10.Буферизация и кэширование

Под буфером обычно понимается некоторая область памяти для запоминания информации при обмене данных между двумя устройствами, двумя процессами или процессом и устройством. Существуют три причины, приводящие к использованию буферов в базовой подсистеме ввода-вывода:

1. Первая причина буферизации – это разные скорости приема и передачи информации, которыми обладают участники обмена. Рассмотрим, например, случай передачи потока данных от клавиатуры на модем.

2. Вторая причина буферизации – это разные объемы данных, которые могут быть приняты или получены участниками обмена единовременно.

3. Третья причина буферизации связана с необходимостью копирования информации из приложений, осуществляющих ввод-вывод, в буфера ядра операционной системы и обратно.

Под словом кэш (cache – “наличные”), этимологию которого мы не будем здесь рассматривать, обычно понимают область быстрой памяти, содержащую копию данных, расположенных где-либо в более медленной памяти, предназначенную для ускорения работы вычислительной системы. Буфер часто содержит единственный набор данных, существующий в системе, в то время как кэш, по своему определению, содержит копию данных, существующих где-нибудь еще.

11.Файловая система

Файловая система - это часть операционной системы, обеспечивающей организацию хранения и доступа к информации на различных носителях, пользовательский интерфейс при работе с данными, и обеспечения совместного использования файлов несколькими пользователями и процессами.

Рассмотрим файловые системы для наиболее распространенных в наше время носителей информации – магнитных дисков. Информация на жестком диске хранится в секторах и само устройство может выполнять лишь команды считать/записать информацию в определенный сектор на диске. В отличие от этого файловая система позволяет пользователю оперировать с более удобным для него понятием - файл. Файловая система берет на себя организацию взаимодействия программ с файлами, расположенными на дисках. Для идентификации файлов используются имена. Современные файловые системы предоставляют пользователям возможность давать файлам достаточно длинные мнемонические названия.

Под каталогом в ФС понимается, с одной стороны, группа файлов, объединенных пользователем исходя из некоторых соображений, с другой стороны каталог - это файл, содержащий системную информацию о группе составляющих его файлов. Файловые системы обычно имеют иерархическую структуру, в которой уровни создаются за счет каталогов, содержащих информацию о файлах и каталогах более низкого уровня.

12.Журналируемые файловые системы для Linux

Стандартной файловой системой для Linux была Ext2. Эта файловая система была разработана Wayne Davidson в сотрудничестве с Stephen Tweedie и Theodore Ts'o. Это - улучшение предыдущей системы Ext, разработанной Remy Card. Ext2 основана на структуре i-node. I-node содержит информацию о файле и указатели на блоки данных, в которых расположен файл. Для повышения быстродействия операций ввода/вывода данные временно располагаются в оперативной памяти. Проблема возникает, если сбой происходит до того, как данные из кэша перепишутся на диск. Это вызывает несоответствие в файловой системе. Журналируемая файловая система - это устойчивая к сбоям файловая система, в которой целостность данных гарантирована, потому что обновления meta-данных записываются в лог на диске перед любыми изменениями в структуре файловой системы. В случае сбоя журналируемая файловая система гарантирует восстановление всех потерянных данных. Самый распространенный подход - это метод журналирования или логгирования meta-данных файлов. Его суть в том, что информация о любом изменении записывается в зарезервированную область файловой системы, и только после этого совершается само изменение.

Linux имеет четыре новых журналируемых FS - это ReiserFS от Namesys, XFS от SGI, JFS от IBM, и Ext3, разработанная Stephen Tweedie, учавствовавшим в создании Ext2.

ReiserFS - единственная журналируемая FS, включенная в стандартное ядро Linux, а другие только собираются быть включенными в ядро версии 2.5. Но все равно - все они являются полнофункциональными, и выпущены, как официальные патчи к ядру Linux.