Буфер сверхоперативной памяти (кеш)

Журналируемая файловая система

Для минимизации проблем связанных с целостностью и минимизации времени перезапуска системы, журналируемая файловая система хранит список изменений, которые она будут проводить с файловой системой перед фактической записью изменений. Эти записи хранятся в отдельной части файловой системы, называемой «журналом. Как только эти записи журнала безопасно записаны, журналируемая файловая система вносит эти изменения в файловую систему и затем удаляет эти записи из журнала регистраций.

Журналируемая файловая система увеличивает вероятность целостности, потому что записи журнал ведутся до проведения изменений файловой системы, и потому что файловая система хранит эти записи до тех пор, пока они не будут целиком и безопасно применены к файловой системе. При перезагрузке компьютера, который использует журналируемую файловую систему, программа монтирования может гарантировать целостность файловой системы простой проверкой журнала на наличие ожидаемых, но не произведенных изменений и записью их в файловую систему. В большинстве случаев, системе не нужно проводить проверку целостности файловой системы, а это означает, что компьютер использующий журналируемую файловую систему будет доступен для работы практически сразу после перезагрузки. Соответственно шансы потери данных в связи с проблемами в файловой системе значительно снижаются.

Примеры:

1) XFS, журналируемая файловая система разработанная Silicon Graphics, но сейчас выпущенная открытым кодом (open source);

2) RaiserFS, журналируемая файловая система разработанная специально для Linux;

3) JFS, журналируемая файловая система первоначально разработанная IBM, но сейчас выпущенная как открытый код;

4) ext3 – файловая система разработанная доктором Стефаном Твиди (Stephan Tweedie) в Red Hat, и несколько других систем.

Определение

Ядро старается свести к минимуму частоту обращений к диску, заведя специальную область внутренних информационных буферов, именуемую буферным кешем. Буферный кеш представляет собой программную структуру, которую не следует путать с аппаратными кешами, ускоряющими косвенную адресацию памяти.

Назначение

Буфер хранит содержимое блоков диска, к которым перед этим производились обращения. Перед чтением информации с диска ядро пытается считать что-нибудь из буфера кеша. Если в этом буфере отсутствует информация, ядро читает данные с диска и заносит их в буфер. Аналогично, информация, записываемая на диск, заносится в буфер для того, чтобы находиться там, если ядро позднее попытается считать ее.

Каждому блоку соответствует один буфер.

Свойства:

- функциональность

- инъективность

- не всюду определено

- сюръективный

Каждый буфер состоит из двух частей: области памяти, в которой хранится информация, считываемая с диска, и заголовка буфера, который идентифицирует буфер.

Состояние буфера представляет собой комбинацию из следующих условий:

• буфер заблокирован (термины "заблокирован (недоступен)" и "занят" равнозначны, так же, как и понятия "свободен" и "доступен"),
• буфер содержит правильную информацию,
• ядро должно переписать содержимое буфера на диск перед тем, как переназначить буфер; это условие известно, как "задержка, вызванная записью",
• ядро читает или записывает содержимое буфера на диск,
• процесс ждет освобождения буфера.

Заголовок буфера:

Структура области буферов:

Буферы организуются в ХЭШ очереди.

В зависимости от номера блока генерируется ХЭШ ключ, и буфер помещается в соответствующую этому ключу очередь.

Буфер, с которым не производится чтение и запись или операции дискового ввода вывода помещается в список свободных буферов.

ХЭШ- функция ≈ это остаток от деления на 4.

Буферы, с которыми не производятся чтение/ запись процессом или операции дискового ввода/ вывода помещаются в список свободных буферов.

Если нам нужен буфер, то он выделяется из начала списка свободных буферов. В него заносится нужная информация с диска, и буфер помещается в конец этого списка.

Любой буфер всегда находится в хеш-очереди, но его положение в очереди не имеет значения. Ядро просматривает хеш-очередь, если ему нужно найти определенный буфер, и выбирает буфер из списка свободных буферов, если ему нужен любой свободный буфер. Еще раз напомним: буфер всегда находится в хеш-очереди, а в списке свободных буферов может быть, но может и отсутствовать.

Дата добавления: 2014-01-05