Lecture
Виртуальные файловые системы (VFS). Реализации файловых систем. Сетевая файловая система NFS
Презентацию к данной лекции Вы можете скачать здесь.
Введение
Значительную роль для пользователей в современных условиях играют виртуальные и сетевые файловые системы, которые позволяют осуществлять операции над файлами в удобных терминах на должном уровне абстракции. Весьма важны также эффективные и надежные методы реализации файлов и операций над ними в файловых системах. Все эти вопросы рассмотрены в данной лекции.
Виртуальные файловые системы
Виртуальные файловые системы (VFS) обеспечивают объектно-ориентированный способ реализации файловых систем.
VFS обеспечивает единый интерфейс системных вызовов (API) для различных типов файловых систем, которые могут быть очень разными по своей реализации, включая сетевые файловые системы.
Данный API является набором операций над самой VFS, а не над каким-либо специфическим типом файловых систем.
Схема организации виртуальной файловой системы изображена на рис. 20.1.
Реализация директорий
Директория – центральная системная структура в файловой системе, на которой основан поиск файлов. Поэтому эффективная реализация директорий особенно важна.
Наиболее простой метод реализации директорий - линейный список имен с указателями на блоки данных. Такая реализация просто программируется, однако требует большого времени выполнения.
Более эффективный метод реализации - хеш-таблица – линейный список с хеш-оглавлением и подразделением на (небольшие) списки элементов с одним и тем же значением хеш-функции. Такой метод уменьшает время поиска в директории.
При использовании хеш-таблицы возможны коллизии – ситуации, когда два имени хешируются в один и тот же адрес. Данная проблема решается использованием метода цепочек – представления хеш-таблицы, при котором для каждого значения хеш-функции хранится список элементов, имеющих данное значение хеш-функции.
Методы размещения файлов
Смежное размещение.Термин метод размещения означает метод, с помощью которого размещаются блоки файла во внешней памяти. Различаются следующие основные методы размещения файлов:
- Смежное размещение
- Ссылочное размещение
- Индексированное размещение.
При смежном размещении каждый файл занимает набор смежных блоков на диске. Преимущество данного метода - простота: требуется хранить только одну ссылку (номер блока) и длину (число блоков). Другим преимуществом является возможность произвольного доступа.
Недостатки данного метода следующие:
- возможны потери дисковой памяти из-за фрагментации (метод аналогичен общей задаче динамического распределения памяти, рассмотренной ранее);
- невозможность увеличения размера файла.
Смежное размещение файлов иллюстрируется на рис. 20.2.
Файловые системы, основанные на расширениях
Многие современные файловые системы, - например, Veritas File System, или Vx-FS – основная файловая система в ОС HP-UX фирмы Hewlett-Packard, - используют модифицированное смежное размещение файлов. Дисковые блоки в такой системе размещаются в расширениях (extents).Расширение – это смежный блок на диске. Файл состоит из одного или нескольких расширений. Таким образом, если длина файла не увеличивается, он хранится в виде одной смежной области внешней памяти, что обеспечивает максимальную эффективность доступа. В случае увеличения длины файл представляется списком из основной части и расширений.