4.2.3Внутренняя организация файловой системы: модель версии System V
Рассмотрение внутренней организации файловой системы мы начнем с модели файловой системы, реализованной в ОС Unix версии System V. Данная файловая система была реализована одной из первых в ОС Unix и имеет название s5fs.
Структура файловой системы версии System V.
Данная файловая система имеет следующую структуру (Рис. 110.). Файловая система занимает часть того раздела, в котором она находится (назовем его системным разделом, чтобы отличать его от разделов с другими файловыми системами, имеющими схожую организацию, и которые можно примонтировать к данной системе), начиная с нулевого блока и заканчивая некоторым фиксированным блоком. Эта часть состоит из трех подпространств: суперблока, области индексных дескрипторов и блоков файлов.
Итак, первое подпространство — это суперблок. Он содержит данные, определяющие статические параметры и характеристики данной файловой системы (например, информация о размере блока файла, информация о размере всей файловой системы в блоках или байтах или же информация о количестве индексный дескрипторов в системе). Также суперблок хранит информацию об оперативном состоянии файловой системы. Суперблок является частью файловой системы, которая резидентно находится в оперативной памяти. Среди прочего суперблок хранит информацию о наличии свободных ресурсов файловой системы — наличие свободных блоков в рабочем пространстве файловой системы и наличие свободных индексных дескрипторов. Забегая вперед, отметим, что для этих целей используются соответственно массив номеров свободных блоков и массив индексных дескрипторов.
Следующее подпространство — это область индексных дескрипторов. Индексные дескрипторы были описаны нами выше, мы их рассматривали как некоторые системные структуры данных фиксированного размера, содержащих комплексную информацию о размещении, актуальном состоянии и содержимом конкретного файла.
Последнее подпространство — это блоки файлов (если быть более точным, то данное пространство корректнее было бы назвать рабочим пространством файловой системы). Здесь размещаются блоки файлов (с содержимым этих файлов), а также системная информация, которая не поместилась в суперблоке и области индексных дескрипторов.
4.2.3.1Работа с массивами номеров свободных блоков
Изначально номера всех свободных блоков файловой системы выстраиваются в единый связный список (Рис. 111.), который размещается в нескольких блоках. Первый блок располагается в суперблоке (а значит, в оперативной памяти). Каждый блок хранит номера свободных блоков, а также номер следующего блока данного массива.
Работа с массивами номеров свободных блоков.
Работа с массивом номеров свободных блоков достаточно проста. При запросе на получение свободного блока происходит поиск в первом блоке массива ячейки с содержательной (ненулевой) информацией, обнуление найденной ячейки, а блок с найденным номером выдается в ответ на запрос. Если же происходит обнуление последней ячейки блока, ссылающейся на следующий блок массива, то предварительно содержимое этого блока загружается в суперблок и используется уже как первый блок этого массива. Если же какой-то блок освобождается, то выполняются противоположные действия в обратном порядке.
На первый взгляд может показаться, что хранение в блоках массива свободных блоков уменьшают рабочее пространство файловой системы (т.е. пользователь не сможет воспользоваться блоками, хранящими массив), но это не так: если представить граничную ситуацию, когда нет свободных блоков, тогда нет и номеров свободных блоков, а значит, нет и блоков, хранящих эти номера, т.е. файловая система занята на 100%.