Файловые системы с точной записью

Лекция 25

Организация защиты данных

Наиболее важное свойство NTFS — это, несомненно, ее способность к восстановлению после сбоев. Восстанавливаемость ФС гарантирует, что в случае отказа питания или фатальной системной ошибки ни одна операция ФС (транзакция) не останется незавершенной, а структура дискового тома будет сохранена, и при этом не придется прибегать к утилите исправления диска.

Восстанавливаемость реализована в NTFS при помощи схемы журнала транзакций. Эта стратегия гарантирует полное восстановление диска, которое, кстати, выполняется очень быстро (в течение секунд) даже для самых больших дисков. Процедуры восстановления NTFS распространяются лишь на данные файловой системы, гарантируя, что пользователь, по крайней мере, никогда не лишится всего тома из-за повреждений ФС. Однако полное восстановление пользовательских данных в случае аварии системы не гарантируется. Решение отказаться от восстановления пользовательских файлов — это результат компромисса между полностью отказоустойчивой системой и такой, которая обеспечивает оптимальную производительность для всех операций с файлами. Восстановление пользовательских файлов может быть реализовано как расширение NTFS.

Эволюция файловых систем

Создание восстанавливаемой ФС можно рассматривать как еще один шаг в эволюции ФС. До настоящего времени были известны два основных подхода к организации поддержки ввода-вывода и кэширования для ФС: точная запись (careful write) и отложенная запись (lazy ivrite).

Третий вид –новый –восстанавливаемые ФС

Файловые системы точной и отложенной записи преобладают в ОС персональных компьютеров, миникомпьютеров и больших ЭВМ, тогда как восстанавливаемые ФС относительно новы.

Файловые системы с точной записью

В случае аварии ОС или сбоя питания операции ввода-вывода, выполняющиеся в данный момент, прерываются немедленно и зачастую преждевременно. В зависимости от того, какие выполнялись операции ввода-вывода и сколь далеко продвинулось их выполнение, такая внезапная остановка может нарушить целостность ФС. В данном контексте нарушение целостности — это повреждение ФС: например, имя файла появляется в списке каталога, но ФС не знает, где он находится, или не может обратиться к его содержимому В самых тяжелых случаях повреждения ФС могут привести к потере всего тома.

ФС с точной записью не пытаются предотвратить нарушения целостности. Вместо этого они упорядочивают операции записи таким образом, что авария системы в худшем случае вызовет предсказуемые, некритические нарушения, которые ФС может устранить в любое время.

Когда ФС любого типа получает запрос на обновление содержимого диска, она должна выполнить несколько подопераций, прежде чем будет завершено обновление. В ФС, использующей стратегию точной записи, эти подоперации всегда записываются на диск последовательно. При выделении дискового пространства, например, для файла, ФС вначале устанавливает некоторые биты в битовой карте, после чего выделяет место для файла. Если сбой питания происходит сразу же после того, как были установлены, биты, то ФС точной записи теряет доступ к некоторой части диска — пространству, представленному установленными битами, — но существующие данные не разрушаются.

Упорядочение операций записи означает также, что запросы на ввод-вывод выполняются в порядке их поступления. Если один процесс выделяет дисковое пространство, и вскоре после этого другой процесс создает файл, то файловая система с точной записью завершает выделение дискового пространства до того, как начнет создавать файл, иначе перекрытие подопераций из двух запросов ввода-вывода может привести к нарушению целостности.

Основное преимущество ФС с точной записью состоит в том, что в случае сбоя том остается целостным и его можно использовать дальше, не прибегая к медленно работающей утилите исправления тома. Такая утилита необходима для исправления предсказуемых, не разрушительных нарушений целостности диска.

Поиск по сайту: