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6.3 Implementierung der Dateiverwaltung

Für hohe Effizienz: Caching –

vielfach werden Kopien von Plattendaten für längere Zeit im Arbeitsspeicher gehalten:

Dateitabelle (Unix: i-node table)enthält aktive Deskriptoren, d.h. vonDateien, die gerade in Benutzung sind( Dateitabelle auf dem Datenträger!)

Blockpuffer (Unix: buffer cache)enthält Kopien von Datenblöcken,

Deskriptorblöcken,Superblöcken

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Temporäre Verwaltungsdaten, die kein Äquivalent auf dem Datenträger haben:

Kanaltabelle enthält die Iteratoren für „offene“ sequentielle Dateien(6.1.2)

Mount-Tabelle enthält Einträge für die in denDateibaum eingehängten Dateisysteme

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Temporäre Verwaltungsdaten, die kein Äquivalent auf dem Datenträger haben:

Kanaltabelle enthält die Iteratoren für „offene“ sequentielle Dateien(6.1.2)

Mount-Tabelle enthält Einträge für die in denDateibaum eingehängten Dateisysteme

Verweisstruktur:

Kanal-tabelle

Mount-Tabelle

Blockpuffer

Datei-tabelle

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öffentlich

6.3.1 Blockpuffer

devno blkno owner block dirty

Operationen geeignet synchronisiert !weil Prozesse nebenläufig auf denPuffer und seine Einträge zugreifen

B

012...

(Alles folgende für Beispiel Unix)

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bufno = reqBlock(devno,blkno)stellt sicher, dass der gewünschte Block sich im Puffer bufno befindet, und sperrt ihn; abstrahiert dabei vonPufferverwaltung, Ein/Ausgabe, Synchronisation

Vor. (mit Warten!) Bdevno,blkno.owner == null,falls Eintrag vorhanden; sonst: es existiert Eintrag mit owner == null

Eff.: falls Bdevno,blkno vorhanden,B[bufno] == Bdevno,blkno &&B[bufno].owner == current; sonstB[bufno] == (devno,blkno,current,

DISK[devno,blkno],false)

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Implementierung:

benutzt Hilfsroutine getBlock(devno,blkno), die für Eintrag (devno,blkno,current,_,_) sorgt.

bufno = req2Blocks(devno1,blkno1,devno2,blkno2)Vor./Eff. wie bufno = reqBlock(devno,blkno)- und evtl. Einlagerung gestartet für 2. Block

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saveBlock(bufno,sync)

erzwingt sofortige Auslagerung von B[bufno].block

Vor.: B[bufno].owner == current

Eff.: wenn nicht sync : Auslagerung ist gestartet; sonst mit d == B[bufno].devno

b == B[bufno].blkno : DISK[d,b] == B[bufno].block &&

B[bufno].owner==null && !B[bufno].dirty

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relBlock(bufno)

gibt Position bufno im Blockpuffer frei (Entsperren)

Vor.: B[bufno].owner == current

Eff.: B[bufno].owner == null &&

Wenn Gerätetreiber mitteilt, dass Auslagerung des Blocksin Position bufno abgeschlossen ist:

B[bufno].dirty löschenB[bufno].owner löschen

Höhere Schichten modifizieren gepufferte Blöcke und dirty

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6.3.2 Dateitabelle

(interne Dateitabelleexterne Dateitabelle auf Datenträger!)

dient zur Aufnahme der aktiven Dateideskriptoren,d.h. für diejenigen Dateien, auf die sich ein Kanalbezieht („offene“ Dateien).

Aktiver Deskriptor = Deskriptor +Gerätenummer,Dateinummer,Verweiszähler *(Verweise aus Kanaltabelle),Status: file modified, descriptor modified,

is mount point, owner, .....

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Verwaltung ähnlich wie beim Blockpuffer,allerdings ohne Verdrängung

devno filno refcnt status type . . . . . . . . . . . . . . . . . file map

öffentlich

D

012...

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dno = reqDesc(devno,filno)

stellt sicher, dass der gewünschte Deskriptorsich in der Tabelle befindet, und sperrt ihn; abstrahiert dabei von Tabellenverwaltung, Ein/Ausgabe von Deskriptoren, Synchronisation;liefert die Position des Deskriptors in der Tabelle.

Vor.: Ddevno,filno.owner == null,falls Eintrag vorhanden (mit Warten!) ; sonst: es existieren freie Positionen (refcnt==0)

Eff.:

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Eff.: falls Ddevno,filno vorhanden:D[dno] == Ddevno,filno &&D[dno].owner == current &&D[dno].refcnt == 'D[dno].refcnt+1

sonst* 'D[dno].refcnt == 0 &&D[dno] == (devno,filno,1,current,...,DISK[devno,S+filno/N][filno%N])

mit S = Nummer des ersten Blocks der Dateitabelle auf dem Datenträger,

N = Anzahl der Deskriptoren je Block

Implementierung: Falls Eintrag nicht vorhanden,reqBlock(devno,S+filno/N) usw.

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relDesc(dno)

gibt Deskriptor frei, ggfls. – wenn nicht mehr aktiv – mit Zurückschreiben auf den Datenträgerund ggfls. – wenn Verweiszähler für Datei gleich 0 –mit Löschen von Deskriptor und Datei auf Datenträger

Vor.: D[dno].owner == current ||D[dno].owner == null

Eff.: D[dno].owner == null &&D[dno].refcnt == 'D[dno].refcnt-1und wenn D[dno].refcnt == 0, dann

wenn link count = 0,Löschen von .devno,.filno undLöschen auf Datenträger,

sonst Deskriptor auf Datenträger ändern(Deskriptor bleibt zunächst in Tabelle!)

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Implementierung:

evtl. reqBlock, saveBlock für den Block,der den Deskriptor enthält,

evtl. Platzfreigabe auf Datenträger mitdeallocateBlock(devno,blkno)deallocateDesc (devno,filno)(6.3.3)

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6.3.3 Tertiärspeicherverwaltung

für Blöcke und Deskriptoren mit Hilfe von

Mount-Tabelle mit Einträgen für die bekannten Dateisysteme:

devno root mtpt super block012 . . .

Blockpuffer(6.3.1)

Dateitabelle(6.3.2)

Mount-Tabelle

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Blockverwaltung:

bufno = allocateBlock(devno)

reserviert Block auf Gerät devno (Blocknummer sei blkno),trägt im Blockpuffer ein: (devno,blkno,current,0,1),markiert Superblock von devno als dirty;liefert Nummer des Blockpuffer-Eintrags.

Implementierung:

bufno = getBlock(devno,blkno) sorgt für Eintrag (devno,blkno,current,_,_);

evtl. req/relBlock für Block, der auf weitere freieBlöcke verweist *.

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deallocateBlock(devno,blkno)

gibt Block blkno auf Gerät devno frei(der Block vermodert im Blockpuffer)

Implementierung:

evtl. req/relBlock analog zu allocateBlock

bs-6.3

Deskriptorverwaltung:

dno = allocateDesc(devno)

reserviert freie Position filno in der Dateitabelle auf devno,erzeugt und initialisiert entsprechenden aktiven Deskriptor

(devno,filno,1,current,...)und liefert dessen Position.

Implementierung:

evtl. req/relBlock für externe Dateitabelle auf Gerät,um freie Stelle filno zu finden;

dno = reqDesc(devno,filno) schafft Eintrag in interner Dateitabelle;

partielle Initialisierung des Deskriptors (extern und intern)(z.B. type 0 bedeutet „belegt“).

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deallocateDesc(devno,filno)

gibt die Position für filno in der externen Dateitabelle von devno frei

Implementierung:

Übung!

bs-6.3 20

6.3.4 Auflösung eines Wegnamens

hat die Aufgabe, zu einem vorgegebenen, syntaktischkorrekten Wegnamen den zugehörigen Dateideskriptorin der internen Dateitabelle bereitzustellen:

dno = path2dno(path)

Vor.: path syntaktisch korrekt

Eff.: D[dno] ist der Deskriptor der gesuchten Datei,gesperrt mit .owner = current

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Implementierung:

Die Einträge in einem Verzeichnis sind Paare(name, fileIndex).

Ein mount point, d.h. eine Datei, die mit der Wurzel eines fremden Dateisystems überlagert wurde, ist am Status ihres Deskriptors erkennbar.In der Mount-Tabelle kann dann der Eintraggefunden werden, der auf diesen Deskriptorverweist, und aus diesem Eintrag kann der Verweisauf den Deskriptor der Wurzel entnommen werden.

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Implementierung – erfolgreiche Suche vorausgestzt:

d = reqDesc(root) oder d = reqDesc(curdir) ;i = 0;b = reqBlock(devno, getblkno(i++,d));

search block b for name ;relBlock(b);

(name, next file) found ?

relDesc(d);d = reqDesc(next file);

path exhausted ?

dno = d;

no yes

no yes