Место расположения кэша

В системах, состоящих из клиентов и серверов, потенциально имеются три различных места для хранения кэшируемых файлов и их частей:

• память сервера;

• диск клиента (если имеется);

• память клиента.

Память сервера практически всегда применяется для кэширования файлов, к которым обращаются по сети пользователи и приложения. Кэширование в памяти сервера сокращает время доступа по сети за счет исключения времени обмена с диском сервера. При этом файловый сервер может использовать для кэширования свОих файлов существующий механизм локального кэша операционной системы, не применяя никакого дополнительного программного кода. Однако кэширование только в памяти сервера не решает всех проблем — скорость доступа по-прежнему снижают задержки, вносимые сетью, а также перегруженность процессора сервера при одновременном обслуживании большого потока сетевых запросов от многочисленных клиентов.

Кэширование на стороне клиента, которое подразделяется на кэширование на диске клиента и в памяти клиента, исключает обмен по сети и освобождает сервер от работы после переноса файла на клиентский компьютер. Использование диска как места временного хранения данных на стороне клиента позволяет

кэшировать большие файлы, что особенно важно при применении модели загрузки-выгрузки, в соответствие с которой файлы переносятся целиком. Диск также является более надежным устройством хранения информации по сравнению с оперативной памятью. Однако такой способ кэширования вносит дополнительные задержки доступа, связанные с чтением данных с клиентского диска, кроме того, он неприменим на бездисковых компьютерах.

Кэширование в оперативной памяти клиента позволяет ускорить доступ к данным, но ограничивает размер кэшируемых данных объемом памяти, выделяемой под кэш, что может стать существенным ограничением при применении модели загрузки-выгрузки.

Способы распространения модификаций

Существование в одно и то же время в сети нескольких копий одного и того же файла, хранящихся в кэшах клиентов, порождает проблему согласования копий, которая состоит в том, что модификации данных одной из копий должны быть своевременно распространены на все остальные копии. Существует несколько вариантов распространения модификаций. От выбранного варианта в значительной степени зависит семантика разделения файлов.

Одним из путей решения проблемы согласования копий является использование алгоритма сквозной записи. Когда кэшируемый элемент (файл или блок) модифицируется, новое значение записывается в кэш и одновременно посылается на сервер для обновления главной копий файла. В результате другой процесс, читающий этот файл, получает самую последнюю версию данных. Данный вариант распространения модификаций обеспечивает семантику разделения файлов в стиле Unix.

Один из недостатков алгоритма сквозной записи состоит в том, что он уменьшает интенсивность сетевого обмена только при чтении, при записи интенсивность сетевого обмена та же самая, что и без кэширования. Многие разработчики систем находят это неприемлемым и предлагают алгоритм отложенной записи, основанный на буферизации изменений: вместо того чтобы выполнять запись на сервер, клиент просто делает пометку, что файл изменен. Примерно каждые 30 секунд все изменения в файлах собираются вместе и отсылаются на сервер за один прием. Одна длинная запись для сетевого обмена обычно более эффективна, чем множество коротких.

Следующим шагом в этом направлении является принятие сеансовой семан­тики, в соответствии с которой запись файла на сервер производится только после закрытия файла. Этот алгоритм, называемый записью по закрытию, приводит к тому, что если две копии одного файла кэшируются на разных машинах и последовательно записываются на сервер, то второй записывается поверх первого. Данная схема не может снизить сетевой трафик, если объем изменений за сеанс редактирования файла невелик.

Для всех схем, связанных с задержкой записи, характерна низкая надежность, так как все модификации, не отправленные на сервер на момент краха системы, теряются. Кроме того, задержка делает семантику совместного использования файлов не очень ясной, поскольку данные, которые считывает процесс из файла, зависят от соотношения момента чтения с моментом очеред­ной записи модификаций. .