51. Разреженные и сжатые файлы ntfs. (Лекция 11)

B NTFS пользователи могут сжимать отдельные файлы или все файлы в каталоге (Новые файлы, создаваемые в сжатом каталоге, сжимаются автоматически. Файлы, существовавшие в каталоге до его сжатия, должны быть сжаты индивидуально). Сжимая файл, NTFS разбивает его необработанные данные на единицы сжатия (compression units) длиной по 16 кластеров. Некоторые последовательности данных в файле могут сжиматься недостаточно сильно или вообще не сжиматься, поэтому для каждой единицы сжатия NTFS определяет, будет ли при ее сжатии получен выигрыш хотя бы в один кластер. Если сжатие не позволяет освободить даже один кластер, NTFS выделяет 16-кластерную группу и записывает единицу сжатия на диск, не компрессируя ее данные. Если же данные можно сжать до 15 или менее кластеров, NTFS выделяет на диске ровно столько кластеров, сколько нужно для хранения сжатых данных, после чего записывает данные на диск. Рис. иллюстрирует сжатие файла, состоящего из четырех групп. Незакрашенные области отражают дисковое пространство, которое файл будет занимать после сжатия. Первая, вторая и четвертая группы сжимаются, а третья - нет. Ho, даже с одной несжатой группой достигается экономия 26 кластеров диска, т. е. длина файла уменьшается на 41 %.

При записи данных в сжатый файл NTFS гарантирует, что каждая группа будет начинаться на виртуальной 16-кластерной границе. Таким образом, начальный VCN каждой группы кратен 16, и длина группы не превышает 16 кластеров. При работе со сжатым файлом NTFS единовременно считывает и записывает минимум одну единицу сжатия. Ho при записи сжатых данных NTFS пытается помещать единицы сжатия в физически смежные области, так чтобы их можно было считывать в ходе одной операции ввода-вывода.

Одно из различий между этим сжатым файлом и сжатым разреженным файлом в том, что в данном случае три группы имеют длину менее 16 кластеров. Считывание этой информации из записи MFT позволяет NTFS определить, сжаты ли данные в этом файле. Каждая группа короче l6 кластеров содержит сжатые данные, которые NTFS должна разархивировать при первом чтении группы в кэш. Группа, длина которой равна точно 16 кластерам, не содержит сжатых данных, а значит, не требует декомпрессии.

Разреженные файлы: на файл, отмеченный как разреженный, NTFS не отводит место для тех частей, которые определены как пустые. При обращении системы к частям, отмеченным как пустые, NTFS просто возвращает нулевые значения. При просмотре свойств файла система сообщит о зарезервированном для него размере, хотя фактический объем может занимать в сотни тысяч раз меньший объем. Разреженные файлы применяются в журнале изменений NTFS.

52. Проблемы надежности и производительности файловых систем. Метод опережающего протоколирования. (Лекция 11)

Существует два принципиальных подхода к организации обмена с физическим диском: - точная запись (careful write);

- отложенная запись (lazy write). Основная проблема – прерывание операции ввода-вывода в момент незавершенного изменения структуры ФС на диске (нарушение целостности ФС).

Системы с точной записью: - упорядочивают операции так, чтобы нарушения целостности носили устранимый и предсказуемый характер; - выполняют файловые операции строго последовательно, без перемешивания параллельных запросов.

Преимущество – нарушения целостности обычно не носят необратимого характера.

Недостаток – снижение скорости в многозадачной системе.

Системы с отложенной записью: - изменения в ФС сперва записываются в кэш; - кэш периодически сбрасывается на диск.

Преимущество - высокая скорость в многопоточной системе, промежуточные состояния ФС обрабатываются в кэше.

Недостаток – риск нахождения ФС на диске в несогласованном состоянии.

Протоколирование (logging) – обязательная предварительная запись в специальный файл (журнал) сведений об операции изменения структуры диска (метаданных).

Операции группируются в транзакции, которые должны быть завершены (с соответствующей отметкой в журнале) или отменены. Протоколирование в транзактных системах – опережающее (write-ahead logging).

Отложенная запись обеспечивает скорость работы, протоколирование – возможность определить, какие кэшированные операции не были завершены правильно.

В NTFS – сервис файла журнала (log file service). Предоставляет драйверу NTFS функции протоколирования транзакций, чтения записей и очистки журнала.

Резервное копирование: Случаи, для которых необходимо резервное копирование: Аварийные ситуации, приводящие к потере данных на диске. Случайное удаление или программная порча файлов.

Основные принципы создания резервных копий:

Создавать несколько копий - ежедневные, еженедельные, ежемесячные, ежеквартальные. Как правило, необходимо сохранять не весь диск, а толь выборочные каталоги. Применять инкрементные резервные копии - сохраняются только измененные файлы. Сжимать резервные копии для экономии места. Фиксировать систему при создании резервной копии, чтобы вовремя резервирования система не менялась. Хранить резервные копии в защищенном месте, не доступном для посторонних.

Существует две стратегии:

Физическая архивация - поблочное копирование диска (копируются блоки, а не файлы)

Недостатки: - копирование пустых блоков - проблемы с дефектными блоками - не возможно применять инкрементное копировании - не возможно копировать отдельные каталоги и файлы

Преимущества: - высокая скорость копирования - простота реализации

Логическая архивация - работает с файлами и каталогами. Применяется чаще физической.

Непротиворечивость файловой системы: Если в системе произойдет сбой, прежде чем модифицированный блок будет записан, файловая система может попасть в противоречивое состояние.

Два типа проверки на непротиворечивость системы: проверка блоков - проверяется дублирование блоков в файле или в списке свободных блоков. Потом проверяется, нет ли блока файла, который еще присутствует в списке свободных блоков. Если блока нет в занятых и в незанятых, то блок считается не достающем (уменьшается место на диске), такие блоки добавляются к свободным. Также блок может оказаться в двух файлах.

- проверка файлов - в первую очередь проверяется каталоговая структура. Файл может оказаться; либо в нескольких каталогах, либо не в одном каталоге (уменьшается место на диске).

Метод опережающего протоколирования: Восстанавливаемость NTFS обеспечивается методикой обработки транзакций, называемой протоколированием (logging). Прежде чем выполнить над содержимым диска подоперации какой-либо транзакции, изменяющей важные структуры данных файловой системы, NTFS регистрирует ее в файле журнала. Таким образом, в случае сбоя системы незавершенные транзакции можно повторить или отменить после перезагрузки компьютера. B технологии обработки транзакций эта методика называется опережающим протоколированием (write-ahead logging). B NTFS транзакции, к которым относятся, в частности, запись на диск или удаление файла, могут состоять из нескольких подопераций.