Материал: Лекции_ОС

Может возникнуть проблема, если владелец файла удалит его (и i-узел тоже), то указатель, каталога содержащего ссылку, будет указывать на не существующий i-узел. Потом может появиться i-узел с тем же номером, а значит, ссылка будет указывать на не существующий файл.

Поэтому в этом случае при удалении файла i-узел лучше не удалять.

Файл будет удален только после того, как счетчик будет равен 0.

Иллюстрация проблемы, которая может возникнуть

12.4.2 Символьные ссылки

Удаление файла не влияет на ссылку, просто по ссылке будет не возможно найти файл (путь будет не верен).

Удаление ссылки тоже никак не скажется на файле.

Но возникают накладные расходы, чтобы получить доступ к i-узлу, должны быть проделаны следующие шаги:

Прочитать файл-ссылку (содержащий путь)
Пройти по всему этому путь, открывая каталог за каталогом

12.5 Организация дискового пространства

12.5.1 Размер блока

Если принято решение хранить файл в блоках, то возникает вопрос о размере этих блоков.

Есть две крайности:

Большие блоки - например, 1Мбайт, то файл даже 1 байт займет целый блок в 1Мбайт.
Маленькие блоки - чтение файла состоящего из большого числа блоков будет медленным.

Скорости чтения/записи и эффективность использования диска, в системе с файла одинакового размера 2 Кбайта.

В UNIX системах размер блока фиксирован, и, как правило, равен от 1Кбайта до 4Кбайт.

В MS-DOS размер блока может быть от 512 до 32 Кбайт в зависимости от размера диска, поэтому FAT16 использовать на дисках больше 500 Мбайт не эффективно.

В NTFS размер блока фиксирован (от 512байт до 64 Кбайт), как правило, равен примерно 2Кбайтам (от 512байт до 64 Кбайт).

12.5.2 Учет свободных блоков

Основные два способа учета свободных блоков :

Связной список блоков диска, в каждом блоке содержится номеров свободных блоков столько, сколько вмешается в блок. Часто для списка резервируется нужное число блоков в начале диска. Недостатки: - Требует больше места на диске, если номер блока 32-разрядный, требуется 32бита для номера - Излишние операции ввода/вывода, т.к. в памяти не хранятся все блоки, а, например, только один блок
Битовый массив (бит-карта) - для каждого блока требуется один бит.

Основные два способа учета свободных блоков

12.5.3 Дисковые квоты

Чтобы ограничить пользователя, существует механизм квот.

Два вида лимитов:

Жесткие - превышены быть не могут

Гибкие - могут быть превышены, но при выходе пользователь должен удалить лишние файлы. Если он не удалил, то при следующем входе получит предупреждение, после получения нескольких предупреждений он блокируется.

Наиболее распространенные квоты:

Объем использования диска
Количество файлов
Количество открытых файлов

12.6 Надежность файловой системы

12.6.1 Резервное копирование

Случаи, для которых необходимо резервное копирование:

Аварийные ситуации, приводящие к потере данных на диске
Случайное удаление или программная порча файлов

Основные принципы создания резервных копий:

Создавать несколько копий - ежедневные, еженедельные, ежемесячные, ежеквартальные.
Как правило, необходимо сохранять не весь диск, а толь выборочные каталоги.
Применять инкрементные резервные копии - сохраняются только измененные файлы
Сжимать резервные копии для экономии места
Фиксировать систему при создании резервной копии, чтобы вовремя резервирования система не менялась.
Хранить резервные копии в защищенном месте, не доступном для посторонних.

Существует две стратегии:

Физическая архивация - поблочное копирование диска (копируются блоки, а не файлы) Недостатки: - копирование пустых блоков - проблемы с дефектными блоками - не возможно применять инкрементное копирование - не возможно копировать отдельные каталоги и файлы Преимущества: - высокая скорость копирования - простота реализации
Логическая архивация - работает с файлами и каталогами. Применяется чаще физической.

12.6.2 Непротиворечивость файловой системы

Если в системе произойдет сбой, прежде чем модифицированный блок будет записан, файловая система может попасть в противоречивое состояние. Особенно если это блок i-узла, каталога или списка свободных блоков.

В большинстве файловых систем есть специальная программа, проверяющая непротиворечивость системы.

В UNIX - fsck.

В Windows - scandisk.

Если произошел сбой, то во время загрузки они проверяют файловую систему (если файловая система журналируемая, такая проверка не требуется).

Журналируемая файловая система - операции выполняются в виде транзакций, если транзакция не завершена, то во время загрузки происходит откат в системе назад.

Два типа проверки на непротиворечивость системы:

проверка блоков - проверяется дублирование блоков в файле или в списке свободных блоков. Потом проверяется, нет ли блока файла, который еще присутствует в списке свободных блоков. Если блока нет в занятых и в незанятых, то блок считается не достающем (уменьшается место на диске), такие блоки добавляются к свободным. Также блок может оказаться в двух файлах.

проверка файлов - в первую очередь проверяется каталоговая структура. Файл может оказаться; либо в нескольких каталогах, либо не в одном каталоге (уменьшается место на диске).

12.7 Производительность файловой системы

Так как дисковая память достаточно медленная. Приходится использовать методы повышающие производительность.

12.7.1 Кэширование

Блочный кэш (буферный кэш) - набор блоков хранящиеся в памяти, но логически принадлежащие диску.

Перехватываются все запросы чтения к диску, и проверяется наличие требуемых блоков в кэше.

Ситуация схожа со страничной организацией памяти, можно применять те же алгоритмы.

Нужно чтобы измененные блоки периодически записывались на диск.

В UNIX это выполняет демон update (вызывая системный вызов sync).

В MS-DOS модифицированные блоки сразу записываются на диск (сквозное кэширование).

12.7.2 Опережающее чтение блока

Если файлы считываются последовательно, и когда получен к-блок, можно считать блок к+1 (если его нет в памяти). Что увеличивает быстродействие.

12.7.3 Снижение времени перемещения блока головок

Если записывать, наиболее часто запрашиваемые файлы, рядом (соседние сектора или дорожки), то перемещение головок будет меньше

В случае использования i-узлов если они расположены в начале диска, то быстродействие будет уменьшено, т.к. сначала головка считает i-узел (в начале диска), а потом будет считывать данные (где-то на диске). Если располагать i-узлы поближе к данным, то можно увеличить скорость доступа.

12.8 Файловые системы с журнальной структурой LFS

LFS (Log-structured File System) - файловая система с журнальной (не путать с журналируемой файловой системой) структурой.

Система призвана увеличить скорость записи, при большом количестве мелких записях. Т.к. мелкие записи разбросаны по диску, скорость резко падает. Поэтому в этой системе все записи производятся в одном месте "сектором" (в конце журнала).

Лекция 13

Примеры файловых систем. CD-ROM (ISO 9660, UDF), CP/M, FAT16, FAT32, NTFS

13.1 Файловой системы CD-дисков

13.1.1 Файловая система ISO 9660

Стандарт принят в 1988 г.

По стандарту диски могут быть разбиты на логические разделы, но мы будем рассматривать диски с одним разделом.

Как вы знаете из предыдущих лекций: блоки записываются последовательно; по спирали; сектора по 2352 байта.

Порядок записи информации:

Каждый CD-ROM начинается с 16 блоков (неопределенных ISO 9660), эта область может быть использована для размещения загрузчика ОС или для других целей.
Дальше один блок основного описателя тома - хранит общую информацию о CD-ROM, в нее входит: - идентификатор системы (32байта) - идентификатор тома (32байта) - идентификатор издателя (128байт) - идентификатор лица, подготовившего данные (128байт) - имена трех файлов, которые могут содержать краткий обзор, авторские права и библиографическая информация. - ключевые слова: размер логического блока (как правило 2048, но могут быть 4096, 8192 и т.д.); количество блоков; дата создания; дата окончания срока службы диска. - описатель корневого каталога (номер блока содержащего каталог).
Могут быть дополнительные описатели тома, подобные основному.

Каталоговая запись стандарта ISO 9660.

Расположение файла - номер начального блока, т.к. блоки располагаются последовательно.

L - длина имени файла в байтах

Имя файла - 8 символов, 3 символа расширения (из-за совместимости с MS-DOS). Имя файла может встречаться несколько раз, но с разными номерами версий.

Sys - поле System use (используется различными ОС для своих расширений )

Порядок каталоговых записей:

Описатель самого каталога (аналог ".")
Ссылка на родительский каталог (аналог "..")
Остальные записи (записи файлов) в алфавитном порядке

Количество каталоговых записей не ограничено, но ограничено количество вложенности каталогов - 8.

В стандарте ISO 9660 определены три уровня ограничений:

- имена файлов = 8-3 - имена каталогов 8 символов, каталоги без расширений - глубина вложенности каталогов ограничена восемью - файлы должны быть непрерывными
имена файлов и каталогов до 31 символа
- имена файлов и каталогов до 31 символа - файлы могут быть не непрерывными, состоять из разделов

Источник: https://files.student-it.ru/previewfile/284616

Смотрите также:










2014 biblioonline ru