Объекты

Содержимое заголовков

Теперь, после рассмотрения структуры системных объектов и их отображения на сегменты памяти можно перейти к рассмотрению содержимого заголовков сегмента и ЕРА. Как мы видели на рисунке 5.6, заголовок сегмента занимает первые 32 байта каждого сегмента, составляющего системный объект. Заголовок ЕРА присутствует только в базовом сегменте системного объекта.

Заголовок сегмента

Заголовок сегмента содержит следующую информацию:

• байт типа;
• биты флагов:
  • существования (постоянный или временный);
  • авторасширения;
  • наличия в сегменте тегов;
  • другие;
• число выделенных для него страниц;
• адрес базового сегмента объекта;
• адрес ассоциированного пространства объекта.

Последние два адреса не следует путать с системным указателем и пространственным указателем на системный объект. Они представляют собой 64-разрядные адреса, используемые SLIC.

Байт типа определяет, что это за сегмент. Есть две категории типов сегментов: входящие в состав объектов MI, и используемые только SLIC ниже MI. Ранее мы говорили только о сегментах для объектов MI. Однако, есть целая категория сегментов для структур данных SLIC, которые не являются частью системных объектов MI. Эти сегменты, в отличие от объектов, не рассматриваются как единое целое.

Мы уже рассмотрели два типа сегментов, входящих в состав системного объекта: базовый и сегмент ассоциированного пространства. Всего же в состав различных системных объектов MI могут входить сегменты более дюжины других типов. О некоторых из них мы поговорим в следующих лекциях.

Примерно 40 типов сегментов используются только SLIC. Все его элементы, начиная от таблиц управления памятью до рабочей области, используемой транслятором, имеют свои типы сегментов. Обсуждение этих типов сегментов также имеет смысл пока отложить. На данный момент важно лишь то, что эти сегменты существуют, и что они создаются и управляются аналогично сегментам, используемым для системных объектов.

Заголовок сегмента содержит несколько битов флагов, задающих его характеристики. Три наиболее важных флага — существования, авторасширения и наличия тегов. Бит существования указывает, постоянный это сегмент или временный. Постоянный сегмент остается в системе до тех пор, пока не будет явно удален, тогда как временный исчезает при следующей загрузке системы.

При установленном бите авторасширения компонент управления памятью будет распределять сегменту дисковые страницы всякий раз, когда это понадобится. В заголовке сегмента имеется поле, содержащее число дисковых страниц, распределенных для сегмента. Если бит авторасширения сброшен, то сегмент никогда не вырастет сверх своего начального размера. Кстати, в этом случае компонент управления памятью пытается разместить весь сегмент в непрерывной области на диске. Если же бит включен, то сегмент, скорее всего, будет состоять из несмежных страниц диска. Таким образом, отключение данного бита может повысить производительность за счет предварительного распределения всех страниц.

Бит наличия тегов указывает на присутствие в сегменте указателей MI. В "Технология PowerPC" мы рассматривали расширения архитектуры PowerPC и в том числе и этот специальный бит. Напомню, что он связан с каждым адресом MI (16-байтовым указателем) и предотвращает несанкционированное изменение адреса. Биты тега входят в состав основной памяти AS/400, но не видимы программам MI. При перемещении страницы на диск, компонент управления памятью должен также переместить туда скрытые биты тега. Бит наличия тегов сообщает компоненту управления памятью, придется ли тому выполнять обработку тегов для этого сегмента. Подробнее биты тегов рассматриваются в "Одноуровневая память" .

Два оставшихся поля заголовка сегмента представляют собой адреса: первый — базового сегмента, второй — следующего вторичного сегмента, которым для системного объекта обычно является адрес ассоциированного пространства. Эти два адреса позволяют связать друг с другом сегменты многосегментного объекта.

Обратите внимание, что адреса, используемые ниже MI в заголовках и где-либо еще — 64-разрядные аппаратные. В MI адреса всегда содержатся внутри указателя и занимают 128 бит (16 байтов). Указатели защищают хранящиеся в них адреса от несанкционированного изменения и использования, а также помогают обеспечить независимость MI от технологии. Ниже MI нет ни такой защиты, ни аппаратной независимости. Именно по этой причине все пользователи MI, включая саму OS/400, не допускаются ниже уровня MI.

Заголовок EPA

Заголовок ЕРА содержится в базовом сегменте всякого системного объекта и содержит следующую информацию об объекте:

• байт атрибутов:
  • постоянный ли;
  • подвешенный ли;
  • поврежден ли;
  • присутствует ли группа доступа;
  • трассируется ли;
  • участвует ли в транзакции;
• идентификация объекта:
  • тип;
  • подтип (определяется пользователем);
  • имя;
• атрибуты пространства:
  • фиксированной или переменной длины;
  • начальное заполнение;
  • размер;
• общий размер;
• номер версии;
• время создания;
• адрес профиля пользователя;
• адрес контекста;
• адрес группы доступа;
• адрес специфического заголовка;
• другая информация и адреса.

Атрибуты объекта содержатся в начале заголовка ЕРА. Содержимое байта атрибутов проверяется всякий раз, когда системный указатель используется для обращения к объекту. Первый атрибут указывает, является ли объект постоянным или временным. Этот атрибут, значение которого также задано битом существования в заголовке сегмента, повторяется здесь для облегчения проверки.

Биты подвешенности и поврежденности объекта определяют его состояние. Подвешенным считается объект, у которого доступны только заголовки, а содержимого не существует. Предположим, что владелец системного объекта явно удаляет его. Что будет, если ктолибо еще обладает указателем на этот объект и попытается воспользоваться им после того, как объект уничтожен? Он обнаружит подвешенный объект. Система определит, что объект более не существует, и предпримет соответствующие действия.

При разрушении постоянного объекта его адресное пространство повторно не используется, что устраняет необходимость поиска всех указателей на удаленный объект, чтобы пометить их как недействительные. Это снимает также проблемы защиты и целостности, которые возникают в тех случаях, когда на место удаленного объекта распределяется новый, а у какогонибудь пользователя сохранился указатель на старый объект. В других системах применяются сложные схемы "сборки мусора" для поиска указателей на удаленный объект. В AS/400 это не нужно^{8Проблема "сборки мусора" изучается многие годы в различных университетах. Над ее решением работало огромное количество дипломников. Так не лучше ли ее просто устранить? Именно такой подход использует AS/400.}. При этом дисковое пространство, за исключением занятого заголовками удаленного объекта, очищается.

Можно выделить два вида повреждения объекта: жесткое и мягкое. Жесткое означает, что объект невозможно использовать по назначению — он поврежден безвозвратно, его лучше удалить. В случае мягкого повреждения из объекта все же можно извлечь некоторые данные. При обнаружении такого повреждения OS/400 начинает процесс восстановления.

Бит поврежденности используется для индикации проблем с объектами в MI. Один из основных определителей повреждения — компонент управления памятью. Источник повреждений — плохие сектора на диске. Если компонент управления памятью не способен считать сектор, он сообщает об этом установкой бита повреждения.

Другие биты заголовка ЕРА указывают на наличие группового доступа к данному объекту, на выполнение трассировки объекта и участие его в транзакции. Подробнее эти атрибуты будут рассмотрены в "Интегрированная база данных" .

Для идентификации объекта в заголовке ЕРА зарезервировано три поля. Одно из них содержит тип объекта, а другое — подтип. Тип объекта — один из типов системных объектов MI. Поле подтипа определяется пользователем, при этом программисты OS/400 рассматриваются как пользователи системных объектов MI. Только для некоторых типов объектов (таких как пользовательское пространство) подтипы могут определяться за пределами Рочестера. Третье поле — поле имени, оно содержит имя объекта в контексте.

Атрибуты пространства указывают, является ли размер пространства постоянным или переменным, каково начальное заполнение пространства (было ли оно очищено или обнулено), а также размер пространства. Поле общего размера объекта содержит размер всех сегментов объекта. Номер версии и время создания позволяют определить, когда был создан объект.

Некоторые поля заголовка ЕРА содержат адреса. Наиболее важны из них: адрес пользовательского профиля владельца и создателя, адрес контекста, содержащего имя объекта, адрес группы доступа (если объект входит в нее), и адрес специфического заголовка объекта. Заголовок ЕРА содержит и другую информацию, а также адреса, используемые компонентами системы, которые еще будут обсуждаться.

Примеры объектов

На рисунке 5.9 приведено четыре примера системных объектов. Простейшим системным объектом является пространство, занимающее лишь один сегмент. У него есть только заголовки сегмента и ЕРА и пространство для данных пользователя.

Пример объекта, занимающего два сегмента — независимый индекс, обычно называемый просто индексом. Его основное назначение — поддержка пользовательского индекса OS/400. Базовый сегмент индекса содержит заголовки сегмента и ЕРА, заголовок (специфический) индекса и двоичное дерево. В следующей лекции мы увидим, как двоичное дерево используется в AS/400 для реализации индексов. Второй сегмент индекса — сегмент ассоциированного пространства, то есть байт типа в заголовке этого сегмента указывает, что это ассоциированное пространство. Этот сегмент также содержит пользовательские данные для индекса.

Кроме того, на рисунке 5.9 показаны два примера объектов, занимающих три сегмента.

Рис. 5.9. Примеры объектов

Первый из них — программа. Базовый сегмент программы содержит заголовки сегмента и ЕРА, заголовок (специфический) программы, последовательность команд и код инициализации программы. Второй сегмент занят ассоциированным пространством, содержащим пользовательские данные для программы. Третий — это сегмент таблицы определения материализации MDT (materialization definition table), содержащий шаблон и карту объектов программы, необходимые для материализации программы. При удалении пользователем шаблона программы, третий сегмент исчезает, и программа занимает только два сегмента.

Последний объект на рисунке — индекс области данных. Как всегда, базовый сегмент содержит заголовки сегмента и ЕРА, заголовок (специфический) индекса области данных, альтернативную таблицу сортировки для этого индекса, таблицы индекса и двоичное дерево. Второй, как обычно, — сегмент ассоциированного пространства. Третий — сегмент отложенной коррекции. Для индекса области данных можно запросить отложенную коррекцию. В этом случае изменения, такие как добавление или удаление ключа, не вносятся в индекс немедленно. Вместо этого, информация о них записывается в сегмент отложенной коррекции до момента следующего открытия файла. Отложенная коррекция позволяет не ждать завершения операции коррекции, пока индекс используется. Однако прежде чем индекс используют в следующий раз, изменения будут внесены.

Выводы

Объекты предоставляют средства управления и защиты системных ресурсов AS/400. Правила именования и адресации практически всех элементов системы привязаны к объектам. То же самое можно сказать и о защите. Объекты также используются для эффективного разделения информации между пользователями системы. Благодаря инкапсуляции и строгому определению набора возможных операций над объекта ми, в AS/400 обеспечен такой уровень целостности и независимости от технологий, о котором нельзя и помыслить в других системах.

Объекты — основа AS/400. Они не были добавлены поверх существующей системы, как это часто бывает. Объекты были частью AS/400 с самого начала.

Многие из объектов, представленных в этой лекции, используются компонентами системы, описанными в оставшейся части книги. В следующей лекции, мы рассмотрим интегрированную базу данных AS/400. В состав этой базы данных входят многие объекты, с которыми мы уже познакомились.