- •1.1.Классификация ос
- •Сообщения.
- •Int pipe(int *fildes)
- •Fifo (именованные каналы)
- •Int mknod(char *pathname, int mode, int dev);
- •2.1. Ms-dos. Распределение оперативной памяти (conversional memory, hma, ems, xms).
- •1) Основная память(conventional memory) dos.
- •3) Область высокой памяти (нма).
- •4) Расширенная память (xms).
- •5) Дополнительная память (ems)
- •2.2. Ос семейства unix. Сигналы.
- •3.1. Файловые системы fat и vfat.
- •3.2. Ос семейства unix. Управление вводом-выводом. Блочные, символьные и потоковые драйверы.
- •Системные вызовы для управления вводом/выводом
- •4.1. Сравнительные особенности ядер операционных систем Windows nt и os/2
- •4.2. Ос семейства unix. Потоки. Сокеты.
- •5.1. Ms-dos. Распределение оперативной памяти (conversional memory, hma, ems, xms).(2)
- •5.2. Ос семейства unix. Архитектура виртуальной файловой системы. Виртуальные индексные дескрипторы. Монтирование файловых систем.
- •6.1. Концепции ос семейства Novell NetWare. Nlm. Нити. Принципы организации передачи данных в ос NetWare
- •Структурная схема oc
- •Функциональная схема ос. Модули загрузки nlm
- •Диспетчеризация процессов (нитей)
- •6.2. Основные сетевые сервисы ос unix.
- •Общая организация X-Window
- •Клиентская и серверная части
- •Базовые библиотеки
- •7.1. Файловая система Novell NetWare. Поддержка дополнительных пространств имен. Сетевая файловая система
- •7.2. Ос семейства unix. Общий алгоритм работы планировщика.
- •8.1. Файловая система ntfs.
- •8.2. Управление памятью. Виртуальная память. Аппаратно-независимый уровень управления памятью. Swapping и paging.
- •Аппаратно-независимый уровень управления памятью
- •Страничное замещение основной памяти и swapping
- •9.1. Концепции Windows nt. Архитектура ядра nt, защищенные подсистемы (Win 32, Win 16, dos, os/2, posix).
- •9.2. Общие принципы разграничения доступа в ос семейства unix. Разграничения прав на доступ к файловой системе.
- •10.1. Ос семейства Microsoft Windows nt. Процессы и нити, планирование процессов и нитей.(13)
- •10.2. Ос семейства unix. Архитектура виртуальной файловой системы. Виртуальные индексные дескрипторы. Монтирование файловых систем.(5)
- •11.1. Файловая система ntfs.(8)
- •11.2. Ос семейства unix. Пользовательская и ядерная составляющая процессов. Жизненный цикл процесса.
- •Концепции Windows nt. Архитектура ядра nt, защищенные подсистемы (Win 32, Win 16, dos, os/2, posix).(9)
- •12.2. Файловая система s5fs. Суперблок. Индексные дескрипторы. Имена файлов. Недостатки и ограничения.
- •Суперблок
- •Имена файлов
- •Недостатки и ограничения
- •13.1. Ос семейства Microsoft Windows nt. Процессы и нити, планирование процессов и нитей.
- •13.2. Файловая система ffs. Структура каталога.
- •14.1. Ms-dos. Распределение оперативной памяти (conversional memory, hma, ems, xms).(2)
- •Разделяемая память (Shared Memory)
- •17.1. Ос Novell Netware. Атрибуты файлов. Разграничение доступа к файлам.
Имена файлов
Как мы уже видели, ни метаданные, ни тем более блоки хранения данных, не содержат имени файла. Имя файла хранится в файлах специального типа - каталогах. Такой подход позволяет любому файлу, т. е. фактическим данным, иметь теоретически неограниченное число имен (названий), в файловой системе. При этом несколько имен файлов будут соответствовать одним и тем же метаданным и данным и являться жесткими связями.
Каталог файловой системы s5fs представляет собой таблицу, каждый элемент которой имеет фиксированный размер в 16 байтов: 2 байта хранят номер индексного дескриптора файла, а 14 байтов - его имя. Это накладывает ограничение на число inode, которое не может превышать 65535. Также ограничена и длина имени файла: его максимальный размер - 14 символов. Структура каталога приведена на рис. 3.4.
Рис. 3.4 Каталог файловой системы s5fs.
Первые два элемента каталога адресуют сам каталог (текущий каталог) под именем "."и родительский каталог под именем "..".
При удалении имени файла из каталога (например, с помощью команды rm(1)), номер inode соответствующего элемента устанавливается равным 0. Ядро обычно не удаляет такие свободные элементы, поэтому размер каталога не уменьшается даже при удалении файлов. Это является потенциальной проблемой для каталогов, в которые временно было помещено большое количество файлов. После удаления большинства из них размер каталога останется достаточно большим, поскольку записи удаленных файлов будут по-прежнему существовать.
Недостатки и ограничения
Файловая систем s5fs привлекательна благодаря своей простоте. Однако обратной стороной медали является низкая надежность и производительность.
С точки зрения надежности слабым местом этой файловой системы является суперблок. Суперблок несет основную информацию о файловой системе в целом, и при его повреждении файловая система не может использоваться. Поскольку в файловой системе s5fs суперблок хранится в единственном варианте, вероятность возникновения ошибок достаточно велика.
Относительно низкая производительность связана с размещением компонентов файловой системы на диске. Метаданные файлов располагаются в начале файловой системы, а далее следуют блоки хранения данных. При работе с файлом, происходит обращение как к его метаданным, так и к дисковым блокам, содержащим его данные. Поскольку эти структуры данных могут быть значительно разнесены в дисковом пространстве, необходимость постоянного перемещения головки диска увеличивает время доступа и, как следствие, уменьшает производительность файловой системы в целом. К этому же эффекту приводит фрагментация файловой системы, поскольку отдельные блоки файла оказываются разбросанными по всему разделу диска.
Использование дискового пространства также не оптимально. Для увеличения производительности файловой системы более предпочтительным является использование блоков больших размеров. Это позволяет считывать большее количество данных за одну операцию ввода/вывода. Так, например, в UNIX SVR2 размер блока составлял 512 байтов, а в SVR3 - уже 1024 байтов. Однако поскольку блок может использоваться только одним файлом, увеличение размера блока приводит к увеличению неиспользуемого дискового пространства за счет частичного заполнения последнего блока файла. В среднем для каждого файла теряется половина блока.
Массив inode имеет фиксированный размер, задаваемый при создании файловой системы. Этот размер накладывает ограничение на максимальное число файлов, которые могут существовать в файловой системе. Расположение границы между метаданными файлов и их данными (блоками хранения данных) может оказаться неоптимальным, приводящим либо к нехватке inode, если файловая система хранит файлы небольшого размера, либо к нехватке дисковых блоков для хранения файлов большого размера. Поскольку динамически изменить эту границу невозможно, всегда останется неиспользованное дисковое пространство либо в массиве inode, либо в блоках хранения данных.
Наконец, ограничения, накладываемые на длину имени файла (14 символов) и общее максимальное число inode (65535), также являются слишком жесткими.
Все эти недостатки привели к разработке новой архитектуры файловой системы, которая появилась в версии 4.2BSD UNIX под названием Berkeley Fast File System, или FSS. В настоящее время эта файловая система более известна под именем UFS.