Европейский Университет в Санкт-Петербурге
Опубликован: 10.10.2005 | Доступ: свободный | Студентов: 1585 / 256 | Оценка: 4.30 / 3.85 | Длительность: 16:22:00
ISBN: 978-5-94774-820-8
Лекция 5:

Файловая система: идеология и структура

Аннотация: Лекция посвящена файловой системе Solaris. В ней рассказывается как о классических принципах файловых систем UNIX, воплощенных в Solaris, так и о более новых расширениях, таких как списки управления доступом. Рассматриваются все управляющие структуры файловых систем, рассказывается о создании и монтировании файловых систем.
Ключевые слова: файл устройства, каталог, Unix, файл, ПО, вывод, запись, поле, драйвер, ядро, диск, раздел диска, пространство, SCSI, ID, target, LUN, logical unit, IDE, Slave, контроллер, x86, SPARC, master boot record, MBR, IA, программа, FAT, RAW, disk, slice, файловая система, дерево, IBM, список, слово, NOT, device, администрирование, монтирование, место, пользователь, разбиение, минимум, root, entire, distribution, компьютер, сервер, Oracle, базы данных, FTP, СУБД, Modify, reconfigurability, меню, запуск, интерфейс, активный, partition, print, пункт, UFS, список вывода, суперблок, индексный дескриптор, system, SUN, fast, FFS, надежность, производительность, байт, журналирование, logging, транзакция, поддержка, гигабайт, таблица, списки управления доступом, ACL, access control, выражение, загрузочный блок, i-node, table, теневой индексный дескриптор, BSD, boot block, disk label, остановка системы, flag, set, UID, GID, время последнего доступа, группа, доступ, устойчивость, информация, metadata, метаданные, расстояние, Размещение, длина, indirect, образ диска, корректность, ISO, ex, права, связь, скрипт, поиск, mount, boot, volume, management, daemon, компакт-диск, Windows, терминал

Файлы устройств Solaris

Каждому физическому устройству в Solaris обязательно соответствует файл устройства. Файл устройства по сути - это указатель на область кода ядра, в которой находится драйвер устройства. Файлы устройств располагаются в каталоге /dev и его подкаталогах. Такое расположение является стандартным для всех систем UNIX. Однако на самом деле в Solaris все файлы в каталоге /dev являются символическими ссылками на "настоящие" файлы устройств, которые располагаются в подкаталогах каталога /devices. Там эти файлы сгруппированы по отношению к своему месту в конфигурации компьютера. Подробнее это рассматривается ниже в разделе "Каталог /devices". О символических ссылках говорится также в лекции 5 раздела "Ссылки".

Файлы устройств имеют специальные типы: файл символьного устройства и файл блочного устройства.

Вывод программы ls иллюстрирует это:

ls -l /devices/pseudo/
...
crw-rw-rw- 1 root sys 26, 0 Мар 17 10:56 ptsl@0:ttyp0
crw-rw-rw- 1 root sys 26, 1 Мар 17 10:56 ptsl@0:ttyp1
crw-rw-rw- 1 root sys 26, 2 Мар 17 10:56 ptsl@0:ttyp2
crw-rw-rw- 1 root sys 26, 3 Мар 17 10:56 ptsl@0:ttyp3
...
ls -l /devices/pci@0,0/pci-ide@7,1/ide@0
...
brw-r----- 1 root sys 102, 0 Мар 17 10:56 cmdk@0,0:a
crw-r----- 1 root sys 102, 0 Мар 17 10:56 cmdk@0,0:a,raw
brw-r----- 1 root sys 102, 1 Мар 24 21:19 cmdk@0,0:b
crw-r----- 1 root sys 102, 1 Мар 17 10:56 cmdk@0,0:b,raw
...

Файл устройства является псевдофайлом, он не размещен на диске, о нем есть только запись, которая используется при доступе к устройству. Первое число, которое стоит в поле длины файла в выводе программы ls для файлов устройств, - это major-номер, а второе, после запятой - minor-номер. Первый из них означает номер типа устройств и одновременно - позицию в ядре, в которой следует искать драйвер устройства. Второй - номер экземпляра устройства данного типа. Поэтому файлы однотипных устройств в вышеприведенном выводе ls имеют одинаковые major-номера.

Устройство каждого типа имеет свой major-номер. Major-номера назначаются автоматически программой add_drv. Соответствие имени драйвера и major-номера определяется в файле /etc/name_to_major.

В Solaris каждое устройство имеет три разных имени: логическое имя, физическое имя и экземплярное имя.

Логические имена - это имена файлов устройств, которые хранятся в /dev.

Физические имена - это имена файлов устройств, хранящихся в /devices.

Экземплярные имена - это укороченные физические имена устройств, которые ядро назначает устройствам.

Ниже рассмотрен пример назначения всех перечисленных типов имен.

Файлы разделов дисков в Solaris

Мы предполагаем, что читатель знаком с физическим устройством жестких дисков, поэтому здесь не объясняются термины "головка", "дорожка", "цилиндр", "сектор" и другие. Все они являются общими для описания любых жестких дисков в любых компьютерах, независимо от архитектуры или используемой операционной системы.

Жесткий диск принято делить на разделы (в Solaris их называют slices). Раздел - это группа расположенных рядом цилиндров. Смысл разделения диска на разделы состоит в том, чтобы:

  • минимизировать расстояние, которое потребуется головке диска для считывания фрагментов одного файла ;
  • разделить данные разных типов, чтобы обезопасить системные данные от возможной порчи пользовательскими программами;
  • зарезервировать под системные нужды достаточное пространство на диске так, чтобы несистемные файлы не могли его занять.

В Solaris на одном физическом жестком диске может быть до восьми разделов, которые принято нумеровать цифрами от 0 до 7.

Каждому разделу соответствует свой файл устройства в каталоге /dev/dsk. Пространство под разделы выделяется цилиндрами. Раздел однозначно определяется номерами начального и конечного цилиндров. В Solaris принята следующая концепция именования таких файлов устройств: в имени устройства учитываются номер контроллера, SCSI ID (target number), номер диска (LUN - Logical Unit Number) и номер раздела на диске (см. рис. 5.1). Если это диск IDE, то роль SCSI ID играет пара master/slave (соответственно, 0/1). Для встроенных дисков SCSI и любых дисков IDE номер диска равен 0. Это иллюстрирует рис. 5.2.

Формирование имени устройства - раздела SCSI-диска

Рис. 5.1. Формирование имени устройства - раздела SCSI-диска
Конфигурация с IDE-устройствами

Рис. 5.2. Конфигурация с IDE-устройствами

Так, для системы с дисками SCSI /dev/dsk/c0t0d0s0 будет указывать на нулевой контроллер SCSI (c0), диск со SCSI ID 0 (t0), диск номер 0 на этом SCSI контроллере (d0), нулевой раздел на этом диске (s0).

Как показано на рис. 5.2, при создании файла устройства для раздела, который находится на IDE-диске, в названии файла учитываются номер адаптера IDE (как правило, в компьютерах x86 используют системные платы с одним адаптером, который поддерживает два канала IDE), номер канала (он кодируется как SCSI ID, как показано в табл. 5.1), номер диска (всегда d0) и номер раздела (первый раздел на диске - s0 и т.д., подобно разделам на SCSI-дисках).

Таблица 5.1. Соответствие между SCSI ID и позицией IDE-диска в подсистеме IDE
Номер диска в подсистеме IDE Позиция диска в подсистеме IDE
0 primary master
1 primary slave
2 secondary master
3 secondary slave

Сказанное выше об именовании файлов устройств дисков IDE относится к системам на платформе SPARC. На платформе х86 файлы устройств, соответствующие разделам дисков IDE, именуются несколько иначе. Файлы, соответствующие разделам fdisk, обозначаются cNdMpK, где после с идет номер контроллера, после d - номер диска, а после p - номер раздела fdisk. На каждом из разделов fdisk может быть создано несколько подразделов (slices), если этот раздел fdisk является разделом типа Solaris. Любой раздел fdisk имеет свой тип, он указывается в таблице Master Boot Record (MBR), в которой описаны все разделы fdisk-диска.

По умолчанию при установке Solaris на IDE-диск на платформе IA (x86) программа-установщик создает два раздела fdisk - загрузочный (примерно 20 Мб) с программой-загрузчиком и раздел, на котором будут находиться все остальные части системы, а также пользовательские файлы. Первый раздел fdisk имеет тип FAT, а второй - тип Solaris. На втором разделе создаются подразделы (slices). Они именуются по такому же принципу, как и разделы на дисках систем SPARC, но без указания SCSI ID: c0d0s0, c0d0s1 и т.д.

Каждому файлу из каталога /dev/dsk соответствует файл устройства прямого доступа (raw disk) в каталоге /dev/rdsk:

# ls /dev/dsk
c0d0p0 c0d0s1 c0d0s15 c0d0s7 c1t0d0p3 c1t0d0s12 c1t0d0s4
c0d0p1 c0d0s10 c0d0s2 c0d0s8 c1t0d0p4 c1t0d0s13 c1t0d0s5
c0d0p2 c0d0s11 c0d0s3 c0d0s9 c1t0d0s0 c1t0d0s14 c1t0d0s6
c0d0p3 c0d0s12 c0d0s4 c1t0d0p0 c1t0d0s1 c1t0d0s15 c1t0d0s7
c0d0p4 c0d0s13 c0d0s5 c1t0d0p1 c1t0d0s10 c1t0d0s2 c1t0d0s8
c0d0s0 c0d0s14 c0d0s6 c1t0d0p2 c1t0d0s11 c1t0d0s3 c1t0d0s9

# ls /dev/rdsk
c0d0p0 c0d0s1 c0d0s15 c0d0s7 c1t0d0p3 c1t0d0s12 c1t0d0s4
c0d0p1 c0d0s10 c0d0s2 c0d0s8 c1t0d0p4 c1t0d0s13 c1t0d0s5
c0d0p2 c0d0s11 c0d0s3 c0d0s9 c1t0d0s0 c1t0d0s14 c1t0d0s6
c0d0p3 c0d0s12 c0d0s4 c1t0d0p0 c1t0d0s1 c1t0d0s15 c1t0d0s7
c0d0p4 c0d0s13 c0d0s5 c1t0d0p1 c1t0d0s10 c1t0d0s2 c1t0d0s8
c0d0s0 c0d0s14 c0d0s6 c1t0d0p2 c1t0d0s11 c1t0d0s3 c1t0d0s9

В Solaris принято, что раздел номер 2 (slice 2) представляет собой весь диск, т.е. является репрезентацией всего диска в целом, со всеми его разделами. Иначе говоря, на диске на самом деле может быть создано до 7 разделов, а восьмой ( раздел 2) всегда охватывает все эти разделы вместе. Поэтому в разделе 2 нельзя создать файловую систему и записывать туда файлы: он служит для системных надобностей. В частности, в структурах, адресуемых через раздел 2, хранятся сведения о диске в целом: реальный размер, число цилиндров и т.п.

Замечание о разных типах имен устройств можно проиллюстрировать на примере именования разделов диска. Так, разделам SCSI-диска со SCSI ID, равным 6, присоединенным к нулевому контроллеру, будут соответствовать логические имена устройств ( разделов диска ) от /dev/dsk/c0t6d0s0 до /dev/dsk/c0t6d0s7, физические имена от /devices/pci@1f,0/pci@1,1/scsi@6/sd@0,0:a до /devices/pci@1f,0/pci@1,1/scsi@6/sd@0,0:g. При этом диску в целом будет соответствовать экземплярное имя sd6.

Игорь Ермачков
Игорь Ермачков
Латвия, Рига
Андрей Мальщуков
Андрей Мальщуков
Россия