传统的分布式文件系统不能为机群系统提供严格的单一映象功能，而且由于不能适应计算技术的发展趋势，无法满足应用对机群系统的I／O性能、可扩展性和可用性的需求。曙光超级服务器是典型的机群系统，我们为其研制开发了可扩展的单一映象文件系统COSMOS，并称其原型系统为S2FS。本文主要描述了S2FS的设计、实现及评价。 首先，S2FS是一个全局文件系统，它通过实现位置透明性和严格的UNIX文件共享语义而保证了严格的单一系统映象。我们在不修改AIX操作系统源码的前提下，通过Vnode／VFS层核心扩充，实现了与其底层平台的无缝连接，保证了与UNIX应用程序的完全二进制兼容，验证了虚拟文件系统机制是实现这一目标的一种有效途径。 其次，为了提高S2FS系统的性能和可扩展性，本文对合作式缓存进行了研究和评价。在避免系统死锁的前提下，设计了基于目录的无效使能协议，并证明其保证了缓存一致性。为进一步提高系统性能，提出了双粒度缓存一致性协议，在此基础上设计了启发式缓存管理算法，通过模型分析证明其同目前常用的N-Chance算法相比有了进一步的性能改进。 最后，为了避免单一服务器瓶颈问题，我们为S2FS采用数据存储与元数据管理分开的策略，实现了分布式的数据存储和元数据管理功能。元数据管理服务器除了存储及维护系统元数据(如文件索引节点和超级块)外，还记录了数据缓存位置，并维护合作式缓存的一致性。在存储服务器一端，实现了网络磁盘存储分组功能及软件RAID1模型，底层存储基于可靠的JFS和异步I／O功能，提高了I／O带宽和存储的可用性。 虽然本文在保证系统单一映象和二进制兼容性的基础上，对适合于机群文件系统的可扩展性技术进行了研究，但由于应用对I／O的需求是永无止境的，且其I／O存取特征以及计算技术的发展趋势也在不断发生变化，这一切都为我们未来研制新型的分布式文件系统提出了更大的挑战。