ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Індексоване розміщення файлів



Базовою ідеєю ще одного підходу до розміщення файлів є перелік адрес всіх кластерів файла в його заголовку. Такий заголовок файла дістав назву індексного дескриптора, або і-вузла (inode), а сам підхід - індексованого розміщення файлів.

За індексованого розміщення із кожним файлом пов'язують його індексний дескриптор. Він містить масив із адресами (або номерами) усіх кластерів цього файла, при цьому п-й елемент масиву відповідає п-му кластеру. Індексні дескриптори зберігають окремо від даних файла, для цього звичайно виділяють на початку розділу спеціальну ділянку індексних дескрипторів. В елементі каталогу розміщують номер індексного дескриптора відповідного файла (рис. 3.5).

Під час створення файла на диску розміщують його індексний дескриптор, у якому всі покажчики на кластери спочатку є порожніми. Під час першого записування в п-й кластер файла менеджер вільного простору виділяє вільний кластер і його номер або адресу заносять у відповідний елемент масиву.

3. 5

 

Цей підхід стійкий до зовнішньої фрагментації й ефективно підтримує як послідовний, так і випадковий доступ (інформація про всі кластери зберігається компактно і може бути зчитана за одну операцію). Для підвищення ефективності індексний дескриптор повністю завантажують у пам'ять, коли процес починає працювати з файлом, і залишають у пам'яті доти, поки ця робота триває.

Структура індексних дескрипторів

Основною проблемою є підбір розміру і задання оптимальної структури індексного дескриптора, оскільки:

· з одного боку, зменшення розміру дескриптора може значно зекономити дисковий простір і пам'ять (дескрипторів потрібно створювати значну кількість - по одному на кожний файл, разом вони можуть займати досить багато місця на диску; крім того, для кожного відкритого файла дескриптор буде розташовано в оперативній пам'яті).

· з іншого боку, дескриптора надто малого розміру може не вистачити для розміщення інформації про всі кластери великого файла.

Одне з компромісних розв'язань цієї задачі, яке застосовується вже багато років у UNIX-системах, зображене на рис. 3.6. Під час його опису замість терміна «кластер» вживатимемо його синонім «дисковий блок».

У цьому разі індексний дескриптор містить елементи різного призначення.

· Частина елементів (зазвичай перші 12) безпосередньо вказує на дискові блоки, які називають прямими (direct blocks). Отже, якщо файл може вміститися у 12 дискових блоках (за розміру блоку 4 Кбайт максимальний розмір такого файла становитиме 4096 х 12 = 49 152 байти), усі ці блоки будуть прямо адресовані його індексним дескриптором і жодних додаткових структур даних не буде потрібно.

· Якщо файлу необхідно для розміщення даних більше, ніж 12 дискових блоків, використовують непряму адресацію першого рівня. У цьому разі 13-й елемент індексного дескриптора вказує не на блок із даними, а на спеціальний непрямий блок першого рівня (single indirect block). Він містить масив адрес наступних блоків файла (за розміру блоку 4 Кбайт, а адреси - 4 байти в ньому міститимуться адреси 1024 блоків, при цьому максимальний розмір файла буде 4096 х (12 + 1024) = 4 234 456 байт).

Якщо файлу потрібно для розміщення більше ніж 1024 + 12 = 1036 дискових блоків, використовують непряму адресацію другого рівня. 14-й елемент індексного дескриптора в цьому разі вказуватиме на непрямий блок другого рівня (double indirect block). Такий блок містить масив з 1024 адрес непрямих блоків першого рівня, кожен із них, як зазначалося, містить масив адрес дискових блоків файла. Тому за допомогою такого блоку можна адресувати 10242 додаткових блоків.

Нарешті, якщо файлу потрібно більше ніж 1036 + 10242 дискових блоків, використовують непряму адресацію третього рівня. Останній 15-й елемент індексного дескриптора вказуватиме на непрямий блок третього рівня (triple in­direct block), що містить масив з 1024 адрес непрямих блоків другого рівня, даючи змогу адресувати додатково 10243 дискових блоків.

3.6

 

Розмір блоку може відрізнятися від 4 Кбайт. Чим більший блок, тим більшим є розмір, що може бути досягнутий файлом, поки не виникне необхідності у непрямій адресації вищого рівня. 3 іншого боку, більший розмір блоку спричиняє більшу внутрішню фрагментацію.

Можна розподіляти дисковий простір не блоками (кластерами), а їхніми групами (неперервними ділянками із кількох дискових блоків). Такі групи ще називають екстентами (extents). Кожен екстент характеризується довжиною (у блоках) і номером початкового дискового блоку. Коли виникає необхідність виділити кілька неперервно розташованих блоків одночасно, замість цього виділяють лише один екстент потрібної довжини. У результаті обсяг службової інформації, яку потрібно зберігати, може бути скорочений.

Характер перетворення адреси в номер кластера робить цей підхід аналогом сторінкової організації пам'яті, причому індексний дескриптор відповідає таблиці сторінок.

Розріджені файли

Багато операційних систем не зберігають покажчики на дискові блоки файлів у їхніх індексних дескрипторах, поки до них не було доступу для записування. фрагменти, до яких цього доступу не було з моменту створення файла, називають «дірами» (holes), дисковий простір під них не виділяють, але під час розрахунку довжини файла їх враховують. У разі читання вмісту «діри» повертають блоки, заповнені нулями, звертання до диска не відбувається.

На практиці «діри» найчастіше виникають, коли покажчик поточної позиції файла переміщують далеко за його кінець, після чого виконують операцію записування. У результаті розмір файла збільшується без додаткового виділення дискового простору. Подібні файли називають розрідженими файлами (sparse files). Вони реально займають на диску місця набагато менше, ніж їхня довжина, фактично довжина розрідженого файла може перевищувати розмір розділу, на якому він перебуває.

 

Організація каталогів

Каталоги звичайно організують як спеціальні файли, що містять набір елементів каталогу (directory entries), кожен з яких відповідає одному файлові.

Елемент каталогу обов'язково містить ім'я файла та інформацію, що дає змогу за іменем файла знайти на диску адреси його кластерів. Структуру такої інформації визначають підходи до розміщення файлів: для неперервного розміщення в елементі каталогу зберігатиметься адреса початкового кластера і довжина файла, для розміщення зв'язними списками - тільки адреса або номер початкового кластера, для індексованого розміщення достатньо зберігати номер індексного дескриптора файла.

Крім обов'язкових даних, елемент каталогу може зберігати додаткову інформацію, характер якої залежить від реалізації. Це може бути, наприклад, набір атрибутів файла (так найчастіше роблять при неперервному розміщенні або розміщенні зв'язаними списками). 3 іншого боку, за індексованого розміщення всі атрибути файла та іншу службову інформацію зберігають в індексному дескрипторі, а в елемент каталогу додаткову інформацію не заносять (там є тільки ім'я файла і номер дескриптора).





Последнее изменение этой страницы: 2016-07-11; Нарушение авторского права страницы

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.236.156.32 (0.006 с.)