43 Вопрос. Битовые карты, индексные узлы в minix 3

MINIX 3 следит за свободными и занятыми индексными узлами и зонами при помощи двух битовых карт. Когда удаляется файл, несложно подсчитать, какой бит в битовой карте соответствует освободившемуся индексному узлу, и найти его при помощи обычного механизма кэширования. В найденном блоке бит, соответствующий освободившемуся индексному узлу, сбрасывается. Зоны освобождаются точно так же, только используется битовая карта зон. Логически, при создании файла файловая система должна последовательно просмотреть битовые карты, чтобы найти первый свободный индексный узел, который будет выделен новому файлу. Фактически же, хранящийся в памяти суперблок содержит поле, указывающее на следующий свободный индексный узел, поэтому требуется искать свободный индексный узел, начиная с этого положения (зачастую свободным оказывается следующий узел). Аналогичным образом, когда индексный узел освобождается, проверяется, есть ли перед ним другие свободные, и при необходимости обновляется значение указателя. Если оказалось, что все индексные узлы на диске заняты, процедура поиска указывает на 0-й элемент. Именно поэтому 0-й индексный узел не используется (другими словами, он является индикатором заполнения диска). (Когда программа mkfs создает новую файловую систему, она обнуляет индексный узел 0 и устанавливает младший бит в битовой карте, соответственно, файловая система никогда не пытается выделить этот блок.) Все, что только что было сказано для индексных узлов, относится и к зонам. Когда необходимо дисковое пространство, логически ищется первая свободная зона, начиная с начала, а чтобы избежать ненужного последовательного поиска, поддерживается указатель на первую свободную зону.

Индексные узлы

Схема индексного узла MINIX показана на рис. 5.31. Она практически совпадает со строением индексного узла в UNIX. Имеются девять 32-разрядных указателей на зоны диска, из которых семь прямых и два косвенных. В MINIX 3 индексный узел занимает 64 байта, как и в стандартной системе UNIX, поэтому остается место для дополнительного десятого указателя (тройного уровня косвенности), хотя в текущей версии файловой системы он не поддерживается. Время последнего доступа, модификации и изменения индексного узла в MINIX 3 хранятся стандартным образом, как в UNIX. Последний из этих параметров обновляется практически при каждой операции, за исключением чтения файла.

К огда файл открывается, его индексный узел считывается в память и помещается в таблицу индексных узлов, где остается до закрытия файла. Записи в этой таблице имеют несколько дополнительных полей, которых нет на диске. Например, благодаря номеру индексного узла и номеру устройства, откуда он считан, файловая система знает, куда перезаписать индексный узел, если он изменен в памяти. Кроме того, у каждого индексного узла имеется счетчик. Если файл открывается дважды, вторая копия индексного узла в память не копируется, вместо этого увеличивается на единицу значение счетчика. При закрытии файла счетчик декрементируется, и только тогда, когда он достигает нуля, индексный узел удаляется из таблицы в памяти. Если за время нахождения в памяти он был изменен, он записывается на диск.

Главное предназначение индексного узла в том, чтобы хранить сведения о положении блоков файла на диске.

Cтруктуру, представленную на рис. 5.31, можно изменять для различных целей. Пример, используемый в MINIX 3, — индексные узлы для блочных и символьных устройств, которым не нужны указатели зон, так как не требуется ссылаться на области данных диска. Главный и вспомогательный номера устройств хранятся в пространстве нулевой зоны. Индексный узел также можно использовать для хранения данных небольшого файла (непосредственного файла), хотя эта возможность в MINIX 3 не реализована.

Для повышения производительности файловой системы в MINIX 3 применяется кэширование блоков