Самодел 2 (1114717), страница 19

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 19)

текущий каталог

Дерево: его узлы составляют каталоги, листья – файлы или пустые каталоги. Эта система сейчас наиболее распространена. Суть – такая организация наименования: мы можем использовать сокращённый путь от какого-то каталога до конкретного файла – это также основное достоинство такой системы. Можно также использовать понятие «текущий каталог».

В иерархической ФС используется домашний каталог (на него настроена система при регистрации) и текущий каталог.

Подходы в практической реализации файловой системы

Структура «системного» диска

3
блока:

Блок физического «HDD»-> Блок виртуального «HDD»

Блок файловой системы

Блок файла

Модели реализации файлов

1.

Непрерывные файлы:

NAME₁ NAME₂ NAME₃ NAME₄ NAME₅

Самая эффективная и простая реализация. Файлы располагаются в подрадидущих блоках.

Достоинства:

Простота реализации

Высокая производительность

Недостатки:

Фрагментация свободного пространства (прямая и косвенная)

Увеличение размера существующего файла (при увеличении размера надо либо переносить файл в другое место, либо передвигать все файлы, стоящие после него, что крайне неудобно)

Эта система актуальна и проста.

2. Файлы, имеющие организацию связанного списка.

N
AME:

А₁ А₂ А₃ А_к

{А_i} - множество блоков файловой системы в которых размещены блоки файла Name. В каждом блоке есть ссылка не сладующий блок, есть и своя служебная информация.

Достоинства:

Отсутствие фрагментации свободного пространства ( за исключением блочной фрагментации )

Простота реализации

Эффективный последовательный доступ

Недостатки:

Сложность (неэффективность) организации прямого доступа

Фрагментация файла по диску (значит, много механических движений головки)

Наличие ссылки в блоке файла (ситуации чтения 2-х блоков при необходимости чтения данных объемом один блок).

3.Таблица размещения файловой системы

начальный блок файла Name

начальный блок файла Name

Н омера блоков ФС

Для всей ФС создаётся таблица, i-я строка которой содержит информацию об i-м блоке. Размер таблицы равен количеству блоков ФС. Также имеется каталог, в котором перечислены имена файлов, где с каждым файлом, связан номер строки в FAT, где хранится i-й блок этого файла. А в строке таблицы находятся ссылки на следующие блоки файла – значит, имеется список блоков файла, блоки чистые. Возможна оптимизация прямого доступы: 1. вся таблица находится в памяти. 2. можно при открытии файла получить список блоков. В любом случае нужно хотя бы часть таблицы хранить в памяти, следовательно, возникает проблема в памяти. Организация списковая – она не очень эффективна. То есть:

Достоинства:

возможность использования всего блока для хранения данных файла

оптимизация прямого доступа (при полном или частичном размещении таблицы в ОЗУ)

Недостатки:

желательно размещение всей таблицы в ОЗУ (проблема размера, например для 60 Gb раздела и блоков размером 1Kb потребуется 60 000 000*4b = 240 Mb).

4. Индексные узлы (дескрипторы)

Name

Индексный узел (дескриптор)– системная структура данных, содержащая информацию о размещении блоков конкретного файла в файловой системе.

Эту модель чаще всего используют в современных системах.

Достоинства:

нет необходимости в размещении в ОЗУ информации всей FAT о все файлах системы, в памяти размещаются атрибуты, связанные только с открытыми файлами.

Недостатки:

размер файла и размер индексного узла (в общем случае прийти к размерам таблицы размещения). Решение:

– ограничение размера файла

– иерархическая организация индексных узлов

Модели организации каталогов

1. О рганизация простейшего каталога. Записи каталога

фиксированного размера, содержат имя файла и все его

атрибуты.

2. Каталог содержит имя файла

и ссылку на системную

структуры данных в которой

Размещены атрибуты файла.

Размер атрибутов может варьироваться.

Проблема – длинные имена файлов.

Организация (решение):

Организация списочной структуры. Файла с длинными именами будут иметь фиксированное поле, в котором будет содержать начало имени, а в атрибутах может быть указано, что имя длинное. Если это так, то либо остальное хранится в атрибутах, лиюо в специальной строке каталога.

Взаимнооднозначное соответствие: имя файла – содержимое файла

В общем случае между ними (именем и содержимым файла) нет взаимно-однозначного соответствия. Может быть, что для одной и той же организации может встречаться 2 разных файла с одним именем, которые могут находится в разных местах ФС. Этим разрушается древообразная структура ФС.

Модели организации (UNIX):

1. Содержимому любого файла соответствует единственное имя файла.

Примеры:

1. С
   одержимому файла может соответствовать два и более имен файла.

Если есть 2 и более имени, но они не симметричны. Т.е. есть соответствие специальным файлам – файлам-ссылкам. И если сам файл убить, то символические ссылки остаются в подвешенном состоянии.

Координация использования пространства внешней памяти

Проблема – размер блока файловой системы.

«Большой блок» :

- эффективность обмена

- существенная внутренняя фрагментация

( не эффективное использование пространства ВП)

«Маленький блок» :

- эффективное использование пространства ВП

- фрагментация данных файла по диску

Проблема – определение оптимального размера блока.

Учет свободных блоков файловой системы

Может быть много моделей.

1.Связный список свободных блоков.

Если этот список находится в специальной области, то это неудобно, т.к. отнимает много пространства.

Для HDD 16 Gb список свободных блоков состоит из 16794 блоков.

Пример:

Размер блока 1 Кб. 1 блок = 256 х 4 б. 255 номеров свободных блоков. 1 ссылка на следующий блок.

При использовании связного списка свободных блоков в ОЗУ размещается первый блок списка.

2. Список размещается не в пространстве блоков памяти.

Тогда по мере использования элементы списка будут освобождаться и могут быть использованы для файлов.

3 . Использование битового массива

Состояние любого блока определяется

содержимым бита с номером каждого блока.

Если блок свободен, бит равен 1, занят – 0.

Пример:

Для HDD 16 Gb потребуется 2048 блоков для хранения битового массива

4. Квотирование пространства файловой системы

Учет количества файлов и их размеров у которых атрибут владельца соответствует конкретному пользователю.

Рассмотрим ФС как совокупность ресурсов – типы ресурсов:

1. простронство ФС

2. имя файла

Количество служебной информации лимитировано – значит, надо ввести ограничение на число файлов. Предполагаемые средства в ФС:

1. Ж есткие лимиты – не превышаются никогда. Суть: для некотоой группы пользователей определен лимит на использование того или иного ресурса. Если пользователь пытается превзойти лимит, то операция обращения блокируется.

2. Гибкие квоты – можно превышать, но после этого «включается обратный счетчик» предупреждений. Пока счетчик ¹ 0 при каждой регистрации пользователя в системе от получает предупреждение, если счетчик = 0, пользователь блокируется.

Проблема: может быть ошибка в программме – надо использовать комбинацию жёстких и гибких лимитов.

Надежность файловой системы

Резервное копирование

• Потеря информации в результате аппаратного или программного сбоя.

• Случайное удаление файлов.

Системная организация работы должна быть такой, что при любом обстоятельстве гибель информации должна быть минимальной. Этого можно достичь:

1. резервным копированием

2. наличие в системе данной ФС некоторой избыточности информации, которая позволит восстановить разрушенную или утерянную информацию.

Но это дополнительная нагрузка. К тому же, копирование не может происходить постоянно, должен быть определён промежуток времени, пока файлы не копируются. Система данных может «помочь» со временем, но в случае физической гибели устройства не поможет.

=>

Резервное копирование (архивирование):

•Копируются не все файлы файловой системы (избирательность архивирования по типам файлов). При современных объёмах данных копировать всё очень долго и трудоёмко – значит, надо разумно минимизировать работу. Решение: копии создавать избирательно. Не нужно копировать системные данные (дескрипторы и т.п.), исполняемые файлы, может быть, и объектные файлы. Можно и сузить эту область.

• Инкрементное архивирование (резервное копирование) (второй вариант) – единожды создается «полная» копия (master cоpy), все последующие включают только обновленные файлы. Но этот метод очень чувствителен к потере информации.

• Использование компрессии при архивировании (риск потери всего архива из-за ошибки в чтении/записи сжатых данных);

• Проблема архивирования «на ходу» (во время копирования происходят изменения файлов, создание, удаление каталогов и т.д.)

• Распределенное хранение резервних копий.

Проблема: почти все машины работают круглосуточно, т.е. нет промежутка времени, когда можно провести резервное копирование – значит, копия должна создаваться «на лету». Проблем много: какие файлы можно копировать, какие нет – надо также учитывать кэш. Плюс надо создавать копии резервных архивов. Проблема – обработка плохи блоков – копировать 1 в 1 неудобно – значит, можно осуществлять логическое копирование – по файлам.

Стратегии архивирования:

•

Физическая архивация

•«один в один»;

Характеристики

Список файлов лекций