2.2.1 Обзор особенностей подсистемы управления файлами

2.2.1 Обзор особенностей подсистемы управления файлами

Внутреннее представление файла описывается в индексе, который содержит описание размещения информации файла на диске и другую информацию, такую как владелец файла, права доступа к файлу и время доступа. Термин «индекс» (inode) широко используется в литературе по системе UNIX. Каждый файл имеет один индекс, но может быть связан с несколькими именами, которые все отражаются в индексе. Каждое имя является указателем. Когда процесс обращается к файлу по имени, ядро системы анализирует по очереди каждую компоненту имени файла, проверяя права процесса на просмотр входящих в путь поиска каталогов, и в конце концов возвращает индекс файла. Например, если процесс обращается к системе:

open("/fs2/mjb/rje/sourcefile", 1);

ядро системы возвращает индекс для файла «/fs2/mjb/rje/sourcefile». Если процесс создает новый файл, ядро присваивает этому файлу неиспользуемый индекс. Индексы хранятся в файловой системе (и это мы еще увидим), однако при обработке файлов ядро заносит их в таблицу индексов в оперативной памяти.

Ядро поддерживает еще две информационные структуры, таблицу файлов и пользовательскую таблицу дескрипторов файла. Таблица файлов выступает глобальной структурой ядра, а пользовательская таблица дескрипторов файла выделяется под процесс. Если процесс открывает или создает файл, ядро выделяет в каждой таблице элемент, корреспондирующий с индексом файла. Элементы в этих трех структурах — в пользовательской таблице дескрипторов файла, в таблице файлов и в таблице индексов — хранят информацию о состоянии файла и о доступе пользователей к нему. В таблице файлов хранится смещение в байтах от начала файла до того места, откуда начнет выполняться следующая команда пользователя read или write, а также информация о правах доступа к открываемому процессу. Таблица дескрипторов файла идентифицирует все открытые для процесса файлы. На Рисунке 2.2 показаны эти таблицы и связи между ними. В системных операциях open (открыть) и creat (создать) ядро возвращает дескриптор файла, которому соответствует указатель в таблице дескрипторов файла. При выполнении операций read (читать) и write (писать) ядро использует дескриптор файла для входа в таблицу дескрипторов и, следуя указателям на таблицу файлов и на таблицу индексов, находит информацию в файле. Более подробно эти информационные структуры рассматриваются в главах 4 и 5. Сейчас достаточно сказать, что использование этих таблиц обеспечивает различную степень разделения доступа к файлу.

Рисунок 2.2. Таблицы файлов, дескрипторов файла и индексов

Обычные файлы и каталоги хранятся в системе UNIX на устройствах ввода-вывода блоками, таких как магнитные ленты или диски. Поскольку существует некоторое различие во времени доступа к этим устройствам, при установке системы UNIX на лентах размещают файловые системы. С годами бездисковые автоматизированные рабочие места станут общим случаем, и файлы будут располагаться в удаленной системе, доступ к которой будет осуществляться через сеть (см. главу 13). Для простоты, тем не менее, в последующем тексте подразумевается использование дисков. В системе может быть несколько физических дисков, на каждом из которых может размещаться одна и более файловых систем. Разбивка диска на несколько файловых систем облегчает администратору управление хранимыми данными. На логическом уровне ядро имеет дело с файловыми системами, а не с дисками, при этом каждая система трактуется как логическое устройство, идентифицируемое номером. Преобразование адресов логического устройства (файловой системы) в адреса физического устройства (диска) и обратно выполняется дисковым драйвером. Термин «устройство» в этой книге используется для обозначения логического устройства, кроме специально оговоренных случаев.

Файловая система состоит из последовательности логических блоков длиной 512, 1024, 2048 или другого числа байт, кратного 512, в зависимости от реализации системы. Размер логического блока внутри одной файловой системы постоянен, но может варьироваться в разных файловых системах в данной конфигурации. Использование логических блоков большого размера увеличивает скорость передачи данных между диском и памятью, поскольку ядро сможет передать больше информации за одну дисковую операцию, и сокращает количество продолжительных операций. Например, чтение 1 Кбайта с диска за одну операцию осуществляется быстрее, чем чтение 512 байт за две. Однако, если размер логического блока слишком велик, полезный объем памяти может уменьшиться, это будет показано в главе 5. Для простоты термин «блок» в этой книге будет использоваться для обозначения логического блока, при этом подразумевается логический блок размером 1 Кбайт, кроме специально оговоренных случаев.

Рисунок 2.3. Формат файловой системы

Файловая система имеет следующую структуру (Рисунок 2.3).

• Блок загрузки располагается в начале пространства, отведенного под файловую систему, обычно в первом секторе, и содержит программу начальной загрузки, которая считывается в машину при загрузке или инициализации операционной системы. Хотя для запуска системы требуется только один блок загрузки, каждая файловая система имеет свой (пусть даже пустой) блок загрузки.

• Суперблок описывает состояние файловой системы — какого она размера, сколько файлов может в ней храниться, где располагается свободное пространство, доступное для файловой системы, и другая информация.

• Список индексов в файловой системе располагается вслед за суперблоком. Администраторы указывают размер списка индексов при генерации файловой системы. Ядро операционной системы обращается к индексам, используя указатели в списке индексов. Один из индексов является корневым индексом файловой системы: это индекс, по которому осуществляется доступ к структуре каталогов файловой системы после выполнения системной операции mount (монтировать) (раздел 5.14).

• Информационные блоки располагаются сразу после списка индексов и содержат данные файлов и управляющие данные. Отдельно взятый информационный блок может принадлежать одному и только одному файлу в файловой системе.

Поделитесь на страничке

Следующая глава >

Похожие главы из других книг

ГЛАВА 1. ОБЩИЙ ОБЗОР ОСОБЕННОСТЕЙ СИСТЕМЫ

Из книги Архитектура операционной системы UNIX автора Бах Морис Дж

ГЛАВА 1. ОБЩИЙ ОБЗОР ОСОБЕННОСТЕЙ СИСТЕМЫ За время, прошедшее с момента ее появления в 1969 году, система UNIX стала довольно популярной и получила распространение на машинах с различной мощностью обработки, от микропроцессоров до больших ЭВМ, обеспечивая на них общие


8.1. Панель управления нужна для управления

Из книги Обработка баз данных на Visual Basic®.NET автора Мак-Манус Джеффри П

8.1. Панель управления нужна для управления В любом сложном устройстве всегда есть пульт – набор кнопок, рычажков, сенсорных датчиков, штурвалов… словом, приспособлений, с помощью которых можно этим сложным устройством управлять.Есть такой «пульт» и в Vista. Он называется


HTML-элементы управления и серверные элементы управления

Из книги Основы AS/400 автора Солтис Фрэнк

HTML-элементы управления и серверные элементы управления Еще одной новинкой технологии ASP.NET является использование серверных элементов управления. Серверный элемент управления кодируется в Web-странице, а все его события и свойства обрабатываются Web-сервером. Серверные


Подсистемы

Из книги Системное программирование в среде Windows автора Харт Джонсон М

Подсистемы Подсистема AS/400 — это одна из предопределенных операционных сред. Все задания в подсистеме должны иметь одинаковый тип (например, пакетные) и совместно использовать определенные системные ресурсы. Так как конфигурация подсистем и то, какие именно задания


Обзор методов управления памятью

Из книги Серверные технологии хранения данных в среде Windows® 2000 Windows® Server 2003 автора Дайлип Наик

Обзор методов управления памятью Обо всех деталях отображения виртуальных адресов на физические адреса (virtual to physical memory mapping), механизмах страничной подкачки (page swapping) и замещения страниц по запросу (demand paging) и прочих моментах заботится ОС. Эти вопросы подробно обсуждаются


Глава 10 Возможности подсистемы хранения данных в различных версиях Windows NT

Из книги TCP/IP Архитектура, протоколы, реализация (включая IP версии 6 и IP Security) автора Фейт Сидни М

Глава 10 Возможности подсистемы хранения данных в различных версиях Windows NT В предыдущих главах рассматривалась архитектура Windows в рамках определенных возможностей подсистемы хранения данных. Эта глава предназначена для профессионалов, использующих подсистемы хранения


14.6.2 Команды управления файлами

Из книги Технологии программирования автора Камаев В А

14.6.2 Команды управления файлами Команды из таблицы 14.2 дают возможность выполнять типичные операции позиционирования на каталог и управления файлами удаленного хоста. Рабочим каталогом (working directory) называется текущий каталог пользователя.Таблица 14.2 Команды выбора


8.13. ОБЗОР ОСОБЕННОСТЕЙ ПРОЕКТОВ ПРИКЛАДНЫХ СИСТЕМ

Из книги ПК без напряга автора Жвалевский Андрей Валентинович

8.13. ОБЗОР ОСОБЕННОСТЕЙ ПРОЕКТОВ ПРИКЛАДНЫХ СИСТЕМ Проектируя систему одного из перечисленных далее типов, имеет смысл обратиться к одному из соответствующих решений. Далее рассматриваются следующие типы систем:— системы пакетной обработки — обработка данных


Панель управления нужна для управления

Из книги Политики безопасности компании при работе в Интернет автора Петренко Сергей Александрович

Панель управления нужна для управления В любом сложном устройстве всегда есть пульт – набор кнопок, рычажков, сенсорных датчиков, штурвалов… словом, приспособлений, с помощью которых можно этим сложным устройством управлять.Есть такой «пульт» и в Vista. Он называется


3.7. Обзор возможностей современных систем управления политиками безопасности

Из книги Linux программирование в примерах автора Роббинс Арнольд

3.7. Обзор возможностей современных систем управления политиками безопасности Как правило, современные системы управления политиками безопасности используют лицензированные библиотеки политик безопасности, разработанные другими компаниями. Так, например, продукт


9.2.1. Обзор управления заданиями

Из книги Недокументированные и малоизвестные возможности Windows XP автора Клименко Роман Александрович

9.2.1. Обзор управления заданиями Управление заданиями является сложной темой, той, в которую мы решили не погружаться в данной книге. Однако, здесь приведен краткий концептуальной обзор.Устройство терминала (физическое или другое) с работающим на нем пользователем


Альтернативные подсистемы

Из книги Разработка ядра Linux автора Лав Роберт

Альтернативные подсистемы Кроме подсистемы Windows, операционная система Windows XP поддерживает и другие подсистемы. Например, к поддерживаемым ею подсистемам относится Posix. Она очень редко применяется пользователями и тем не менее постоянно отбирает некоторый объем


Другие объекты подсистемы VFS

Из книги автора

Другие объекты подсистемы VFS Структуры для VFS — это самая "любимая" вещь, и в этой подсистеме существуют не только рассмотренные структуры, но и еще некоторые. Каждая зарегистрированная файловая система представлена структурой file_system_type. Объекты этого типа описывают


Подсистемы

Из книги автора

Подсистемы Подсистемы используются для представления высокоуровневых концепций ядра и являются коллекцией одного или нескольких множеств kset. Множества kset содержат объекты kobject, подсистемы — множества kset, но связь между множествами в подсистеме значительно более