Реализация файловой системы Berkeley Fast

Приведенное выше описание объясняет принципы работы классической файло­вой системы UNIX. Теперь познакомимся с усовершенствованиями этой системы, реализованными в версии Berkeley. Во-первых, были реорганизованы каталоги. Длина имен файлов была увеличена до 255 символов. Для обеспечения совместимости двух систем в системе Berkeley были разработа­ны специальные системные вызовы, чтобы программы мог­ли читать каталоги, не зная их внутренней структуры. Позднее длинные имена файлов и эти системные вызовы были добавлены ко всем другим версиям UNIX и к стандарту POSIX.

Каждый каталог BSD, поддерживающей имена файлов длиной до 255 сим­волов, состоит из некоторого целого коли­чества дисковых блоков, так что каталоги могут записываться на диск как единое целое. Внутри каталога записи файлов и каталогов никак не отсортированы, при этом каждая запись сразу следует за предыдущей записью. В конце каждого блока может оказаться несколько неиспользованных байтов, так как записи могут быть различного размера. Каждая каталоговая запись состоит из четырех полей фиксиро­ванной длины и одного поля переменной длины. Первое поле представляет собой номер i-узла. Следом за номером i-узла идет поле, сообщающее размер всей каталоговой записи в байтах, возможно, вместе с дополнительными байтами-заполнителями в конце записи. Это поле необходимо, чтобы найти следующую запись. Затем располагается поле типа файла, определяющее, является ли этот файл каталогом и т. д. Последнее поле содержит длину имени файла в байтах. Наконец, идет само имя файла, заканчивающееся нулевым байтом и дополненное до 32-битовой границы. За ним могут следовать дополнительные байты-заполнители.

Поскольку поиск в каталогах производится линейно, он может занять много времени, пока не будет найдена запись у конца большого каталога. Для увеличе­ния производительности в BSD было добавлено кэширование имен. Прежде чем искать имя в каталоге, система проверяет кэш. Если имя файла есть в кэше, то в каталоге его уже можно не искать.

Вторым существенным изменением, введенным в Berkeley, было разбиение диска на группы цилиндров, у каждой из которых был собственный суперблок, i-узлы и блоки данных. Идея такой организации диска заключается в том, чтобы хранить i-узел и блоки данных файла ближе друг к другу. Тогда при обращении к файлам снижается время, затрачиваемое жестким диском на перемещение блоков головок. По мере возможности блоки для файла выделяются в группе цилиндров, в которой содержится i-узел.

Третье изменение заключалось в использовании блоков не одного, а двух раз­меров. Для хранения больших файлов значительно эффективнее использовать небольшое количество крупных блоков, чем много маленьких блоков. С другой стороны, размер многих файлов в системе UNIX невелик, поэтому при использо­вании только блоков большого размера расходовалось бы слишком много диско-вого пространства. Наличие блоков двух размеров обеспечивает эффективное чте­ние/запись для больших файлов и эффективное использование дискового про­странства для небольших файлов. Платой за эффективность является значитель­ная дополнительная сложность программы.