Структура архива tar
Рисунок 11.5. Структура архива tar
Для поиска какого-то определенного файла вы должны прочитать первый заголовок; если это не тот файл, то отмотать ленту до его конца, прочитать новый заголовок и т. д. Это не очень удобно, если мы часто обращаемся к отдельным файлам, особенно учитывая то, что цикл перемотка — считывание — перемотка у большинства лентопротяжных устройств происходит намного медленнее, чем простая перемотка. Изменение же длины файла в середине архива или его стирание вообще превращается в целую эпопею. Поэтому tar используется для того чтобы собрать файлы с диска в некую единую сущность, например, для передачи по сети или для резервного копирования, а для работы файлы обычно распаковываются на диск или другое устройство с произвольным доступом.
Для того чтобы не заниматься при каждом новом поиске просмотром всего устройства, удобнее всего разместить каталог в определенном месте, например в начале ленты. Наиболее простую, из знакомых автору, файловую систему такого типа имеет ОС RT-11. Это единственная известная автору файловая система, которая с одинаковым успехом применялась как на лентах, так и на устройствах с произвольным доступом. Все более сложные ФС, обсуждаемые далее, используются только на устройствах произвольного доступа. В наше время наиболее распространенный тип запоминающего устройства произвольного доступа — это магнитный или оптический диск, поэтому далее в тексте мы будем называть такие устройства просто дисками — для краткости, хотя такое сокращение и не вполне корректно.
В этой ФС, как и во всех обсуждаемых далее, место на диске или ленте выделяется блоками. Размер блока, как правило, совпадает с аппаратным размером сектора (512 байт у большинства дисковых устройств), однако многие фС могут использовать логические блоки, состоящие из нескольких секторов (так называемые кластеры).
Использование блоков и кластеров вместо адресации с точностью до байта обусловлено двумя причинами. Во-первых, у большинства устройств произвольного доступа доступ произволен лишь с точностью до сектора, т. е. нельзя произвольно считать или записать любой байт — нужно считывать или записывать весь сектор целиком. Именно поэтому в системах семейства Unix такие устройства называются блочными (block-oriented).
Во-вторых, использование крупных адресуемых единиц позволяет резко увеличить адресуемое пространство. Так, используя 16-битный указатель, с точностью до байта можно адресовать всего 64 Кбайт, но если в качестве единицы адресации взять 512-байтовый блок, то объем адресуемых данных сможет достичь 32 Мбайт; если же использовать кластер размером 32 Кбайт, то можно работать с данными объемом до 2 Гбайт. Аналогично, 32-битовый указатель позволяет адресовать с точностью до байта 4 Гбайт данных, т. е. меньше, чем типичный современный жесткий диск; но если перейти к адресации по блокам, то адресное пространство вырастет до 2 Тбайт, что уже вполне приемлемо для большинства современных запоминающих устройств.
Таким образом, адресация блоками и кластерами позволяет использовать в системных структурах данных короткие указатели, что приводит к уменьшению объема этих структур и к снижению накладных расходов. Под накладными расходами в данном случае подразумевается не только освобождение дискового пространства, но и ускорение доступа: структуры меньшего размера быстрее считываются, в них быстрее производится поиск и т. д. Однако увеличение объема кластера имеет оборотную сторону — оно приводит к внутренней фрагментации (см. разд. Алгоритмы динамического управления памятью).
Ряд современных файловых систем использует механизм, по-английски называемый block siiballocation, т. е. размещение частей блоков. В этих ФС кластеры имеют большой размер, но есть возможность разделить кластер на несколько блоков меньшего размера и записать в эти блоки "хвосты" от нескольких разных файлов (Рисунок 11.6). Это, безусловно, усложняет ФС, но позволяет одновременно использовать преимущества, свойственные и большим, и маленьким блокам. Поэтому ряд распространенных ФС, например файловая система Novell Netware 4.1 и FFS (известная также как UFS и Berkley FS), используемая во многих системах семейства Unix, применяе этот механизм.
