Failų sistema (filesystem) paverčia plokščią disko blokų masyvą failų ir katalogų hierarchija, valdydama metaduomenis ir laisvą vietą, kad tai būtų patikima ir greita.
UNIX failų sistemose kiekvienas failas yra (index node) — struktūra, laikanti failo (dydį, savininką, teises, laiko žymes, nuorodų skaičių) ir . Atkreipkite dėmesį, ko inode : . Vardai gyvena , kurie tėra failai, susiejantys vardas → inode numeris:
directory "docs" inode 1042 data blocks
┌───────────────────┐ ┌──────────────┐ ┌────────┐
│ "report.txt" →1042│───────────▶│ mode, uid │──ptr───▶│ block │
│ "notes.txt" →1050│ │ size, times │──ptr───▶│ block │
└───────────────────┘ │ link count=2 │ └────────┘
│ block ptrs │──(indirect)──▶ ...
└──────────────┘
Todėl hard link tėra antras katalogo įrašas, rodantis į tą patį inode (link count 2), ir todėl rm iš tikrųjų yra unlink — jis pašalina vardą ir atlaisvina inode tik tada, kai link count pasiekia nulį.
Viena loginė operacija (pvz. append) paliečia kelis blokus — inode, laisvos vietos bitmap, duomenis. Nulūžimas pusiaukelėje palieka failų sistemą nenuoseklią. Journal pirma įrašo numatytus pakeitimus į log, tada juos pritaiko; po nulūžimo failų sistema pergroja (replays) arba atmeta (discards) journal vietoj lėto viso skenavimo (fsck). Režimai keičia saugumą į greitį: journal tik metaduomenų (greita, dažna) prieš metaduomenų ir duomenų.
Kernel cache’ina failų duomenis RAM page cache, todėl pakartotiniai skaitymai pataiko į atmintį, o rašymai yra buferuojami ir išplaunami vėliau (write-back):
buffered I/O (default): app ↔ page cache ↔ disk → cached, async writeback, fast re-reads
direct I/O (O_DIRECT): app ↔ disk → bypass the cache; DBs manage their own
fsync(): force buffered data to durable storage (required for real durability)
Buffered I/O yra greitas, bet „įrašyti“ duomenys nėra patvarūs, kol neįvyksta fsync; duomenų bazės dažnai naudoja direct I/O plius savo buffer pool, kad tiksliai valdytų cache’inimą ir patvarumą.
Failų sistemos vidinė sandara paaiškina kasdienį elgesį: kodėl veikia hard links, kodėl trynimas failo, kurį procesas dar laiko atvertą, neatlaisvina vietos, kol jis neuždaromas, kodėl fsync yra esminis patvarumui (ir klasikinė duomenų praradimo klaida, kai praleidžiamas), ir kodėl antras failo skaitymas yra momentinis (page cache). Senior inžinieriai apie tai samprotauja rinkdamiesi buffered vs direct I/O duomenų bazei, nustatydami RAM dydį cache’ui ar derindami crash-consistency problemą.
IT pokalbių klausimų biblioteka su išsamiais atsakymais — nuo Junior iki Senior.
Paaukoti