Самодел 1 (1114716), страница 19
Текст из файла (страница 19)
Индексный дескриптор (ИД) – описатель файла, содержит все необходимые для работы с файлом служебные атрибуты.
Через ИД осуществляется доступ к содержимому файлов. Любое имя файла в системе ассоциировано с единственным ИД, но это соответствие неоднозначно. Т.е. ИД может соответствовать произвольное количество имен.
Структура индексного дескриптора:
•тип файла, права, атрибуты выполнения (если = 0, то ИД свободен);
•число имен, которые ассоциированы с данным ИД;
•идентификаторы владельца-пользователя, владельца-группы;
•размер файла в байтах;
•время последнего доступа к файлу;
•время последней модификации содержимого файла;
•время последней модификации ИД (за исключением времени доступа и времени модификации файла)
•массив номеров блоков файла.
Адресация блоков файла
Для простоты изложения будем считать, что размер блока равен 512 байт.
Размещение данных файла задается списком его блоков.
Это снимает проблемы непрерывных файловых систем, т.е. систем, где блоки файла располагаются последовательно. Таким образом реально блоки файла могут быть разбросаны по диску, но логически они образуют цепочку, содержащую весь набор данных.
Ключом, задающим подобное расположение служит массив номеров блоков файла, содержащий список из 13 номеров блоков на диске, хранящихся в ИД.
Первые десять указывают на десять блоков некоторого файла.
Если файл занимает более 10 блоков, то 11 элемент указывает на косвенный блок, содержащий до 128 адресов дополнительных блоков файла (это еще 70656 байт).
Большие файлы используют 12-ый элемент, который указывает на блок, содержащий 128 указателей на блоки, каждый из которых содержит по 128 адресов блоков файла.
Еще в больших файлах аналогично используется 13 элемент.
Трехкратная косвенная адресация позволяет создавать файлы длиной (10+128+128*128+128*128*128)*512 байт.
Таким образом,
если файл меньше 512 байт, то необходимо одно обращение к диску,
если длина файла находится в пределах 512-70565 байт, то - два и так далее.
Приведенный способ адресации позволяет иметь прямой и быстрый доступ к файлам. Эта возможность также усиливается кэшированием диска, позволяющим хранить в памяти наиболее используемые блоки.
При открытии файла соответствующий ИД считывается в память и системе становятся доступны все номера блоков данного файла.
Для одного и того же файла, открываемого несколько раз, в памяти находится только один ИД.
Система фиксирует число открытий данного файла и, когда этот счетчик обнуляется, резидентный образ ИД переписывается на диск. Если при этом изменений в файле не было и не модифицировался ИД, то запись не выполняется.
Указанные особенности существенно влияют на эффективность файловой системы.
Файл каталог
. Файл каталог для ФС System V представляет собой таблицу, каждая запись которой состоит из 16 байтов. Первые 2 байта – это номер индексного дескриптора. Последующие 14 байтов – это поле для имени файла. Соответственно имеется предопределенные записи в этих полях – это первые две строчки. 1-я строчка – это ссылка на самого себя, т.е. в этой строчке находится имя «.» (точка) и номер индексного этого файла каталога. Следующая запись – это ссылка на родительский каталог, соответственно в нем имеется номер индексного дескриптора и имя «..» (две точки).Содержимое файла – таблица. 1-е поле – это номер индексного дескриптора (ИД), которому соответствует имя Name из второго поля.
Размеры полей в общем случае могут быть различные.
Например размер поля ИД – 2 байта (ограничение числа ИД в файловой системе 65535), размер поля Name – 14 байт (соответственно ограничение на длину имени).
В Unix две первые строки любого каталога имеют фиксированное содержание: имя «•» - ссылка на самого себя, имя «••» - ссылка на родительский каталог.
Видно, что при такой реализации имя файла “отделено” от других его атрибутов. Это позволяет, в частности, один и тот же файл внести в несколько каталогов. При этом, как отмечалось выше, данный файл может иметь разные имена в разных каталогах, но ссылаться они будут на один и тот же ИД, который является ключом для доступа к данным файла. При обсуждении понятия ИД говорилось, что каждая новая ссылка к ИД отмечается в специальном поле. Рассмотрим пример, иллюстрирующий связь файлов с каталогами.
Установление связей
Древовидность файловой системы Unix нарушается возможностью установления ссылок на одни и те же индексные дескрипторы из различных каталогов. Это может быть достигнуто за счет использования средств установления дополнительных связей.
Существует две разновидности этой операции.
Жесткая связь -. с одним и тем же индексным дескриптором будет ассоциироваться два или более имени, размещенных в произвольных точках ФС. При этом каждое из этих имен равноценно.
Для этого используется команда: ln …dir1/name1 …dir2/name2 – (дли индексного дескриптора, с которым ассоциировано имя name1 добавляется еще одно имя – name2).
Все имена, ассоциированные таким образом с индексным дескриптором равноправны.
При этом увеличивается значение поля индексного дескриптора число имен, которые ассоциированы с данным ИД.
Нельзя устанавливать жесткую связь для файлов-каталогов.
Установление символической связи - косвенная адресация на существующее имя файла.
В ФС можно создать специальный файл ссылку, содержимое которого размещается в индексном дескрипторе этого файла. Этим содержимым является текстовая строка, указывающая полное имя того файла, с которым нужно ассоциировать новое имя (имя файла-ссылки). Т.е. если name 1 и name 2 - это абсолютно равноправные файлы, то name 3 – это текстовая (символьная ссылка). Для name 3 создается свой индексный дескриптор и через него организуется ссылка на файл name 1, при этом уже в индексном дескрипторе файла name 1 никакой информации о дополнительных ссылках на этот файл нет. Т.е. здесь уже некоторая асимметричная модель множественного именования содержимого файла. Если будет нужно удалить файл name 1, то система позволит это сделать, потому что нигде в информации, связанной с этим файлом, не указывается, что на него есть текстовая ссылка. И соответственно, когда после удаления этого файла произойдет обращение по ссылке /dir1/name1, то уже возникнут какие-то проблемы. Следует помнить, что не на любой файл можно установить ссылку.
Для этих целей используется команда: ln –s …dir1/name1 …dir2/name3 – в результате образуется специальный файл - ссылка.
Достоинства ФС модели версии System V
1)Оптимизация в работе со списками номеров свободных индексных дескрипторов и блоков.
2)Организация косвенной адресации блоков файлов, позволяющая использовать эффективный доступ к значительному количеству блоков файла.
Недостатки ФС модели версии System V
1)Концентрация важной информации в суперблоке - ключевая информация сконцентрирована в суперблоке файловой системы, физическая потеря содержимого суперблока может приводит к значительным проблемам, касающимся целостности файловой системы.
2)Проблема надежности (много ссылочных структур, возможна потеря данных при сбоях).
3)Фрагментация файла по диску – т.е. при достаточно больших размерах файла его блоки могут произвольным образом размещаться на физическом МД? Что может приводить к выполнению значительного числа механических операций перемещения головок устройства при чтении/записи данных файла.
4)Организация каталога накладывает ограничения на возможную длину имени файла (14 символов).
Модель версии FFS BSD
В Unix 4.2 BSD разработана модель организации файловой системы, которая получила название Fast File System - FFS (быстрая файловая система).
Основной идеей данной модели файловой системы является кластеризация дискового пространства файловой системы, c целью минимизации времени чтения/записи файла, а также уменьшения объёма не иcпользуемого пространства внутри выделенных блоков.
Суть кластеризации заключается в следующем. Дисковое пространство, также, как и в модели s5fs имеет суперблок в котором размещена ключевая информация файловой системы (структура суперблоков s5fs и ffs, в общем случае, логически идентична), далее, дисковое пространство разделено на области одинакового размера, называемые группами цилиндров. Далее, стратегия функционирования файловой системы такова, что она старается разместить содержимое файлов (блоки файлов) в пределах одной группы цилиндров, при этом стараясь располагать файлы в той же группе цилиндров, что и каталог в котором они расположены.
Группа цилиндров:
- копия суперблока
- информация о свободных блоках (битовый массив) и о свободных индексных дескрипторах
- массив индексных дескрипторов (ИД)
- блоки файлов
Стратегии размещения
1)Новый каталог помещается в группу цилиндров, число свободных индексных дескрипторов в которой больше среднего значения во всей файловой системе в данный момент времени, а также имеющей минимальное число дескрипторов каталогов в себе;
2)для обеспечения равномерности использования блоков данных файл разбивается на несколько частей, при этом первая часть файла располагается в той же группе цилиндров, что и его дескриптор, при размещении последующих частей используется группа цилиндров, в которой число свободных блоков превышает среднее значение. Длина первой части выбирается таким образом, чтобы она адресовалось непосредственно индексным дескриптором (т.е. не «косвенно»), остальные части разбиваются фиксированным образом, например по 1 мегабайту;
3)последовательные блоки файлов размещаются исходя из оптимизации физического доступа (см. ниже)
Dt – технологический промежуток времени, который затрачивает система на передачу и прием устройством МД команды на чтение очередного блока. За это время диск проворачивается и головки обмена «пропускают» начало очередного блока, поэтому если мы будем читать следующий блок, то головка будет вынуждена ожидать полного поворота диска на начало блока. В связи с этим эффективнее читать не последовательные блоки (в этом случае нужно ожидать полного поворота диска), а блоки, размещенные на диске через один, два... (смещение определяется поворотом диска за время Dt).
Внутренняя организация блоков
| Блоки | 0 | 1 | … | N | |||||||||
| Фрагменты | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | … | |||||
| Маска | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | |||||
Обмен происходит блоками. Блоки могут быть достаточно большого размера (до 64 Кб). В системе может быть принято разбиение блока на равные фрагменты (на 2, 4, 8). То есть все пространство разделяется на «маленькие блоки» - фрагменты. Фрагменты группируются по 2, 4 или 8 в блоки (т.е. если фрагмент содержит 512 байт, то блок может быть размера 1024, 2048, 4096).
При этом блоком в этой системе может называться только «выровненный» до размера кратности набор фрагментов. Т.е. при кратности 4 (см. рисунок выше), фрагменты 0 – 3 – входят в один блок, а фрагменты 1 – 4 нет.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
