondertekend wanneer ze versleuteld zijn, zegt Bolosky.
Bovendien, als een kwaadwillende gebruiker de werken wil verprutsen door de bestanden van de andere gebruiker te verwijderen, worden alleen de kopieën van die bestanden vernietigd die op één machine zijn opgeslagen. Kopieën op andere machines blijven veilig.
Beter dan servers
Omdat Farsite kopieën van de bestanden van een gebruiker op meerdere machines opslaat, is het daardoor ook beter bestand tegen netwerkfouten dan een gecentraliseerd serversysteem. Als er een netwerkfout is die de toegang blokkeert tot een machine waarop de bestanden van de gebruiker zijn opgeslagen, is de kans groot dat een andere machine met dezelfde bestanden toegankelijk blijft. De bestanden blijven ook toegankelijk als sommige gebruikers hun computer 's nachts uitzetten.
Een ander voordeel van het opslaan van bestanden op meerdere plaatsen is dat het de toegangsknelpunten kan helpen voorkomen die inherent zijn aan het feit dat veel gebruikers tegelijkertijd toegang proberen te krijgen tot hun bestanden op een enkele server.
De Farsite-metadirectory (die alle bestandslocaties opslaat) werkt op dezelfde manier, maar hoeft niet naar zoveel machines te worden gerepliceerd om betrouwbaarheid en fouttolerantie te bieden.
Wanneer een nieuwe machine zich bij de groep voegt, worden de bestanden automatisch gerepliceerd naar de schijven van andere pc's. Farsite is slim genoeg om te voorkomen dat dubbele bestanden naar dezelfde schijf worden gekopieerd en om de schijfbelasting voortdurend opnieuw in evenwicht te brengen, zodat de schijf van een gebruiker niet plotseling vol raakt.
Farsite bevordert ook eenvoud in gebruik. Farsite verschijnt als slechts een ander schijfstation, zoals F:, met alle complexiteit verborgen voor de gebruiker.
Op schaal gebouwd
Verwacht niet dat u Farsite binnenkort in Windows XP of de daaropvolgende systemen zult zien. De huidige versie is alleen getest met een tiental machines, met een uitgebreidere test op 150 tot 200 pc's gepland voor de nabije toekomst.
Onderzoekers zeggen echter dat het mogelijk tot 100.000 machines zou kunnen ondersteunen. Op termijn zal Farsite 's werelds grootste, serverschaalbare, fouttolerante bestandssysteem zijn, voorspelt Bolosky. [Uiteindelijk] willen we honderden miljoenen machines gebruiken.