[论文解读] Performance Evaluation of Java File Security System (JFSS)

Brijender Kahanwal, Tejinder Singh+1 more|arXiv (Cornell University)|Nov 13, 2013

Advanced Data Storage Technologies参考文献 5被引用 6

一句话总结

本文评估了基于 FUSE 的 Java 文件安全系统（JFSS）的性能，该系统用 Java 实现，旨在提供按需文件加密和访问控制。尽管 Java 本身存在固有的性能限制，但研究结果表明，加密开销相对于安全收益而言仍保持在较低水平，使得 JFSS 成为一种可行的、可移植的文件存储解决方案，性能损失在可接受范围内。

ABSTRACT

Security is a critical issue of the modern file and storage systems, it is imperative to protect the stored data from unauthorized access. We have developed a file security system named as Java File Security System (JFSS) [1] that guarantee the security to files on the demand of all users. It has been developed on Java platform. Java has been used as programming language in order to provide portability, but it enforces some performance limitations. It is developed in FUSE (File System in User space) [3]. Many efforts have been done over the years for developing file systems in user space (FUSE). All have their own merits and demerits. In this paper we have evaluated the performance of Java File Security System (JFSS). Over and over again, the increased security comes at the expense of user convenience, performance or compatibility with other systems. JFSS system performance evaluations show that encryption overheads are modest as compared to security.

研究动机与目标

• 为应对日益增长的对安全、可移植文件存储系统的需求，以保护数据免遭未授权访问。
• 研究在 Java 中实现安全文件系统所带来的性能权衡，Java 作为一种以可移植性著称但存在性能限制的编程语言。
• 评估 Java 文件安全系统（JFSS）在真实工作负载下加密开销和系统响应能力的实际效率。
• 确定与传统文件系统相比，JFSS 所增加的安全性是否足以抵消其可能带来的性能下降。

提出的方法

• JFSS 实现为 FUSE（用户空间文件系统）模块，可在无需修改内核的情况下与 Linux 系统集成。
• 系统使用 Java 作为编程语言，以确保跨平台兼容性和可移植性。
• 文件加密采用按需方式应用，访问控制策略在文件系统层面强制执行。
• 通过标准基准测试工作负载进行性能评估，以测量在不同文件大小和访问模式下的 I/O 操作、延迟和吞吐量。
• 将 JFSS 的性能与原生文件系统进行对比，以隔离加密和用户空间执行带来的影响。

实验结果

研究问题

• RQ1 在 I/O 延迟和吞吐量方面，基于 Java 的文件系统与原生文件系统的性能表现如何比较？
• RQ2 在真实工作负载中，JFSS 引入的加密开销有多大？
• RQ3 使用 FUSE 和 Java 对系统响应能力和可扩展性的影响有多大？
• RQ4 是否可以在不产生不可接受的性能成本的前提下，实现 JFSS 的安全优势？

主要发现

• JFSS 引入的加密开销保持在较低水平，典型工作负载下的性能下降在可接受范围内。
• 尽管受限于 Java 的性能，系统在常见文件操作（如读取、写入和打开）中仍保持可用的响应时间。
• 基于 FUSE 的架构可在极少系统级修改的前提下实现安全的文件访问，支持可移植性和部署简便性。
• 由于加密和系统调用开销增加，小文件尺寸下的性能略有下降，但对大文件仍保持良好的可扩展性。