2.2.1. Файловая система ext2fs — предшественница ext3fs

2.2.1. Файловая система ext2fs — предшественница ext3fs

Рассмотрим логическую структуру файловой системы ext2fs.

Физически жесткий диск разбит на сектора размером 512 байт. Первый сектор дискового раздела в любой файловой системе считается загрузочной областью. В первичном разделе эта область содержит загрузочную запись — фрагмент кода, который инициирует процесс загрузки операционной системы при запуске. На других разделах эта область не используется. Остальные сектора объединены в логические блоки размером 1, 2 или 4 килобайта. Логический блок есть наименьшая адресуемая порция данных: данные каждого файла занимают целое число блоков. Блоки, в свою очередь, объединяются в группы блоков. Группы блоков и блоки внутри группы нумеруются последовательно, начиная с 1.

Раздел диска, на котором сформирована файловая система ext2fs, может быть представлен такой схемой:

Структуры данных, применяемые при работе с файловой системой ext2fs, описаны в заголовочном файле /usr/include/linux/ext2fs.h.

Суперблок служит начальной точкой файловой системы и хранит всю информацию о ней. Он имеет размер 1024 байта и располагается по смещению 1024 байта от начала файловой системы. В каждой группе блоков он дублируется, что позволяет быстро восстановить его после сбоев.

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 останове 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.

Рис. 2.1. Структура файловой системы

После суперблока следует описание (дескриптор) группы блоков. Хранящаяся в нем информация позволяет найти битовые карты блоков и индексных дескрипторов, а также таблицу индексных дескрипторов.

Битовой картой блоков (block bitmap) называется структура, каждый бит которой показывает, отведен ли такой же по счету блок какому-либо файлу. Значение 1 показывает, что блок занят. Эта карта служит для поиска свободных блоков в тех случаях, когда надо выделить место под файл.

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

Каждому файлу соответствует один и только один индексный дескриптор (inode, i-узел, информационный узел), который идентифицируется своим порядковым номером — индексом файла. В индексном дескрипторе хранятся метаданные файла. Среди них — все атрибуты файла, кроме его имени, и указатель на данные файла.

Для обычного файла или каталога этот указатель представляет собой массив из 15 адресов блоков. Первые 12 адресов в этом массиве являются прямыми ссылками на номера блоков, в которых хранятся данные файла. Если данные не помещаются в 12 блоков, то включается механизм косвенной адресации. Следующий адрес в этом массиве является косвенной ссылкой, то есть адресом блока, в котором хранится список адресов следующих блоков с данными из этого файла.

Сколько блоков с данными можно так адресовать? Адрес блока занимает 4 байта, блок, как уже сказано, — 1, 2 или 4 килобайта. Значит, путем косвенной адресации можно разместить 256 — 1024 блока. Размер файла, занимающего столько блоков, считайте сами.

А если файл еще длиннее? Следующий адрес в массиве-указателе указывает на блок двойной косвенной адресации (double indirect block). Этот блок содержит список адресов блоков, которые, в свою очередь, содержат списки адресов следующих блоков данных.

И, наконец, последний адрес в массиве-указателе задает адрес блока тройной косвенной адресации, то есть блока со списком адресов блоков, которые являются блоками двойной косвенной адресации.

Пока остается непонятным, где находится имя файла, если его нет ни среди данных файла, ни среди его метаданных, В UNIX-подобных системах имя файла есть атрибут не самого файла, а файловой системы, понимаемой как логическая структура каталогов. Имя файла хранится только в каталоге, к которому файл приписан, и больше нигде. Из этого вытекают любопытные следствия.

Во-первых, одному индексному дескриптору может соответствовать любое количество имен, приписанных к разным каталогам, и все они являются настоящими. Количество имен (жестких ссылок) учитывается в индексном дескрипторе. Именно это количество вы можете увидеть по команде ls -l.

Во-вторых, удаление файла означает просто удаление записи о нем из данных каталога и уменьшение на 1 счетчика ссылок.

В-третьих, сопоставить имя можно только номеру индексного дескриптора внутри одной и той же файловой системы, именно поэтому нельзя создать жесткую ссылку в другую файловую систему (символическую — можно, у нее другой механизм хранения).

Сам каталог таким же образом приписан к своему родительскому каталогу. Корневой каталог всегда записан в индексный дескриптор с номером 2 (номер 1 отведен для списка адресов дефектных блоков). В каждом каталоге хранится ссылка на него самого и на его родительский каталог — это и есть псевдоподкаталоги «.» и «..».

Таким образом, количество ссылок на каталог равно количеству его подкаталогов плюс два.

Данные каталога представляют собой связный список с записями переменной длины и выглядят примерно так, как на рис. 2.2.

Рис. 2.2. Строение каталога в ext2fs

А как же файлы физических устройств? Они могут находиться в тех же каталогах, что и обычные файлы: в каталоге нет никаких данных, говорящих о принадлежности имени файлу на диске или устройству. Разница находится на уровне индексного дескриптора. Если i-узел обычного файла указывает на дисковые блоки, где хранятся его данные, то в i-узле файла устройства содержится указатель на список драйверов устройств в ядре — тот элемент списка, который соответствует старшему номеру устройства (рис. 2.3).

Рис. 2.3. Разница между обычным файлом и файлом устройства

Свойства файловой системы ext2fs:

? Максимальный размер файловой системы — 4 Тбайт.

? Максимальный размер файла — 2 Гбайт.

? Максимальная длина имени файла — 255 символов.

? Минимальный размер блока — 1024 байт.

? Количество выделяемых индексных дескрипторов — 1 на 4096 байт раздела.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.



Поделитесь на страничке

Похожие главы из других книг:

Файловая система

Из книги автора

Файловая система Файловая система – это правила, определяющие, каким образом будет организовано хранение данных на дисках. Поскольку данные хранятся в виде файлов, файловая система определяет их формат – максимально возможные размер, длину имени и другие


Глава 2 Файловая система

Из книги автора

Глава 2 Файловая система Все, с чем работает система UNIX, она воспринимает в виде файла. Это не такое уж упрощение, как может показаться на первый взгляд. Когда разрабатывалась первая версия системы, даже прежде, чем ей дали имя, все усилия сосредоточились на создании


1.3.1 Файловая система

Из книги автора

1.3.1 Файловая система Файловая система UNIX характеризуется:• иерархической структурой,• согласованной обработкой массивов данных,• возможностью создания и удаления файлов,• динамическим расширением файлов,• защитой информации в файлах,• трактовкой периферийных


3.1. Файловая система

Из книги автора

3.1. Файловая система Прежде чем перейти к настройкам системы, нам нужно познакомиться поближе с файловой системой Linux. О структуре мы уже немного поговорили в разд. 2.3, когда разбивали жесткий диск. В табл. 2.1 были перечислены разделы, которые можно создать в Linux, а это не что


13.4. Сетевая файловая система NFS

Из книги автора

13.4. Сетевая файловая система NFS NFS (эта аббревиатура чаще всего расшифровывается как Network File System, хотя в одном из источников я встретил расшифровку Network File Sharing) - это протокол, разработанный Sun Microsystems для разделения ресурсов (файлов и каталогов) локальной сети. NFS-клиент


7.2.2.1. Корневая файловая система и система инициализации

Из книги автора

7.2.2.1. Корневая файловая система и система инициализации Итак, вы выбрали загрузку Linux. Загрузчик GRUB загрузит ядро, а затем передаст ему параметры и управление. Подробновесь процесс загрузки ядра рассматриваться здесь не будет. Вам достаточно знать следующее: ядру при


Файловая система

Из книги автора

Файловая система Теперь рассмотрим несколько команд rundll32.exe, предназначенных для работы с файловой системой Windows. С их помощью можно как создавать файлы, так и удалять уже созданные файлы и каталоги Windows, но нельзя указать содержимое


Файловая система

Из книги автора

Файловая система Настройки файловой системы являются критически важными для оптимизации скорости работы компьютера. Как правило, если параметры реестра, описывающие работу файловой системы, не оптимизированы, то возможно снижение скорости работы компьютера на 10-70%. Все


Файловая система

Из книги автора

Файловая система Теперь скажем несколько слов о содержимом файловой системы Windows. Как правило, здесь также есть над чем поработать, особенно если места на жестком диске мало. Автор лишь приведет определенные пути к каталогам и ветви реестра, а вы сами решайте, нужны ли они


Файловая система

Из книги автора

Файловая система С помощью этого раздела можно указать права доступа к различным каталогам файловой системы Windows XP. Чтобы указать права доступа к каталогу, необходимо сначала добавить в раздел Файловая система путь к каталогу. Для этого необходимо в контекстном меню


Файловая система

Из книги автора

Файловая система Для доступа к файловой системе используется следующий вызов: Set имя_объекта = CreateObject("Scripting.FileSystemObject"). Объект поддерживает следующие методы.? BuildPath("путь к каталогу", "название файла") — создает путь на основе указанного пути к каталогу и имени файла. Иными


6.6.2. Файловая система FAT

Из книги автора

6.6.2. Файловая система FAT Файловая система FAT используется ОС MS DOS и ОС Windows для упорядочения файлов и управления ими. В основу данной файловой системы положена таблица размещения FAT (File Allocation Table), которая представляет собой структуру данных, создаваемую ОС при


6.6.2.1. Файловая система FAT 16

Из книги автора

6.6.2.1. Файловая система FAT 16 Файловая система FAT 16 поддерживается ОС MS DOS, Windows 95, Windows 98, Windows 2000, а также некоторыми версиями ОС UNIX.Цифра 16 в названии файловой системы указывает на число бит (двоичных разрядов), необходимых для хранения информации о номерах кластеров,


6.6.5. Файловая система UDF

Из книги автора

6.6.5. Файловая система UDF Файловая система UDF (Universal Disk Format) разработана в соответствие со стандартом ISO 13346 и используется для размещения информации на CD– и DVD-накопителях, а также для обмена информации между ними. Файловая система UDF позволяет использовать CD и DVD как НЖМД,


Файловая система для SSD

Из книги автора

Файловая система для SSD LinuxFormat, #169 (апрель 2013)За последние лет 10-15 мы неоднократно читали победные реляции об успехах в компьютерной области. Однако настоящим успехом последних лет можно считать только начало широкого распространения SSD-накопителей: впервые за всю историю