Холни файлови системи (списание файлова система).

През последните години, Linux е натрупала доста нови функции и се използва в много хетерогенна среда. Linux работи на микроконтролери, използвани в рутери, които се използват за подпомагане на триизмерни графични хардуерни ускорители, поддържа многоситова Xfree сряда. Всичко това са важни характеристики за крайните потребители. Но е направено много и да отговаря на изискванията за сървъри, особено след преминаването към ядрото 2.2.x. на Linux

Благодарение на широката подкрепа на производството и усилията, положени от привържениците на свободния софтуер, Linux придоби важните черти на търговски версии на Unix и други операционни системи на големи сървъри. Една от тези функции - подкрепа за файлови системи, способни да работят с големи части от твърдия диск, лесно мащабирани до много хиляди файлове, да се възстанови бързо след отказ да се поддържа по-висока производителност на I / O, за да работи ефективно с най-различни по размер файлове, да се противопоставят на вътрешна и външна фрагментация а дори и да се осигури нови функции, които не се поддържат в някои от по-традиционните файлови системи.

В този раздел ще разгледаме така наречените журнал файлови системи (дневник на файловата система): JFS. Ext3 и ReiserFS.

вътрешна фрагментация

Логическият блок - малката градивна единица на пространство за съхранение, което запазва файловата система с помощта на системни функции. Ако размерът на файла е по-малък от броя на байтовете в логическа блок на диска тя все още ще заема една единица. По този начин, ако дължината на даден файл не се дели на броя на байтове в логическа единица (MOD размер на файла размер є0 единица), файловата система ще бъдат принудени да направите резервно копие на новото звено, което ще остане празен до края, което води до неефективно използване на дисковото пространство. Такава загуба на дисково пространство, наречено вътрешен фрагментация. Колкото по-логично размер блок, по-голямата и вътрешен фрагментиране.

външна фрагментация

Външно фрагментация се случва в ситуация, в която определен файл логически блокове, пръснати из диск, което води до забавяне на работа с даден файл, тъй като изисква по-голям брой дискови прочетете движенията на главата.

Степен позволява по-ефективно използване на дисково пространство, тъй като всички блокове са разположени последователно в него. В допълнение, при четене на файл по-малко движения на главата на четене. Използване степен намалява отрицателното въздействие на външната фрагментация, тъй като по-голям брой блокове се съхраняват последователно. В този случай, ако приложението изисква степен, подобна по размер на логическа единица, предимствата на използването му са сведени до минимум, като резултат, създал много малка степен, която ще играе ролята на обикновени логически блокове. Повишаване на производителността при използване степен се постига чрез намаляване на движение между секторите и да се намали броят на пропуските при достъп до кеш диск.

Extents може ефективно да организират голяма верига безплатно, последователни блокове. Те помагат да се намали количеството на дисково пространство е необходимо, за да следите на свободни блокове, позволявайки по този начин се увеличава производителността.

B + дървета са широко използвани в структурите на индекс на бази данни, осигуряване на бърз и мащабируема достъп до записи. име «B + дърво" - съкращение за Балансиран Tree ( «балансиран дърво"). Знакът "+" показва, че модифицирана версия "на оригиналния» B-дърво; Той съдържа указатели към взаимно provyazyvayut листа от дървета, които спомагат за достъп до последователност.

B + дървета състоят от възли на два различни вида: междинни възли и крайни възли (листа). Всички единици включват множество двойки (ключ, показалецът), сортирани по ключ стойност във възходящ ред. Указатели междинни възли се използват за обозначаване на други указатели междинни или крайни възли, индексите на крайните точки - директно с информацията. Ключът се използва за организиране на информация в рамките на B + дърво. В базите данни, всеки запис има ключова област, които се отличават с регистрирането на стойност от един и същи вид. B-дървета, използвани за изграждане на ключови записи индекс на бази данни, което намалява времето за достъп до тях. Сравнявайки сегашната ключ с желания клавиш възел, програмата открива необходимата информация.

UNIX File System

UFS - името се използва в SCO Unix, Unix System V и някои други по-ранни версии файловата система. Линукс ядрото включва опция подкрепа за UFS. Повечето диалекти Unix все още използва UFS, макар и с леки модификации специфични.

Virtual File System

VFS - специален ниво в ядрото, което осигурява единна API интерфейс на файлови, която не зависи от това дали, в каква файлова система, файлът се намира. Всички приложения на файловата система (VFAT, ext2fs, JFS, и т.н.) трябва да предоставят определени VFS функции, така че те могат да бъдат използвани в Linux. Това ниво на абстракция дава потребителски приложения да работят с най-различни файлови системи, в това число и в търговската разпределени продукти.

Какво е журнал на файловата система

Общоизвестно е, че е кеш памет - буфер беше запазено на бърза памет и предназначен за ускоряване на операциите по I / O. Този вид буфер често се използва в файлови системи (наречени кеш на диска) и бази данни за увеличаване на общата производителност. Този проблем може да възникне, ако системата не успя преди буфери са зачервени на диска; в този случай, след рестартиране на системата тя ще бъде в състояние на несъвместимост. Представете си, че даден файл е изтрит от кеша, но остана на твърдия диск. Ето защо файловата система на базата данни и трябва да бъде в състояние да върнете системата в последователно състояние. С течение на годините, усъвършенстване на методите са създадени на базата данни, за да бързо да ги възстанови, обаче, възстановяването на файлови системи и по-специално UFS-подобни системи се увеличава, като размерът на файла система. fsck програма за възстановяване ext2fs трябва да сканирате целия дял на диска за възстановяване на файловата система обратно в последователно състояние. Поради факта, че тази задача изисква много време за големи сървъри със стотици гигабайта, или дори терабайта данни, ние не може да се говори за високото ниво на готовност на тези системи. Това е основната причина за създаването на файловата система на технологии, като технология за възстановяване на база данни, поради което са се появили журнал файлова система.

Механизмът на

файлови системи вестник използват една и съща процедура за регистриране на операциите на файловата система, така че файловата система може да бъде възстановен в един много кратък период от време.

Важна разлика между бази данни и Журнализиращият файлови системи е, че базата данни е регистриран потребители и данни за управление, а регистрацията файлови системи обикновено се ограничава до само метаданните, т.е. неговите структури за вътрешен контрол (описания на възела, маса за резервация свободни блокове, на възела маси и т.н.).

Решение мащабируемост проблеми.

UFS и ext2fs са били създадени в момент, когато твърди дискове и други носители, не се различават голям капацитет. растеж на капацитета е довело до появата на файлове, папки и дялове по-големи, което от своя страна е довела до редица сериозни проблеми с файловата система. Тези проблеми - следствие от ограниченията на вътрешните структури, които се използват за изграждането на файловата система. Такива структури са доста подходящи за средния размер на стари файлове и директории, но те са станали неефективни при новите условия. Старите структури пораждат две сериозни проблеми.

Те не са в състояние да подкрепи увеличаването на обема за съхранение. Старите файлови системи са предназначени за конкретни размери на файлове, папки и дялове. файлова система структура се разпределят определен брой битове за данни за размера на файла, с фиксиран брой цифри за съхранение на логически блок номера и т.н. Като следствие от тежките ограничения по отношение на броя на битовете за броя участници налага определени ограничения по отношение на размера на файлове и дялове, както и броя на елементите в каталога.

Те не са подходящи за управлението на нов капацитет за съхранение. Въпреки, че старите структури понякога са в състояние да поддържат новите размери на обектите, на практика това често не е възможно поради съображения за ефективност. Някои структури работят добре със стария размер, но в новата ситуация често водят до рязък спад в представянето си.

Най-новото поколение на файлови системи са създадени с необходимостта от решаване на проблема мащабируемост. Те изпълняват някои нови структури и методи.

Повечето от новата файлова система се увеличава броя на местата, запазени за съхранение на определени полета с цел преодоляване на съществуващите до момента ограничения.

В момента максималният размер блок на устройството ограничава размера на файловата система 2 терабайта. В допълнение, в VFS, има ограничение на размера на файла на 2 GB. Въпреки това е важно да се отбележи, че в момента на файловата система може да се мащабира, и с пускането на 2.4 ядрото преодоляване на тези ограничения. JFS и XFS - търговска версия на файловата система за операционната система, която все още няма такива ограничения.

подобрения