2. . Файловые системы с отложенной записью

Файловая система с точной записью жертвует производительностью ради на­дежности. Файловая система с отложенной записью повышает производитель­ность при помощи стратегии кэширования "фоновая запись" (write—back); ины­ми словами, изменения файла записываются в кэш, и содержимое последнего сбра­сывается на диск оптимизированным способом, обычно в фоновом режиме³.

Улучшение производительности, связанное с техникой кэширования "от­ложенная запись", достигается несколькими путями. Во-первых, уменьшается об­щее количество операций записи на диск. Поскольку не требуется упорядочен­ных, немедленно осуществляемых операций вывода, содержимое буфера может измениться несколько раз, прежде чем будет записано на диск. Во-вторых, рез­ко возрастает скорость обслуживания запросов приложений, поскольку ФС мо­жет вернуть управление вызывающей программе, не ожидая завершения записи на диск. Наконец, стратегия отложенной записи игнорирует промежуточные состояния с нарушением целостности тома, возникающие тогда, когда несколь­ко запросов на ввод-вывод перекрываются во времени. Это облегчает создание многопоточной ФС, допускающей одновременное выполнение нескольких опе­раций ввода—вывода.

Недостаток метода отложенной записи состоит в том, что при его исполь­зовании бывают периоды времени, в течение которых нарушения целостности тома слишком велики, чтобы ФС могла их исправить. Следовательно, ФС с отло­женной записью должны постоянно отслеживать состояние тома. HPFS, напри­мер, устанавливает на эти периоды времени бит, называемый битом изменений (dirty bit), чтобы подчеркнуть, что целостность тома нарушена. Если сбой опера­ционной системы произошел в то время, когда том был измененным, его необ­ходимо восстановить при помощи утилиты исправления тома Chkdsk. Факти­чески, поскольку в общем случае неизвестно, была ли целостность тома на са­мом деле нарушена в момент аварии, Chkdsk следует запускать после каждой перезагрузки, при которой установлен бит изменений. Время, требуемое на вос­становление тома HPFS, зависит от его размера и от того, сколь большим по­вреждениям он подвергся.

Хотя в процессе исправления диска целостность тома всегда восстанавли­вается, результаты исправления не всегда устраивают пользователя. Например, утилита Chkdsk HPFS иногда не может определить, к какому каталогу относится вновь созданный файл, и помещает его в улавливающий все каталог "found". Если том был серьезно поврежден, то может случиться, что некоторые файлы не удастся восстановить, и они будут просто потеряны. В общем случае, отложенная запись дает выигрыш в производительности по сравнению с точной записью — за счет большего риска и неудобств для пользователя при сбое системы.

² Файловая система FAT MS-DOS использует алгоритм "сквозной записи", при котором обновления записываются на диск немедленно. В отличие от точной записи, техника сквозной записи не требу­ет от ФС упорядочения операций вывода для предотвращения нарушений целостности.

⁵ В Windows NT и FAT, и HPFS реализованы как ФС с отложенной записью — они помещают измене­ния диска в кэш. Диспетчер кэша, в свою очередь, Использует схему отложенной записи для оптими­зации вывода на диск для всех ФС Windows NT.