Організація директорій (каталогів) в unix

Вміст регулярних файлів (інформація, що знаходиться в них, і спосіб її організації) цілком визначається програмістом, що створює файл. На відміну від регулярних, решта типів файлів, що містять дані, тобто директорії і зв'язки, мають жорстко задану структуру і зміст, визначувані типом файлової системи, що використовується.

Основним вмістом файлів типу "директорія", якщо говорити на призначеній для користувача мові, є імена файлів, що лежать безпосередньо в цих директоріях, і відповідні їм номери індексних вузлів. В термінах уявлення у вигляді графа вміст директорій є іменами ребер, що виходять з вузлів, відповідних директоріям, разом з індексними номерами вузлів, до яких вони ведуть.

У файловій системі s5fs простір імен файлів (ребер) містить імена завдовжки не більше 14 символів, а максимальна кількість inode в одному розділі файлової системи не може перевищувати значення 65535. Ці обмеження не дозволяють давати файлам осмислені імена і приводять до необхідності розбиття великих жорстких дисків на декілька розділів. Зате вони допомагають спростити структуру зберігання інформації в директорії. Весь вміст директорії є таблицею, в якій кожний елемент має фіксований розмір в 16 байт. З них 14 байт відводиться під ім'я відповідного файлу (ребра), а 2 байти – під номер його індексного вузла. При цьому перший елемент таблиці додатково містить посилання на саму дану директорію під ім'ям ".", а другий елемент таблиці – посилання на батьківський каталог (якщо він існує), тобто на вузол графа, з якого виходить єдине іменоване ребро, що веде до поточного вузла, під ім'ям "..".

В більш сучасній файловій системі FFS (Fast File System) розмірність простору імен файлів (ребер) збільшена до 255 символів. Це дозволило використовувати практично будь-які мислимі імена для файлів (навряд чи знайдеться програміст, якому не лінь набиратиме для імені більше 255 символів), але довелося змінити структуру каталога (щоб зменшити його розміри і не берегти порожні байти). В системі FFS каталог є таблицею із записів змінної довжини. В структуру кожного запису входять: номер індексного вузла, довжина цього запису, довжина імені файлу і власне його ім'я. Два перші записи в каталозі, як і в s5fs, як і раніше адресують саму дану директорію і її батьківський каталог.

Поняття суперблоку

Ми вже торкнулися вмісту заголовка розділу, коли говорили про масив індексних вузлів файлової системи. Частину заголовка в s5fs, що залишилася, прийнято називати суперблоком. Суперблок береже інформацію, необхідну для правильного функціонування файлової системи в цілому. В ньому містяться, зокрема, наступні дані.

• Тип файлової системи.

• Прапори стану файлової системи.

• Розмір логічного блоку в байтах (звичайно кратний 512 байтам).

• Розмір файлової системи в логічних блоках (включаючи сам суперблок і масив inode).

• Розмір масиву індексних вузлів (тобто скільки файлів може бути розміщено у файловій системі).

• Число вільних індексних вузлів (скільки файлів ще можна створити).

• Число вільних блоків для розміщення даних.

• Частина списку вільних індексних вузлів.

• Частина списку вільних блоків для розміщення даних.

В деяких модифікаціях файлової системи s5fs останні два списки виносяться за межі суперблоку, але залишаються в заголовку розділу. При першому ж зверненні до файлової системи суперблок звичайно цілком прочитується в адресний простір ядра для прискорення подальшого обігу. Оскільки кількість логічних блоків і індексних вузлів у файловій системі може бути вельми великою, недоцільно берегти списки вільних блоків і вузлів в суперблоці повністю. При роботі з індексними вузлами частина списку вільних вузлів, що знаходиться в суперблоці, поступово убуває. Коли список майже вичерпаний, операційна система сканує масив індексних вузлів і наново заповнює список. Частина списку вільних логічних блоків, що лежить в суперблоці, містить посилання на продовження списку, розташоване де-небудь в блоках даних. Коли ця частина виявляється використаною, операційна система завантажує на місце, що звільнилося, продовження списку, а блок, що застосовувався для його зберігання, переводиться в розряд вільних.