1. Файловая система в ос unix ext2 (15) – 51

Файловая система – это способ организовывать расположение данных на носителе информации. Файлы расположены в каталогах. Каталоги – это древовидная система, которая представляет файловую систему в целом, но на отдельных носителях своя файловая система.

Том файловой системы – данные, которые располагаются на выделенном носителе информации и эти тома могут монтироваться или демонтироваться в единую файловую систему. Если рассматривать структурно файловую систему, то она выглядит примерно следующим образом:

Загрузочный блок

Суперблок

Блок индексного дескриптора inode

Информационный блок

Загрузочный блок используется для расположения стандартной информации ОС и имеет нулевой логический номер. Физически он не обязан располагаться на нулевом номере, но с точки зрения логики – ноль. Это аппаратно зависимая часть ОС и информация, которая записана в нем, тоже аппаратно зависима.

Суперблок содержит основную информацию о системе (полный размер файловой системы; число блоков, отведенных под индексные дескрипторы; даты создания и обновления; и другую служебную информацию).

Блоки индексных дескрипторов располагают индексные дескрипторы или информационные узлы, в которых хранится информация о файлах. Часть из них может быть занята, часть – свободна. Где-то еще храниться информация, какие из них заняты, а какие свободны (в некоторых случаях – в суперблоке, иногда выделяются отдельные области).

Информационные блоки, в них располагаются файлы (данные файлов). Имеется отдельное место, где храниться информация, что занято, что свободно.

Типы файловой системы:

1. s5fs. В такой файловой системе длина имен файлов занимает 14 байт, имеется ограничение на количество файлов. Она считается не надежной, т.к. в ней только одна копия суперблока;

2. ffs. Считается быстрой файловой системой, т.к. в нем осуществляется быстрый доступ к данным. В отличие от файловой системы s5fs, в ffs храниться несколько копий данных;

и др.

Также имеется ext – семейство файловых систем (ext2 или ext3, где ext3 – это журнальный вариант ext2). В данной теме как раз и будет рассмотрена вайловая система ext2.

В этой файловой системе разбивается на группы блоков:

Структура блока же такова (основные его составляющие):

Под понятием суперблок понимается и копия суперблока (а в нулевой группе блоков содержится основной суперблок).

ТДГ – таблица дескрипторов групп.

БКЗБ – битовая карта занятости блоков.

БКЗ inode – битовая карта занятости inode.

Таблица inode – таблица индексных дескрипторов (информационных ухлов).

ДГ – дескриптор группы. Он определяет распространение служебной информации, т.е. для своей группы.

АБКБ – адрес битов карты блоков.

АБК inode – адрес битов карты inode.

АТ – адрес таблицы inode.

В таблице индексных дескрипторов распространяются сами индексные дескрипторы (при чем используется сквозная нумерация), т.е. если в таблице inode группы блоков 0 последний индексный дескриптор был InX, то в таблице inode группы блоков 1 дескрипторы будут начинаться с In(X+1), In(X+2) и т.д. Индексные дескрипторы описывают каждый свой файл и представляют собой:

IB – Indirect Block (КС –косвенная ссылка)

DIB – Double IB (ДКС – двойная КС)

TIB – Triple IB (ТКС – тройная КС)

Такой подход позволяет обеспечивать быстрый доступ к небольшим файлам (адрес прямо указан), но чем сложнее файл, тем сложнее доступ.

Далее ГБ похожи на ГБ 0, но могут быть небольшие отличия. К примеру, некоторые группы блоков могут не содержать копию суперблока, а главная задача этих копий состоит в возможности восстановления суперблока.

Все раздела диска разбивается на блоки фиксированного размера, кратного размеру диска (1024, 2048, 4096). Размер блока указывается при создании файловой системы на разделе жесткого диска. Для уменьшения фрагментации и количества перемещения головок жесткого диска, при чтении большого массива информации блоки объединяются в группы.

Базовым понятием файловой системы является информационный узел (файловый дескриптор) – это специальная структура, которая содержит информацию об атрибутах и физическом расположении файлов. Физическое расположение файлов представляет собой последовательность абсолютных номеров блоков, которые и содержат данные файла.

Суперблок – основной элемент файловой системы. Он содержит следующую информацию:

1. общее число блоков и информационных узлов в файловой системе

2. число свободных блоков и информационных узлов в файловой системе

3. размер блока файловой системы

4. количество блоков и информационных узлов в группе

5. размер информационных узлов (inode)

6. идентификатор файловой системы

7. номер первого блока данных (фактический номер блока, где располагается суперблок)

- если размер блока равен 1024 байта, то номер первого блока равен 1;

- если размер блока больше 1024 байт, то номер первого блока – 0.

это следует из того, что первые 1024 байта резервные для загрузчика ОС, а главная копия суперблока располагается со смещением 1024 байта.

Ранние версии системы ext создавались копии суперблока в начале каждой группы блоков. В более современных системах они хранятся в 0, 1, 3, 5, 7, … группах.

Каждая группа содержит информацию о занятости блоков и inode в виде битовой карты. Битовая карта занятости блоков обычно располагается в первом блоке группы. Если группа содержит копию суперблока, битовая карта располагается во втором блоке группы. Размер битовой карты равен одному блоку. Каждый бит карты обозначает состояние блока. Если 1 – блок занят, 0 – свободен.

Дескриптор группы – это структура, которая сожержит информацию об адресах битовой карты занятости блоков, битовой карты inode, таблицы inode соответствующей группы. Все дескрипторы групп содержаться в таблице дескрипторов групп, которая хранится в группе блоков 0. Для этой таблицы также создаются резервные копии. Информация, которая создается в дескрипторах групп, служит для доступа к файлу.

К примеру: задано имя файла, чтобы получить доступ к информации, изначально определяется номер индексного дескриптора. Следующим шагом определяется группа, по номеру группы выбирается номер индексного дескриптора, далее выделяется адрес данного файла. Только после этого возможен доступ к информации, содержащейся в данном файле.