Many Online Web Services (OWSs) today, such as Flickr and Twitter, provide users with the possibility to post images that are stored on the platform for free. This thesis explores creating a cryptographically secure filesystem that stores its data on an online web service by encoding the encrypted data as images. Images have been selected as the target as more data can usually be stored in image posts than text posts on OWS. The proposed filesystem, named Fejk Filesystem (FFS), provides users with free, deniable, and cryptographic storage by exploiting the storage provided by online web services. The thesis analyzes and compares the performance of FFS against two other filesystems and a version of FFS that does not use an OWS. While FFS has performance limitations that make it non-viable as a general-purpose filesystem, such as a substitute for the local filesystem on a computer; however, FFS provides security benefits compared to other cloud-based filesystems specifically by providing end-to-end encryption, authenticated encryption, and plausible deniability of the data. Furthermore, being a cloud-based filesystem, FFS can be mounted on any computer with the same operating system, given the correct secrets. / Flertalet webbtjänster idag, så som Flickr och Twitter, tillhandahåller möjligheten att lägga upp bilder som lagras på tjänsten utan kostnad. Denna avhandling utforskar en ide om att skapa ett kryptografiskt säkert filsystem som lagrar sin data på webbtjänster med hjälp av kodade och krypterade bilder. Mer data kan ofta lagras i bildinlägg än i textinlägg på webbtjänsterna. Filsystemet, döpt Fejk Filesystem (FFS), tillhandahåller användare med gratis, förnekningsbar, och kryptografisk lagring genom att utnyttja det lagringsutrymme som tillhandahålls av dessa webbtjänster. Avhandlingen analyserar och jämför prestandan hos FFS med två andra filsystem, samt en version av FFS som inte använder en webbtjänst. En slutsats som kan dras är att FFS har begränsningar i prestanda, vilket gör det ohållbart som ett generellt-ändamålsfilssystem, till exempel som ersättare för det lokala filsystemet på en dator. Däremot tillhandahåller det säkerhetsförmåner jämfört med andra molnbaserade filsystem, så som början-till-slutetkryptering, autentiserad kryptering, samt sannolik förnekningsbarhet av datan. Dessutom, som ett molnbaserat filsystem kan FFS monteras på vilken dator som helst med samma operativsystem, givet de korrekta nycklarna.

Most of the software stack is built upon C today. C is a very flexible language, but the flexibility also brings some safety risks, particularly when handling memory through pointers. Rust is a new programming language which can guarantee memory safety without performance-heavy runtime services such as garbage collection. In this article, two partial file systems are implemented based on the design of EXT2. One system is implemented in C — Nafs — and one system is implemented in Rust — Rufs. A number of benchmarks are also developed, with the purpose of testing the most common features of a file system. After running the benchmarks, the results showed that Nafs provided better performance for all but one feature. There could be many reasons for this, and some hypotheses are discussed. Aspects like different compiler optimizations, the use of pointer dereferencing vs. data structure representation, using dynamic memory, and using system calls are considered. Some optimizations to Rufs are also implemented, and their impact analyzed. Earlier research has shown that Rust can guarantee memory safety while still providing good performance. It has also shown that Rust can be used to implement system programs, such as operating system kernels. Over the course of this article, it is shown that safe Rust can be used to implement a file system — thereby guaranteeing a memory safe program. It is also shown that a file system implemented in safe Rust provides worse performance than a similar system written in C. Future work will have to tell whether a file system can be as performant in Rust as in C, by using different implementation methods or unsafe Rust for some of the most performance critical parts of the system.

Given the current state of input/output (I/O) and storage devices in petascale systems, incremental solutions would be ineffective when implemented in exascale environments. According to the "The International Exascale Software Roadmap", by Dongarra, et al. existing I/O architectures are not sufficiently scalable, especially because current shared file systems have limitations when used in large-scale environments. These limitations are: Bandwidth does not scale economically to large-scale systems, I/O traffic on the high speed network can impact on and be influenced by other unrelated jobs, and I/O traffic on the storage server can impact on and be influenced by other unrelated jobs. Future applications on exascale computers will require I/O bandwidth proportional to their computational capabilities. To avoid these limitations C. Filippidis, C. Markou, and Y. Cotronis proposed the IKAROS framework. In this thesis project, the capabilities of the publicly available elastic-transfer (eT) module which was directly derived from the IKAROS, will be expanded. The eT uses Google’s Gmail service as an utility for efficient meta-data management. Gmail is based on the IMAP protocol, and the existing version of the eT framework implements the Internet Message Access Protocol (IMAP) client-server connection through the ‘‘Inbox’’ module from the Node Package Manager (NPM) of the Node.js programming language. This module was used as a proof of concept, but in a production environment this implementation undermines the system’s scalability and there is an inefficient allocation of the system’s resources when a large number of concurrent requests arrive at the eT′s meta-data server (MDS) at the same time. This thesis solves this problem by adopting an asynchronous non-blocking event driven approach to implement the IMAP client-server connection. This was done by integrating and modifying the ‘‘Imap’’ NPM module from the NPM repository to suit the eT framework. Additionally, since the JavaScript Object Notation (JSON) format has become one of the most widespread data-interchange formats, eT′s meta-data scheme is appropriately modified to make the system’s meta-data easily parsed as JSON objects. This feature creates a framework with wider compatibility and interoperability with external systems. The evaluation and operational behavior of the new module was tested through a set of data transfer experiments over a wide area network environment. These experiments were performed to ensure that the changes in the system’s architecture did not affected its performance. / Givet det nuvarande läget för input/output (I/O) och lagringsenheter för system i peta-skala, skulle inkrementella lösningar bli ineffektiva om de implementerades i exa-skalamiljöer. Enligt ”The International Exascale Software Roadmap”, av Dongarra et al., är nuvarande I/O-arkitekturer inte tillräckligt skalbara, särskilt eftersom nuvarande delade filsystem har begränsningar när de används i storskaliga miljöer. Dessa begränsningar är: Bandbredd skalar inte på ett ekonomiskt sätt i storskaliga system, I/O-trafik på höghastighetsnätverk kan ha påverkan på och blir påverkad av andra orelaterade jobb, och I/O-trafik på lagringsservern kan ha påverkan på och bli påverkad av andra orelaterade jobb. Framtida applikationer på exa-skaladatorer kommer kräva I/O-bandbredd proportionellt till deras beräkningskapacitet. För att undvika dessa begränsningar föreslog C. Filippidis, C. Markou och Y. Cotronis ramverket IKAROS. I detta examensarbete utökas funktionaliteten hos den publikt tillgängliga modulen elastic-transfer (eT) som framtagits utifrån IKAROS. Den befintliga versionen av eT-ramverket implementerar Internet Message Access Protocol (IMAP) klient-serverkommunikation genom modulen ”Inbox” från Node Package Manager (NPM) ur Node.js programmeringsspråk. Denna modul användes som ett koncepttest, men i en verklig miljö så underminerar denna implementation systemets skalbarhet när ett stort antal värdar ansluter till systemet. Varje klient begär individuellt information relaterad till systemets metadata från IMAP-servern, vilket leder till en ineffektiv allokering av systemets resurser när ett stort antal värdar är samtidigt anslutna till eT-ramverket. Denna uppsats löser problemet genom att använda ett asynkront, icke-blockerande och händelsedrivet tillvägagångssätt för att implementera en IMAP klient-serveranslutning. Detta görs genom att integrera och modifiera NPM:s ”Imap”-modul, tagen från NPM:s katalog, så att den passar eT-ramverket. Eftersom formatet JavaScript Object Notation (JSON) har blivit ett av de mest spridda formaten för datautbyte så modifieras även eT:s metadata-struktur för att göra systemets metadata enkelt att omvandla till JSON-objekt. Denna funktionalitet ger ett bredare kompatibilitet och interoperabilitet med externa system. Utvärdering och tester av den nya modulens operationella beteende utfördes genom en serie dataöverföringsexperiment i en wide area network-miljö. Dessa experiment genomfördes för att få bekräftat att förändringarna i systemets arkitektur inte påverkade dess prestanda.

Peer-to-peer network applications has been a tremendous success among end users and has therefore received much attention in academia and industry, as have illegal public file sharing in media. However, private peer-to-peer file sharing between family, friends and co-workers have attracted little interest from the research community. Existing approaches also limit the users by not allowing for native interaction with userspace applications. In this paper we ex- -plore how private file sharing can be made safe, fast and scalable without constraining the users in this aspect. We demonstrate the concept of a private file sharing application utilizing a decentralized peer-to-peer network overlay by creating a prototype with extreme program- ming as methodology. To maximize the freedom of users the network is accessed through a virtual file-system interface. The prototype proves this to be a valid approach and we hope readers can use this paper as a platform for further developments in this area. / Fildelningsapplikationer som använder peer-to-peer teknik har varit en enorm framgång blandslutanvändare och har därmed erhållit mycket uppmärksamhet från akademi och indus- tri, liksom olaglig fildelning fått inom media. Däremot har inte privat fildelning mellan vän- ner, arbetskamrater och kollegor tilldelats samma uppmärksamhet från forskningssamfundet. Nuvarande tillämpningar begränsar användaren genom att inte tillåta naturlig interaktion med användarapplikationer. I denna uppsats utforskar vi hur privat fildelning kan göras snabb, skalbar och säker utan att begränsa användaren ur den aspekten. Vi demonstrerar ett koncept- för privat fildelning som nyttjar decentraliserad peer-to-peer arkitektur m.h.a en prototyp som tagits fram med extreme programming som metodologi. För att maximera användarnas frihet nyttjas ett virtuellt filsystem som gränssnitt. Prototypen visar att vår tillämpning fungerar i praktiken och vi hoppas att läsaren kan använda vårt arbete som en plattform för fortsatt utveckling inom detta område.

Detta examensarbete handlar om undersökning av tre olika användningsfall inom datalagring; Cold Storage, High Performance Storage och Virtual Machine Storage. Rapporten har som syfte att ge en översikt över kommersiella distribuerade filsystem samt en djupare undersökning av distribuerade filsystem som bygger på öppen källkod och därmed hitta en optimal lösning för dessa användnings-fall. I undersökningen ingick att analysera och jämföra tidigare arbeten där jämförelser mellan pre-standamätningar, dataskydd och kostnader utfördes samt lyfta upp diverse funktionaliteter (snapshotting, multi-tenancy, datadeduplicering, datareplikering) som moderna distribuerade filsy-stem kännetecknas av. Både kommersiella och öppna distribuerade filsystem undersöktes. Även en kostnadsuppskattning för kommersiella och öppna distribuerade filsystem gjordes för att ta reda på lönsamheten för dessa två typer av distribuerat filsystem.Efter att jämförelse och analys av olika tidigare arbeten utfördes, visade sig att det öppna distribue-rade filsystemet Ceph lämpade sig bra som en lösning utifrån kraven som sattes som mål för High Performance Storage och Virtual Machine Storage. Kostnadsuppskattningen visade att det var mer lönsamt att implementera ett öppet distribuerat filsystem. Denna undersökning kan användas som en vägledning vid val mellan olika distribuerade filsystem. / In this thesis, a study of three different uses cases has been made within the field of data storage, which are as following: Cold Storage, High Performance Storage and Virtual Machine Storage. The purpose of the survey is to give an overview of commercial distributed file systems and a deeper study of open source codes distributed file systems in order to find the most optimal solution for these use cases. Within the study, previous works concerning performance, data protection and costs were an-alyzed and compared in means to find different functionalities (snapshotting, multi-tenancy, data duplication and data replication) which distinguish modern distributed file systems. Both commercial and open distributed file systems were examined. A cost estimation for commercial and open distrib-uted file systems were made in means to find out the profitability for these two types of distributed file systems.After comparing and analyzing previous works, it was clear that the open source distributed file sys-tem Ceph was proper as a solution in accordance to the objectives that were set for High Performance Storage and Virtual Machine Storage. The cost estimation showed that it was more profitable to im-plement an open distributed file system. This study can be used as guidance to choose between different distributed file systems.