В. Столлингс - Операционные системы (1114679), страница 121
Текст из файла (страница 121)
Само собой, эти задачи тесно связаны между собой. Другими словами, метод, используемый при размеще- Часть Ь. Операции ввода-вьгвода и 4жМьв нии файла, может оказывать влияние на метод управления свободным про странством. Этот раздел мы начнем с описания различных способов размещения файла на диске.
После этого мы рассмотрим вопрос управления свободным пространст вом, а в завершение обсудим вопросы надежности. При размещении Файлов возникает ряд вопросов. 1. Необходимо ли сразу выделять файлу максимальное пространство при его созданиию 2. Для Файла отводится пространство в виде одного или нескольких непрерывных единиц„которые мы будем называть порциями. Размер такой порции может варьироваться от одного блока до целого Файла. Какой размер порции следует использовать при размещении файла? 3. Какой тип структур данных или таблиц используется для учета порций Файла7 Такая таблица обычно называется таблицей размещения файлов (Ие а11оса11оп ФаЫе — РАТ).
Теперь рассмотрим эти вопросы подробнее. Предварительное и динамическое размещение Стратегия предварительного размещения Файла при запросе на его согздание требует, чтобы заранее был известен максимальный размер Файла. В ряде случаев, таких, как компиляция программ, получение Файлов сводных данных или пересылка Файла из другой системы по сети, эта величина ЙО- жет быть надежно оценена. Однако для большинства приложений такая. оценка оказывается сложной, а то и попросту невозможной. В подобных случаях пользователям и разработчикам прикладных программ приходится преувеличивать оцениваемый размер файла, чтобы не оказаться в ситуации, когда заказанного размера будет недостаточно. Очевидно, что такая стратегия приводит к перерасходу дискового пространства, и предпочтительнее использовать динамическое размещение, при котором выделение пространства под порции Файлов происходит по мере необходимости.
Размер порции Другой вопрос касается размера порции, выделяемой файлу. Один предельный случай — выделение порции, достаточно большой для размещения всего файла. другой предельный случай — распределение пространства иа диске происходит по одному блоку. При выборе размера порции требуется компромисс между эффективностью работы с одним файлом и общей эффек тивностью системы. При анализе альтернативных вариантов рассматриваются следующие соображения [ЪЧ1ЕВ87). 1. Непрерывность пространства увеличивает производительность, в частности при выполнении операций типа Выбрать Следующую, а особенно транзакций, выполняемых в транзакционно-ориентированной операционной системе. Непрерывный Необходимо Цепочечпый Возможно Ипдексироваивый Возможно Предварительное размещение Фиксироваппый или переменный размер порции Переменный Фиксироваия ые блоки Фиксированные Переменный блоки Размер порции Частота размещения Время размещения Большой Малый Малый Высокая Средний Низкая Одинарное размещение Среднее От низкой до высокой Длительное Одна запись Короткое Большой Среднее Средний Размер таблицы размещения файла Одна запись 2.
Наличие большого количества маленьких порций увеличивает размер таблиц, необходимых для управления информацией о размещении. З. Наличие порций фиксированного размера (например, блоков) упрощает перераспределение пространства. 4. Наличие порций переменной длины или малого размера минимизирует распределенное, но неиспользуемое пространство. Естественно, что эти условия взаимосвязаны и должны рассматриваться гомес месте. В итоге мы получаем два основных варианта.
° Большие непрерывные порции переменной длины. Обеспечивают лучшую производительность. Переменный размер помогает избежать наличия неиспользуемых участков, а таблицы размещения файлов имеют небольшой размер. Однако при этом трудно организовать повторное использование дискового пространства. в Блоки. Небольшие порции Фиксированного размера обеспечивают большую гибкость. При этом могут потребоваться таблицы, имеющие больший размер или сложную структуру.
Непрерывность отсутствует, а блоки для файла выделяются по необходимости. Любой из вариантов совместим как с предварительным размещением, так и с динамическим При использовании первого варианта файл размещается предварительно, как одна непрерывная группа блоков. Необходимость в таблице размещения Файлов отпадает. Нужно лишь указать на первый блок и количество размещаемых блоков.
При выборе блочной структуры все необходимые порции размещаются одновременно. Это означает, что РАТ Файла имеет фиксированный размер. Используя порции переменного размера, придется иметь дело с фрагментацией свободного пространства. Этот вопрос был затронут при рассмотрении распределения основной памяти в главе 7, "Управление памятью". Возможны следующие стратегии распределения. в Первый подходящий. Выбор первой неиспользуемой непрерывной группы блоков подходящего размера из списка свободных блоков.
Наилучший подходящий. Выбор наименьшей неиспользуемой группы, размер которой является достаточным. в Ближайший подходящий. Выбор неиспользуемой группы подходящего размера, которая ближе всех расположена к последнему размещенному Файлу для увеличения локализации. Какая же из приведенных стратегий лучше7 Сложность моделирования этих стратегий заключается в том, что необходимо учитывать множество факторов, таких, как типы файлов, схемы доступа к ним, степень многозадачности, кэширование диска, дисковое планирование и другие. Методы размещения файлов Рассмотрев вопросы предварительного и динамического размещения Файлов, мы можем провести сравнительный анализ различных методов размещения Файлов.
Наиболее широко используются три метода: непрерывный, пясть 5. Оаммщйа:знода-)вывода и Файлы цепочечный и индексированный. В табл. 12.3 приведены некоторые хар ристики каждого метода Таблица 12.3. Методы размещения файлов При непрерывном размещении создаваемому файлу выделяется отдельное непрерывное множество блоков (рис. 12.7). Таким образом, это стратегия предварительного размещения с порциями переменного размера. Для каждого Файла таблице размещения необходим только один элемент, определяющий начальный блок и длину Файла. Непрерывное размещение является наилучшим с точки зрения индивидуального файла последовательного доступа.
Для повышения производительности ввода-вывода при последовательной обработке одновременно может обрабатываться большое количество блоков. Выборка одиночного блока осуществляется очень просто. Например, если Файл начинается с блока Ь, а искомый блок — (-й, то его местоположение на внешнем запоминающем устройстве определяется как Ь+~'-1. Непрерывное размещение файла вызывает некоторые проблемы. Так, появляется внешняя Фрагментация, что усложняет поиск непрерывных блоков подходящего раз мера. Время от времени возникает потребность в выполнении упаковки для освобождения необходимого пространства на диске (рис. 12.8). Кроме того, как уже упоминалось, при предварительном размещении в момент создания Файла следует объявлять его размер.
Таблица размещения фа$асв Таблица размещения файлов Рис. 12.9. Цепочечмое размещение файлов Рис. 12.7. Непрерывмое раамещемие файлов Таблица размещения фа Мов Ррпвза 13* -,'Управ,6йниа ф~фдффь1 Рис. 12.8. Непрерыемое размещение файлов (после уплотмемил) Часть 5. Опй)рации мюдФ-аызода к файлы Как противоположность непрерывному размещению разработан мета чечного размещения файла (рис. 12.9). Обычно размещение выполняется ному блоку. Каждый блок содержит указатель на следующий блок в цеп этой схеме таблице размещения файлов необходим только один элемент ждого файла, указывающий начальный блок и длину Файла.
Несмотря на в этой схеме возможно использование предварительного распределения все же обычно проще выделять блоки для файла при необходимости. Выб ков происходит очень просто — в цепочку может быть добавлен любой ный блок. Заботиться о внешней Фрагментации при этом не надо, пос блоки выделяются по одному. Такой тип Физической организации лучш подходит для файлов последовательного доступа, обработка данных в к выполняется последовательно. Для выбора отдельного блока файла необ отследить всю цепочку до достижения искомого блока. Приведенная цепочечная методика имеет одну особенность — к ней н ним принцип локализации. Поэтому при необходимости одновременной загрузки'нескольких блоков файла (довольно обычная операция при последовательной обработке) требуется серия обращений к различным участкам диска.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
