[論文レビュー] FILE SYSTEM – A COMPONENT OF OPERATING SYSTEM

Brijender Kahanwal, Tejinder Singh+2 more|arXiv (Cornell University)|Oct 12, 2013

Advanced Data Storage Technologies参考文献 8被引用数 1

ひとこと要約

この論文は、オペレーティングシステムのコアコンponentとしてのファイルシステムについて包括的な概要を提供し、補助記憶装置上のデータ管理におけるその役割を詳細に説明している。ユーザープロセスからストレージデバイスに至る階層的アーキテクチャを説明し、効率性、セキュリティ、エネルギー効率の向上を図るファイルシステム設計における継続的な研究の必要性を強調することで、急速に進化するハードウェアと差を埋める必要がある。

ABSTRACT

The file system provides the mechanism for online storage and access to file contents, including data and programs. This paper covers the high-level details of file systems, as well as related topics such as the disk cache, the file system interface to the kernel, and the user-level APIs that use the features of the file system. It will give you a thorough understanding of how a file system works in general. The main component of the operating system is the file system. It is used to create, manipulate, store, and retrieve data. At the highest level, a file system is a way to manage information on a secondary storage medium. There are so many layers under and above the file system. All the layers are to be fully described here. This paper will give the explanatory knowledge of the file system designers and the researchers in the area. The complete path from the user process to secondary storage device is to be mentioned. File system is the area where the researchers are doing lot of job and there is always a need to do more work. The work is going on for the efficient, secure, energy saving techniques for the file systems. As we know that the hardware is going to be fast in performance and low-priced day by day. The software is not built to comeback with the hardware technology. So there is a need to do research in this area to bridge the technology gap.

研究の動機と目的

• ファイルシステムの構成要素とそのオペレーティングシステムにおける役割を詳細に理解すること。
• ユーザープロセスから補助記憶装置デバイスに至る完全なデータパスを説明すること。
• ファイルシステムの効率性、セキュリティ、エネルギー効率の向上に向けた継続的な研究の必要性を強調すること。
• 高性能ハードウェアと性能に劣るソフトウェアベースのファイルシステムとの間の技術的格差を解消すること。
• 研究者や設計者に対して、ファイルシステム技術の発展を支援する基盤的知識を提供すること。

提案手法

• オンラインストレージおよびデータやプログラムへのアクセスのメカニズムとしてのファイルシステムの高レベル設計を記述すること。
• ディスクキャッシュ、カーネルインタフェース、ユーザーレベルAPIを含む、ファイルシステムの階層的アーキテクチャを詳細に説明すること。
• ユーザーレベルアプリケーションからシステムコールを経て補助記憶装置デバイスに至るデータフローをマッピングすること。
• ファイルシステムの構成要素とオペレーティングシステムカーネルとの相互作用を分析すること。
• 特にパフォーマンス、セキュリティ、エネルギー効率の観点からのファイルシステム最適化に関する現在の研究動向を調査すること。
• ハードウェアの進化に追いつくことができないファイルシステムの設計上の障壁や課題を特定すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ファイルシステムは、オペレーティングシステムの複数のレイヤーにわたり、どのようにデータの保存、取得、操作を管理しているか？
• RQ2 ユーザープロセスと補助記憶装置デバイスを接続する主要な構成要素とインタフェースは何か？
• RQ3 なぜ現代のハードウェアと既存のファイルシステムソフトウェアとの間でパフォーマンス格差が拡大しているのか？
• RQ4 効率的で安全かつエネルギー効率の良いファイルシステムの設計に残された研究課題は何か？
• RQ5 ファイルシステム設計は、スピードとコスト低減の進化を続けるハードウェアのトレンドにどのように対応して進化できるか？

主な発見

• ファイルシステムはオペレーティングシステムの根幹をなしており、補助記憶装置上でのデータの作成、操作、保存、取得を可能にしている。
• ユーザープロセスからストレージに至るデータパスは、ユーザーレベルAPI、カーネルインタフェース、ディスクキャッシュメカニズムを含む複数のレイヤーを経由する。
• ハードウェアの急速な進化にもかかわらず、ソフトウェアベースのファイルシステムはその進化についていけておらず、深刻な技術的格差が生じている。
• 現代のコンputィングニーズに対応するため、効率的で安全かつエネルギー効率の良いファイルシステムを開発するための継続的な研究が不可欠である。
• 本論文は、ソフトウェアの能力を進化するハードウェアの能力に合わせるために、ファイルシステム設計が継続的なイノベーションの重要な分野であると特定している。