Теория информационных систем. Страница 60.

Субаллокация блоков

Субаллокация требует от файловой системы поддержания запаса свободных блоков на случай, если пользователю потребуется увеличить длину одного из файлов, "хвост" которого был упакован во фрагментированный блок. Учебные пособия по Netware рекомендуют поддерживать на томах с субаллокацией не менее тысячи свободных кластеров, но не предоставляют штатных методов обеспечения этого требования. Напротив, UFS показывает свободное место на диске с учетом "неприкосновенного" резерва свободного пространства, так что нулевое показываемое свободное пространство соответствует 5% или 10% физического свободного места. Объем этого резерва настраивается утилитами конфигурации ФС.

Но вернемся к простым файловым системам. В RT-11 каждому файлу выделяется непрерывная область на диске. Благодаря этому в каталоге достаточно хранить адрес первого блока файла и его длину, также измеренную в блоках. В RT-11 поступили еще проще: порядок записей в каталоге совпадает с порядком файлов на диске, и началом файла считается окончание предыдущего файла. Свободным участкам диска тоже соответствует запись в каталоге (рис. 11.7). При создании файла система ищет первый свободный участок подходящего размера.

Фактически эта структура отличается от формата tar только тем, что каталог вынесен в начало диска, и существует понятие свободного участка внутри области данных. Эта простая организация имеет очень серьезные недостатки.

1. При создании файла программа должна указать его длину. Часто это бывает затруднительно. Особенно неудобно увеличивать размер уже созданного файла. Точнее, это просто невозможно: вместо удлинения старого файла приходится создавать новый файл нужной длины и копировать содержимое старого файла в него.

2. При хаотическом создании и удалении файлов возникает проблема фрагментации свободного пространства. Для ее решения существует специальная программа SQUEESE (сжать [диск]), которая переписывает файлы г так, чтобы объединить все свободные фрагменты (рис. 11.8). Эта программа требует много времени, особенно для больших дисковых томов, и потенциально опасна: если при ее исполнении произойдет сбой системы (а с машинами третьего поколения такое случалось по нескольку раз в день), то значительная часть данных будет необратимо разрушена.

Структура файловой системы RT-11

Для того чтобы решить обе эти проблемы, необходимо позволить файлам занимать несмежные области диска. Наиболее простым решением было бь хранить в конце каждого блока файла указатель на следующий, т. е. превра тить файл в связанный список блоков (рис. 11.9). При этом, естественно в каждом блоке хранить не 512 байт данных, а на 2 — 4 байта меньше. При строго последовательном доступе к файлу такое решение было бы впотне приемлемым, но при попытках реализовать произвольный доступ возникнут неудобства. Возможно, поэтому, а может и по каким-то исторически сложившимся причинам такое решение не используется ни в одной из известных автору ОС.

Файл в виде односвязного списка блоков

Отчасти похожее решение было реализовано в MS DOS и DR DOS. Эти системы создают на диске таблицу, называемую FAT (File Allocation Table, таблица размещения файлов). В этой таблице каждому блоку, предназначенному для хранения данных, соответствует 12-битовое значение. Если блок свободен, то значение будет нулевым. Если же блок принадлежит файлу, то значение равно адресу следующего блока этого файла. Если это последний блок в файле, то значение — OxFFF (рис. 11.10). Существует также специальный код для обозначения плохого (bad) блока, не читаемого из-за дефекта физического носителя. В каталоге хранится номер первого блока и длина файла, измеряемая в байтах.

Емкость диска при использовании 12-битовой FAT оказывается ограничена 4096 блоками (2 Мбайт), что приемлемо для дискет, но совершенно не годится для жестких дисков и других устройств большой емкости. На таких устройствах DOS использует FAT с 16-битовыми элементами. На еще больших (более 32 Мбайт) дисках DOS выделяет пространство не блоками. а кластерами из нескольких блоков. Эта файловая система так и называется - FAT.

Она очень проста и имеет одно серьезное достоинство: врожденную устойчивость к сбоям (fault tolerance), но об этом далее. В то же время у нее есть и ряд серьезных недостатков.