Индексные дескрипторы. Адресация блоков файла

Выше уже отмечалось, что индексный дескриптор (Рис. 112) является системной структурой данных, содержащей атрибуты файла, а также всю оперативную информацию об организации и размещении данных. Система устроена таким образом, что между содержимым файла и его индексным дескриптором существует взаимнооднозначное соответствие. Заметим, что содержимое файла не обязательно размещается в рабочем пространстве файловой системы: существуют некоторые типы файлов, для которых содержимое хранится в самом индексном дескрипторе. Примером тут может послужить тип специального файла устройств.

Рис. 112. Индексные дескрипторы.

Для каждого индексного дескриптора существует, по меньшей мере, одно имя, зарегистрированное в каталогах файловой системы. И еще раз повторимся, сказав, что, говоря о древовидности файловой системы, то понимают древовидности не с точки зрения размещения файла, а с точки зрения размещения имен файлов.

Индексный дескриптор хранит информацию о типе файла, правах доступа, информацию о владельце файла, размере файла в байтах, количестве имен, зарегистрированных в каталогах файловой системы и ссылающихся на данный индексный дескриптор. В частности, признаком свободного индексного дескриптора является нулевое значение последнего из указанных атрибутов.

В индексном дескрипторе также собирается различная статистическая информация о времени создания, времени последней модификации, времени последнего доступа. И, наконец, в индексном дескрипторе находится массив блоков файла.

Организация блоков файла — еще одна удачная особенность файловой системы ОС Unix. Структура организации блоков файла выглядит следующим образом. Массив блоков файла состоит из 13 элементов. Первые 10 элементов используются для указания номеров первых десяти блоков файла, оставшиеся три элемента используются для организации косвенной адресации блоков. Так, одиннадцатый элемент ссылается на массив из N номеров блоков файла, двенадцатый — на массив из N ссылок, каждая из которых ссылается на массив из N блоков файла, тринадцатый элемент используется уже для трехуровневой косвенной адресации блоков.

Рис. 113. Адресация блоков файла.

Рассмотрим пример системы (Рис. 113), в которой размер блока равен 512 байтам (т.е. 128 четырехбайтовых чисел). Если количество блоков файла больше 10, то сначала используется косвенная адресация первого уровня. Суть ее заключается в том, что в одиннадцатом элементе хранится номер блока, состоящем в нашем случае из 128 номеров блоков файла, которые следуют за первыми десятью блоками. Иным словами, посредством одиннадцатого элемента массива адресуются 11-ый – 138-ой блоки файла. Если же блоков оказывается больше, чем 138, то начинает использоваться косвенность второго уровня, и для этих целей задействуют двенадцатый элемент массива. Этот элемент массива содержит номер блока, в котором (опять-таки для нашего примера) могут находиться до 128 номеров блоков, в каждом из которых может находиться до 128 номеров блоков файла. Когда размеры файла оказываются настолько большими, что для хранения номеров его блоков не хватает двойной косвенной адресации, используется тринадцатый элемент массива и косвенная адресация третьего уровня. Итак, в рассмотренной модели (размер блока равен 512 байтам) максимальный размер файла может достигать (10+128+128²+128³)*512 байт. На сегодняшний день файловые системы с таким размером блока не используются, наиболее типичны размеры блока 4, 8, вплоть до 64 кбайт.

Обратим внимание, что рассмотренная модель адресации блоков файла является достаточно компактной и эффективной, поскольку для обращения к блоку файла с использованием тройной косвенности потребуется всего три обмена, а если учесть, что в системе реализована буферизация блочных обменов, то накладные расходы становятся еще меньше.