Рейтинг@Mail.ru
[Войти] [Зарегистрироваться]

Наши друзья и партнеры

UnixForum
Альтернативная энергия

Беспроводные выключатели nooLite

Книги по Linux (с отзывами читателей)

Библиотека сайта или "Мой Linux Documentation Project"

Глава 16. Обратная сторона файловой системы

Предыдущий раздел Оглавление Следующий раздел

16.2. Структура дискового раздела в ext2fs

Производители жестких дисков обычно поставляют свои изделия отформатированными на низком уровне. Насколько я знаю, это означает, что все дисковое пространство с помощью специальных меток разбито на "сектора", размером 512 байт. Такой диск (или дисковый раздел) должен быть подготовлен для использования в определенной операционной системе. В MS-DOS или Windows процедура подготовки называется форматированием, а в Linux — созданием файловой системы. Создание файловой системы ext2fs заключается в создании в разделе диска определенной логической структуры. Эта структура строится следующим образом.

Во-первых, на диске выделяется загрузочная область. Загрузочная область создается в любой файловой системе. На первичном разделе она содержит загрузочную запись — фрагмент кода, который инициирует процесс загрузки операционной системы при запуске. На других разделах эта область не используется. Все остальное пространство на диске делится на блоки. Блок может иметь размер от 1, 2 или 4 килобайта. Блок является адресуемой единицей дискового пространства. Выделение места файлам осуществляется целыми блоками, поэтому при выборе размера блока приходится идти на компромисс. Большой размер блока, как правило, сокращает число обращений к диску при чтении или записи файла, но зато увеличивает долю нерационально используемого пространства, особенно при наличии большого числа файлов маленького размера.

Блоки, в свою очередь, объединяются в группы блоков (рис. 16.1). Группы блоков в файловой системе и блоки внутри группы нумеруются последовательно, начиная с 1. Первый блок на диске имеет номер 1 и принадлежит группе с номером 1. Общее число блоков на диске (в разделе диска) является делителем объема диска, выраженного в секторах. А число групп блоков не обязано делить число блоков, потому что последняя группа блоков может быть не полной. Начало каждой группы блоков имеет адрес, который может быть получен как ((номер_группы — 1)* (число_блоков_в_группе)).

Загрузочная запись

Группа

блоков 1

Группа

Блоков 2

...

Группа

блоков n

Рис.16.1. Структура дискового раздела в ext2fs

Каждая группа блоков имеет одинаковое строение:

Супер-блок

Описание группы блоков (Group Descriptors)

Битовая карта блоков (Block Bitmap)

Битовая карта индексных дескрипторов (Inode Bitmap)

Таблица индексных дескрипторов(Inode Table)

Область блоков данных

Такая структура служит повышению производительности файловой системы за счет того, что сокращается расстояние между таблицей индексных дескрипторов и блоками данных, а, следовательно, сокращается время поиска нужного места головками в процессе операций записи/считывания файла.

Первый элемент каждой группы блоков (суперблок) одинаков для всех групп, а все остальные — индивидуальны для каждой группы. Суперблок хранится в первом блоке каждой группы блоков. Суперблок является начальной точкой файловой системы. Он имеет размер 1024 байта и всегда располагается по смещению 1024 байта от начала файловой системы. Наличие нескольких копий суперблока объясняется чрезвычайной важностью этого элемента файловой системы. Дубликаты суперблока используются при восстановлении файловой системы после сбоев.

Информация, хранимая в суперблоке, используется для организации доступа к остальным данным на диске. В суперблоке определяется размер файловой системы, максимальное число файлов в разделе, объем свободного пространства и содержится информация о том, где искать незанятые участки. При запуске ОС суперблок считывается в память, и все изменения файловой системы вначале находят отображение в копии суперблока, находящейся в ОП, и записываются на диск только периодически. Это позволяет повысить производительность системы, так как многие пользователи и процессы постоянно обновляют файлы. С другой стороны, при выключении системы суперблок обязательно должен быть записан на диск, что не позволяет выключать компьютер простым выключением питания. В противном случае, при следующей загрузке информация, записанная в суперблоке, окажется не соответствующей реальному состоянию файловой системы.

Структура суперблока приведена в табл. 16.2.

Таблица 16.4. Структура суперблока

Название поля

Тип

Комментарий

s_inodes_count

ULONG

Число индексных дескрипторов в файловой системе

s_blocks_count

ULONG

Число блоков в файловой системе

s_r_blocks_count

ULONG

Число блоков, зарезервированных для суперпользователя

s_free_blocks_count

ULONG

Счетчик числа свободных блоков

s_free_inodes_count

ULONG

Счетчик числа свободных индексных дескрипторов

s_first_data_block

ULONG

Первый блок, который содержит данные. В зависимости от размера блока, это поле может быть равно 0 или 1.

s_log_block_size

ULONG

Индикатор размера логического блока: 0 = 1 Кб; 1 = 2 Кб; 2 = 4 Кб.

s_log_frag_size

LONG

Индикатор размера фрагментов (кажется, понятие фрагмента в настоящее время не используется)

s_blocks_per_group

ULONG

Число блоков в каждой группе блоков

s_frags_per_group

ULONG

Число фрагментов в каждой группе блоков

s_inodes_per_group

ULONG

Число индексных дескрипторов (inodes) в каждой группе блоков

s_mtime

ULONG

Время, когда в последний раз была смонтирована файловая система.

s_wtime

ULONG

Время, когда в последний раз производилась запись в файловую систему

s_mnt_count

USHORT

Счетчик числа монтирований файловой системы. Если этот счетчик достигает значения, указанного в следующем поле (s_max_mnt_count), файловая система должна быть проверена (это делается при перезапуске), а счетчик обнуляется.

s_max_mnt_count

SHORT

Число, определяющее, сколько раз может быть смонтирована файловая система

s_magic

USHORT

"Магическое число" (0xEF53), указывающее, что файловая система принадлежит к типу ex2fs

s_state

USHORT

Флаги, указывающее текущее состояние файловой системы (является ли она чистой (clean) и т.п.)

s_errors

USHORT

Флаги, задающие процедуры обработки сообщений об ошибках (что делать, если найдены ошибки).

s_pad

USHORT

Заполнение

s_lastcheck

ULONG

Время последней проверки файловой системы

s_checkinterval

ULONG

Максимальный период времени между проверками файловой системы

s_creator_os

ULONG

Указание на тип ОС, в которой создана файловая система

s_rev_level

ULONG

Версия (revision level) файловой системы.

s_reserved

ULONG[235]

Заполнение до 1024 байт

Вслед за суперблоком расположено описание группы блоков (Group Descriptors). Это описание представляет собой массив, имеющий структуру, приведенную в табл. 16.3.

Таблица 16.3. Структура описания группы блоков

Название поля

Тип

Назначение

bg_block_bitmap

ULONG

Адрес блока, содержащего битовую карту блоков (block bitmap) данной группы

bg_inode_bitmap

ULONG

Адрес блока, содержащего битовую карту индексных дескрипторов (inode bitmap) данной группы

bg_inode_table

ULONG

Адрес блока, содержащего таблицу индексных дескрипторов (inode table) данной группы

bg_free_blocks_count

USHORT

Счетчик числа свободных блоков в данной группе

bg_free_inodes_count

USHORT

Число свободных индексных дескрипторов в данной группе

bg_used_dirs_count

USHORT

Число индексных дескрипторов в данной группе, которые являются каталогами

bg_pad

USHORT

Заполнение

bg_reserved

ULONG[3]

Заполнение

Размер описания группы блоков можно вычислить как

(размер_группы_блоков_в_ext2 * число_групп) / размер_блока,

при необходимости округляем.

Информация, которая хранится в описании группы, используется для того, чтобы найти битовые карты блоков и индексных дескрипторов, а также таблицу индексных дескрипторов. Не забывайте, что блоки и группы блоков нумеруются, начиная с 1.

Битовая карта блоков (block bitmap) — это структура, каждый бит которой показывает, отведен ли соответствующий ему блок какому-либо файлу. Если бит равен 1, то блок занят. Эта карта служит для поиска свободных блоков в тех случаях, когда надо выделить место под файл, Битовая карта блоков занимает число блоков, равное (число_блоков_в_группе / 8) / размер_блока (при необходимости округляем).

Битовая карта индексных дескрипторов выполняет аналогичную функцию по отношению к таблице индексных дескрипторов: показывает, какие именно дескрипторы заняты.

Следующая область в структуре группы блоков служит для хранения таблицы индексных дескрипторов файлов. Структура самого индексного дескриптора подробнее рассматривается ниже в разд. 16.3.

И, наконец, все оставшееся место в группе блоков отводится для хранения собственно файлов.


Предыдущий раздел Оглавление Следующий раздел

Эта статья еще не оценивалась
Вы сможете оценить статью и оставить комментарий, если войдете или зарегистрируетесь.
Только зарегистрированные пользователи могут оценивать и комментировать статьи.

Комментарии отсутствуют