148. Организация обмена данными с файлами.

Пускай в системе позже был запущен Процесс₂, который также открыл файл name. В этом случае в ТФ заводится новая запись, в которой устанавливается свой указатель чтения/записи, но эта запись ТФ будет ссылаться на тот же номер записи в ТИДОФ. Такой механизм позволяет корректно (с системной точки зрения) обрабатывать ситуации одновременной работы с одним и тем же файлом: поскольку в итоге все сводится к единственной актуальной копии индексного дескриптора в ТИДОФ, то работа ведется с соответствующими блоками файла. При этом данные процессы работают с файлом каждый «по-своему», т.к. каждый из них оперирует независимыми указателями чтения/записи, хранимыми в различных записях ТФ.

Теперь предположим, что после открытия файла name, Процесс₁ обращается к системному вызову fork() и порождает своего потомка — Процесс₃. При обращении к системному вызову fork() ТОФ родительского процесса копируется в ТОФ сыновнего процесса. Соответственно, все записи ТОФ₃ будут ссылаться на те же записи ТФ, что и записи ТОФ₁. Это означает, что при порождении сыновнего процесса в соответствующих записях ТФ происходит увеличение на 1 счетчика кратности. Заметим, что подобный механизм наследования подразумевает, что дочерний процесс будет работать с теми же указателями чтения/записи, что и родительский процесс.

Рассмотренная модель организации обмена данными с файлами имеет свои достоинства и недостатки. Так, ТИДОФ располагается в оперативной памяти. Это означает, что становится эффективнее работа с файловой системой, поскольку уменьшается число обращений к пространству индексных дескрипторов файловой системы, т.е. этот механизм можно считать кэшированием системных обменов. Но эта модель имеет главный недостаток, связанный с некорректным завершением работы операционной системы: если в системе происходит сбой, то содержимое ТИДОФ будет потеряно, а это означает, что будут потери и в файловой системе.

6.2.6Буферизация при блок-ориентированном обмене

Одним из достоинств ОС Unix является организация многоуровневой буферизации при выполнении неэффективных действий. В частности, для организации блок-ориентированных обменов система использует стандартную стратегию кэширования. Все действия тут те же самые (вплоть до отдельных нюансов). Цель кэширования — минимизация обменов с внешними устройствами.

Для буферизации используют пул буферов, размером в один блок каждый. Вкратце рассмотрим алгоритм, состоящий из пяти действий.

1. Поиск заданного блока в буферном пуле. Если удачно, то переход на п.4

2. Поиск буфера в буферном пуле для чтения и размещения заданного блока.

3. Чтение блока в найденный буфер.

4. Изменение счетчика времени во всех буферах.

5. Содержимое данного буфера передается в качестве результата.

Итак, повторимся: ОС Unix была одной из первых массово распространенных операционных систем, использующих кэширование дисковых обменов. Соответственно, за счет минимизации реальных обращений к физическим устройствам работа системы более эффективная. Но эта организация системы имеет и свои очевидные недостатки. Во-первых, кэширование дисковых обменов приводит к тому, что имеется несоответствие реального содержимого диска и того содержимого, которое должно быть на нем. Соответственно, при сбое системы возможна потеря информации в КЭШах, располагаемых в оперативной памяти. В частности, при сбое возможна потеря индексного дескриптора. Конечно, во время работы система сбрасывает актуальную информацию по местам дислокации, но этого недостаточно. Если теряется индексный дескриптор, то теряется список блоков файла. За счет использования избыточной информации можно организовать и восстановление. Но заметим, что при сбое теряется лишь файл, работоспособность системы остается.

Альтернативными являются системы, работающие без буферизации, когда при каждом обмене происходит реальное обращение к физическому устройству. Эти системы более устойчивы к сбоям в аппаратуре. Примером такой системы может служить Microsoft DOS. Соответственно, при развертывании на ненадежной аппаратуре операционной системы Unix многие ее положительные качества могли теряться.