41 - Systémy souborů, metadata a odolnost vůči výpadku

Question 1

Metadata, organizace souborů a základní operace

Answer 1

Organizace souborů - bývá hiearchická, je nutný - víceúrovňový - adresář souborů (mapuje jméno na identifikaci).
- vyhledávání podle seznamu, stromu nebo hash tabulky

Metadata - popisují organizaci, pojmenování souborů a další informace o souborech

Operace se soubory

• Zpřístupnění - vyhledání informací o souboru na základě jména, metadata
• Čtení a zápis - na základě deskriptoru souboru
• Manipulace - podle jména, podle deskriptoru, změny metadat

Question 2

Operace se soubory - Zpřístupnění souboru

Answer 2

Umístění metadat

• přímo v adresáři
• zvláštní datová jednotka (např. i-nody na začátku disku)

Pojmenování souborů

• jednoúrovňový adresář
• víceúrovňový adresář (např. strom/acyklický graf, problém rychlosti vyhledání jména)

Správa adresářů

• oddělená obsluha - speciální struktury, možná optimalizace
• adresář jako soubor - v podstatě standardní soubor, zapisovat může pouze systém

Délka jména souboru

• pevná
• proměnná

Metadata v UNIXu (BSD)

• typ souboru (adresář, speciální soubor, roura, socket)
• majitel, skupina
• práva
• počet odkazů (hardlink)
• velikost
• čas posledního přístupu, změny, změny stavu
• indexy přímých a nepřímých alokačních bloků

Question 3

Operace se soubory - Zpřístupnění souboru - Odolnost vůču výpadku

Answer 3

Odolnost FS proti výpadku = je vynucena existencí více míst, kde je nutná změna
- Zajišťuje odolnost primárně pro metadata, ztrátu dat je třeba řešit synchronním režimem V/V

příklad: smazání souboru =

• zrušení položky v adresáři (zápis do adresáře),
• uvolnění i-nodu (zápis do tabulky i-nodů),
• uvolnění alokačních bloků (zápis uvolněných alokačních bloků do indexů, bitové mapy),
• aktualizace počtu volných/obsazených bloků a inodů (zápis do superbloku).
• > Pokud jsou tyto zápisové operace realizovány asynchronně, vzniká při výpadku nekonzistentní a nezotavitelný stav metadat na disku (UFS).

Řešení:

• Synchronní zápis - zápis metadat v daném pořadí, při výpadku lze detekovat a opravit, hodně pomalé
• Soft metadata update - zápis diskových bloků v tom pořadí, jak to vyžaduje V/V vyrovnávání; - pokud I/O vykoná něco asynchronně, změní se ostatní data tak, aby to reflektovala
• Transakční zpracování - vyžaduje žurnálování, zaznamenávají se operace, které se budou provádět a informace o jejich dokončení, při výpadku se podle logu operace rekonstruují

Question 4

Operace se soubory - Čtení a zápis

Answer 4

• Vyhledání souboru je náročná operace, nemá smysl ji opakovat pro každou operaci
• > otevřený soubor je identifikován v tabulce otevřených souborů, přistupuje se k němu pomocí deskriptoru
• Odkazy ze dvou tabulek deskriptorů dvou různých procesů mohou identifikovat stejnou položku v systémové tabulce otevřených souborů
• > mohou sdílet otevřený soubor.
• > Při tom je třeba dát pozor na to, že sdílí i pozici v souboru !!!