Какая информация содержится в индексном дескрипторе файла

Обновлено: 06.07.2024

Файл имеет несколько атрибутов: имя, содержимое и служебную информацию (права доступа и даты модификации). Служебная информация размещается в индексном дескрипторе вместе с важной системной информацией, такой, как размер файла, место хранения его на диске и т.д.[8] В индексном дескрипторе хранятся три даты: время последнего изменения файла (записи в него), время последнего использования файла (чтение или выполнение), время последнего изменения самого индексного дескриптора, например изменения прав доступа.

Tue Sep 27 12:07:24 EDT 1983 $ date > junk

-rw-rw-rw 1 you 29 Sep 27 12:07 junk

-rw-rw-rw 1 you 29 Sep 27 06:11 junk

-rw-rw-rw 1 you 29 Sep 27 12:07 junk

-r--r--r-- 1 you 29 Sep 27 06:11 junk

-r--r--r-- 1 you 29 Sep 27 12:11 junk

Можно использовать флаг -t команды ls, который применяется для сортировки файлов по времени (по умолчанию принимается время последней модификации), совместно с флагами -с или -r, чтобы узнать порядок, в котором изменились индексные дескрипторы или читались файлы:

drwxrwxrwx 4 you 64 Sep 27 12:11 recipes

-rw-rw-rw- 1 you 29 Sep 27 06:11 junk

У каталога recipes, как вы видите, более позднее время использования, поскольку мы только что просмотрели его содержимое.

Очень важное понять значение индексного дескриптора, причем не для того, чтобы оценить действие флагов команды ls. По существу, индексные дескрипторы и есть файлы. Иерархия каталогов предоставляет только удобный способ именования файлов. Внутреннее системное имя файла или индекс файла — это номер индексного дескриптора, содержащего информацию о файле. Команда ls -i выдает индекс файла в десятичной форме:

Именно индекс файла хранится в первых двух байтах каталога, предшествующих имени. Команда od -d выдает информацию не в восьмеричной форме по байтам, а в десятичной, объединив по два байта в одно целое, и поэтому мы увидим на экране индекс файла:

0000040 252 ; p е ц п т ы

0000060 230 = j u n к

0000000 15156 00046 00000 00000 00000 00000 00000 00000

0000020 10427 11822 00000 00000 00000 00000 00000 00000

0000040 15274 25970 26979 25968 00115 00000 00000 00000

0000060 15768 30058 27502 00000 00000 00000 00000 00000

0000100 15852 00120 00000 00000 00000 00000 00000 00000

Первые два байта в каждой строке каталога являются единственной связью между именем файла и его содержимым. Именно поэтому имя файла в каталоге называется связью: оно связывает имя в иерархии каталогов с индексным дескриптором и, тем самым, с информацией. Один и тот же индекс файла может появиться в нескольких каталогах. Команда rm в действительности удаляет не индексный дескриптор, а строку каталога или связь. Только когда последняя связь файла исчезает, система удаляет индексный дескриптор, а значит, и сам файл.

Если индекс файла в строке каталога равен нулю, это означает, что связь удалена, но сам файл не обязательно удален — могут существовать связи где-нибудь еще. Можно убедиться в том, что индекс файла становится равным нулю при удалении файла:

0000000 15156 00046 00000 00000 00000 00000 00000 00000

0000020 10427 11822 00000 00000 00000 00000 00000 00000

0000040 15274 25970 26979 25968 00115 00000 00000 00000

0000060 15768 30058 27502 00000 00000 00000 00000 00000

0000100 00000 00120 00000 00000 00000 00000 00000 00000

Следующий файл, создаваемый в этом каталоге, займет освободившуюся позицию, хотя у него, вероятно, будет другой индекс. Команда ln, имеющая приведенный ниже синтаксис, устанавливает связь с уже существующим файлом:

$ ln old-file new-file

Назначение связи состоит в том, чтобы дать два имени одному и тому же файлу, поэтому он часто оказывается в двух разных каталогах. Во многих системах есть связь с редактором /bin/ed под названием /bin/е, так что пользователи могут вызывать редактор как е. Две связи одного файла указывают на одну и ту же запись, а значит, имеют один и тот же индекс файла:

$ ln junk linktojunk

15768 -rw-rw-rw- 2 you 29 Sep 27 12:07 junk

15768 -rw-rw-rw- 2 you 29 Sep 27 12:07 linktojunk

15274 drwxrwxrwx 4 you 64 Sep 27 09:34 recipes

Целое число, выдаваемое между правом доступа и именем владельца файла, является числом связей файла. Поскольку каждая связь ссылается на индексный дескриптор, все связи одинаково, важны — нет разницы между первой связью и последующими. (Заметим, что общий объем занимаемого на диске пространства, сообщаемый командой ls, вычисляется неверно из-за двойного подсчета).

Если изменить файл, то изменение обнаружится при обращении к файлу под любым из его имен, так как все связи ссылаются на один файл:

-rw-rw-rw- 2 you 2 Sep 27 12:37 junk

-rw-rw-rw- 2 you 2 Sep 27 12:37 linktojunk

drwxrwxrwx 4 you 64 Sep 27 09:34 recipes

-rw-rw-rw- 1 you 2 Sep 27 12:37 junk

drwxrwxrwx 4 you 64 Sep 27 09:34 recipes

После удаления файла linktojunk число связей опять становится равным единице. Как уже отмечалось, при удалении файла уничтожается лишь связь. Сам же файл сохраняется до тех пор, пока не будет удалена последняя связь. На практике, конечно, большинство файлов имеет единственную связь, но тем не менее вы убедились в том, что можно простым способом повысить гибкость системы.

Предостережение тем, кто слишком торопится: после удаления последней связи данные становятся недоступными. Удаленные файлы попадают скорее в топку, чем в мусорную корзину, и нет средства возродить их из пепла. (Слабая надежда на возрождение все-таки есть. В больших системах UNIX есть рутинная функция дублирования, которая периодически копирует изменяемые файлы в какое-нибудь надежное место типа магнитной ленты, откуда их можно извлечь. Для собственного успокоения вам следует знать, какой объем дублирования обеспечивает ваша система. Если нет ничего, будьте бдительны — любые неполадки с дисками могут обернуться катастрофой.)

Связи файла удобны, если два пользователя совместно работают с ним, но иногда нужна на самом деле отдельная копия — другой файл с той же информацией. Например, вы можете скопировать документ до внесения в него существенных изменений, так что можно будет восстановить оригинал, если вас не устроят эти изменения. Здесь не поможет установление связи, так как при изменении данных обе связи будут ссылаться на измененный файл. Копирует файлы команда cp:

$ cp junk copyofjunk

15850 -rw-rw-rw- 1 you 2 Sep 27 13:13 copyofjunk

15768 -rw-rw-rw- 1 you 2 Sep 27 12:37 junk

15274 drwxrwxrwx 4 you 64 Sep 27 09:34 recipes

Индексы файлов junk и copyofjunk различны, поскольку это различные файлы, хотя в данный момент они имеют одинаковое содержимое. Существует полезный прием: можно изменить права доступа к копии файла, чтобы ее труднее было случайно удалить.

$ chmod -w copyofjunk Убрать право записи

15850 -r--r--r-- 1 you 2 Sep 27 13:13 copyofjunk

15768 -rw-rw-rw- 1 you 2 Sep 27 12:37 junk

15274 drwxrwxrwx 4 you 64 Sep 27 09:34 recipes

rm: copyofjunk 444 mode n Нельзя! Он нужен

15850 -r--r--r-- 1 you 2 Sep 27 13:13 copyofjunk

15768 -rw-rw-rw- 1 you 29 Sep 27 13:16 junk

15274 drwxrwxrwx 4 you 64 Sep 27 09:34 recipes

rm: copyofjunk 444 mode y А может быть, и не так нужен

15768 -rw-rw-rw- 1 you 29 Sep 27 13:16 junk

15274 drwxrwxrwx 4 you 64 Sep 27 09:34 recipes

Изменение копии файла или ее удаление не оказывает действия на оригинал. Обратите внимание на то, что, поскольку у файла copyofjunk отменено право на запись, команда rm запрашивает подтверждение, прежде чем удалить файл.

Есть еще одна команда общего назначения, управляющая файлами, — mv, которая переносит или переименовывает файлы, просто преобразуя связи. Синтаксис ее такой же, как у команд cp и ln:

$ mv junk sameoldjunk $ ls -li total 2

15274 drwxrwxrwx 4 you 64 Sep 27 09:34 recipes

15768 -rw-rw-rw- 1 you 29 Sep 27 13:16 sameoldjunk

sameoldjunk — это тот же самый файл, что и наш старый файл junk, вплоть до индекса файла, который связан с записью каталога с номером 15768; изменилось только его имя.

Все описанные выше манипуляции с файлами происходили в одном каталоге, однако команды применяются и в других каталогах. Команда ln часто используется для того, чтобы установить связь с одним именем в разных каталогах; это бывает в тех случаях, когда несколько пользователей работают с одной программой или над одним документом. Команда mv может переслать файл или каталог из одного каталога в другой. На самом деле, это довольно стандартный прием, так что у команд mv и cp есть специальный синтаксис для такой ситуации:

$ mv (или cp) file1 file2 . directory

Здесь показана пересылка (или копирование) одного или нескольких файлов в каталог, который является последним аргументом. Связи или копии файлов получаются под теми же именами. Например, если вы хотите "набить руку" в работе с редактором, то можете начать с

получив свою копию исходного текста редактора для экспериментов. Осваивая интерпретатор shell, исходные тексты которого находятся в нескольких каталогах, задайте

$ cp /usr/src/cmd/sh/* sh

и команда cp скопирует все исходные тексты shell в ваш вложенный каталог sh (мы считаем, что в /usr/src/cmd/sh нет вложенных каталогов, так как команда cp не слишком "умна"). В некоторых случаях команду ln допустимо применять с несколькими именами файлов в качестве аргументов, но имя каталога по-прежнему является последним аргументом. В ряде систем команды mv, cp и ln сами служат связями, ссылающимися на один файл, который анализирует имя команды, чтобы узнать, какое задание выполнить.

Почему команда ls -l выдает четыре связи у каталога recipes?

Подсказка: попробуйте ввести

Чем эта информация полезна?

В чем состоит разница между

Подсказка: установите связь с junk и затем используйте ее.

Команда cp не производит копирования во вложенных каталогах, а ограничивается файлами первого уровня вложенности. Каковы будут ее действия, если один из аргументов окажется каталогом? Насколько это хорошо и осмысленно? Обсудите возможные преимущества трех вариантов: включить еще один флаг в cp, чтобы работать с вложенными каталогами, ввести отдельную команду rcp (рекурсивную cp) для данного случая или просто предъявить к cp требование копировать все файлы из каталога, если он встретится среди аргументов (см. гл. 7). Что получат другие программы, если они смогут перемещаться по дереву каталогов?

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

4.4.2.1. Отображение переменных FILE* на дескрипторы файлов

4.4.2.1. Отображение переменных FILE* на дескрипторы файлов Стандартные библиотечные функции ввода/вывода и переменные FILE* из <stdio.h>, такие, как stdin, stdout и stderr, построены поверх основанных на дескрипторах файлов системных вызовах.Иногда полезно получить непосредственный

Наследуемые дескрипторы

Наследуемые дескрипторы Часто бывает так, что дочернему процессу требуется доступ к объекту, к которому можно обратиться через дескриптор, определенный в родительском процессе, и если этот дескриптор — наследуемый, то дочерний процесс может получить копию открытого

Абсолютные и самоопределяющиеся относительные дескрипторы безопасности

Абсолютные и самоопределяющиеся относительные дескрипторы безопасности Программа 15.5, позволяющая изменять ACL, удобна тем, что просто заменяет один дескриптор безопасности (SD) другим. В то же время, при замене существующих SD следует проявлять осторожность, поскольку они

11.2.1. Файловые дескрипторы

11.2.1. Файловые дескрипторы Когда процесс получает доступ к файлу (что обычно называют открытием файла), то ядро возвращает ему файловый дескриптор, который затем используется процессом для всех операций с файлом. Файловые дескрипторы — это маленькие положительные целые

Индексные дескрипторы

Индексные дескрипторы Индексный дескриптор, или inode, содержит информацию о файле, необходимую для обработки данных, т.е. метаданные файла. Каждый файл ассоциирован с одним inode, хотя может иметь несколько имен в файловой системе, каждое из которых указывает на один и тот же

Виртуальные индексные дескрипторы

Виртуальные индексные дескрипторы Дисковый файл обычно имеет связанную с структуру данных, называемую метаданными или inode, где хранятся основные характеристики данного файла и с помощью которой обеспечивается доступ к его данным. Одним из исключений из этого правила

Файловые дескрипторы

Файловые дескрипторы Файловый дескриптор представляет собой неотрицательное целое число, возвращаемое системными вызовами, такими как creat(2), open(2) или pipe(2). После получения файлового дескриптора процесс может использовать его для дальнейшей работы с файлом, например с

16.3. Индексные дескрипторы файлов

16.3. Индексные дескрипторы файлов Каждому файлу на диске соответствует один и только один индексный дескриптор файла, который идентифицируется своим порядковым номером - индексом файла. Это означает, что число файлов, которые могут быть созданы в файловой системе,

1.1.3. Дескрипторы вместо классов

1.1.3. Дескрипторы вместо классов Программируя в Delphi, мы быстро привыкаем к тому, что каждый объект реализуется экземпляром соответствующего класса. Например, кнопка реализуется экземпляром класса TButton, контекст устройства — классом TCanvas. Но когда создавались первые

7.2.5. Дескрипторы файлов процесса

7.2.5. Дескрипторы файлов процесса Элемент fd файловой системы /proc — это подкаталог, в котором содержатся записи обо всех файлах, открытых процессом. Каждая запись представляет собой символическую ссылку на файл или устройство. Через эти ссылки можно осуществлять чтение и

Индексные выражения

Индексные выражения Синтаксис:<выражение1>[<выражение2>]Здесь квадратные скобки являются символами языка Си, а не элементами описания.Значение индексного выражения находится по адресу, который вычисляется как сумма значений <выражения1> и <выражения2>.

Индексные свойства

Индексные свойства Индексные свойства ведут себя аналогично полям-массивам и используются, как правило, для доступа к элементам контейнеров. Как и при использовании обычных свойств, при использовании индексных свойств могут попутно выполняться некоторые

Дескриптор файла - это целое число без знака, с помощью которого процесс обращается к открытому файлу. Количество дескрипторов файлов, доступных процессу, ограничено параметром /OPEN_MAX, заданным в файле sys/limits.h. Кроме того, количество дескрипторов файлов можно задать с помощью флага -n команды ulimit . Дескрипторы файлов создаются при выполнении функций open , pipe , creat и fcntl . Обычно каждый процесс работает с уникальным набором дескрипторов. Однако эти же дескрипторы могут применяться и дочерними процессами, созданными с помощью функции fork. Кроме того, дескрипторы можно скопировать с помощью функций fontal , dup и dup2 .

Все открытые файлы ссылаются к ядру через так называемые файловые дескрипторы. Файловый дескриптор — это неотрицательное целое число. Когда мы открываем существующий файл и создаем новый файл, ядро возвращает процессу файловый дескриптор.

Содержание

Стандарт POSIX.1 заменил «магические числа» 0,1,2 символическими константами STDIN_FILENO, STDOUT_FILENO и STDERR_FILENO соответственно.

Файловые дескрипторы могут принимать значения от 0 до OPEN_MAX. Старые версии UNIX имели верхний предел до 19, позволяя одному процессу открывать до 20 файлов. Сейчас это значение увеличено до нескольких тысяч.

Дескрипторы файлов выполняют роль индексов таблицы дескрипторов, которая расположена в области u_block и создается ядром для каждого процесса. Чаще всего процесс получает дескрипторы с помощью операций open и creat , а также путем наследования от родительского процесса. При выполнении операции fork таблица дескрипторов копируется для дочернего процесса. В результате дочерний процесс получает право обращаться к файлам родительского процесса.

Таблицы дескрипторов файлов и системные таблицы открытых файлов

Структуры данных, содержащие список открытых файлов и список дескрипторов файлов, позволяют отслеживать обращения процессов к файлам и гарантировать целостность данных.

Таблица дескрипторов файлов

Преобразует индексы таблицы (дескрипторы файлов) в указатели на открытые файлы. Для каждого процесса в области u_block создается своя собственная таблица дескрипторов. Каждая запись такой таблицы содержит следующие поля: поле флагов и указатель на файл. Допустимо не более OPEN_MAX дескрипторов файлов. Таблица дескрипторов файлов имеет следующую структуру:

Таблица открытых файлов

Содержит записи с информацией обо всех открытых файлах. В записи этой таблицы хранится текущее смещение указателя в файле, которое используется во всех операциях чтения и записи в файл, а также режим открытия файла (O_RDONLY, O_WRONLY или O_RDWR). В структуре таблицы открытых файлов хранится смещение указателя в файле. При выполнении операции чтения-записи система выполняет неявный сдвиг указателя. Например, при чтении или записи x байт указатель также будет перемещен на x байт. Для изменения положения указателя в файлах с прямым доступом применяется функция seek . Для потоковых файлов (например, каналов и сокетов) понятие смещения не поддерживается, так как произвольный доступ к этим файлам невозможен.

Управление дескрипторами файлов

Поскольку с файлами может работать несколько пользователей, необходимо, чтобы связанные процессы работали с общим указателем смещения, а независимые процессы - с собственным указателем смещения в файле. В записи таблицы открытых файлов содержится счетчик обращений к файлу, отражающий число дескрипторов, соответствующих данному файлу.

Несколько обращений к файлу может потребоваться в следующих случаях:

Файл открыт еще одним процессом
Дочерний процесс унаследовал дескрипторы файлов, открытых родительским процессом
Дескриптор файла скопирован с помощью функции fcntl или dup

Совместная работа с открытыми файлами

При выполнении каждой операции открытия в таблицу открытых файлов добавляется запись. Это гарантирует, что каждый процесс будет работать со своим указателем в файле. Такой подход позволяет сохранить целостность данных.

При копировании дескриптора два процесса начинают работать с одним и тем же указателем. В этом случае оба процесса могут попытаться одновременно обратиться к файлу, при этом данные будут считаны или записаны не последовательно.

Копирование дескрипторов файлов

Существуют следующие способы копирования дескрипторов файлов: функция dup или dup2 , функция fork и функция fcntl .

Функции dup и dup2

Функция dup создает копию дескриптора файла. Копия создается в пустой строке пользовательской таблицы дескрипторов, содержащей исходный дескриптор. При вызове dup увеличивается значение счетчика обращений к файлу в записи таблицы открытых файлов и возвращается новый дескриптор файла. Функция dup2 находит запрошенный дескриптор и закрывает связанный с ним файл, если он открыт. С ее помощью можно указать конкретную запись таблицы, в которую должен быть скопирован дескриптор.

Функция fork

Функция fork создает дочерний процесс, который наследует все дескрипторы файлов родительского процесса. После этого дочерний процесс запускает новый процесс. Унаследованные дескрипторы с флагом Закрыть при exec, установленным с помощью fcntl , будут закрыты.

Функция fcntl

Копировать дескриптор файла (аналогично функции dup ).
Получать или устанавливать значение флага Закрыть при exec.
Выключать режим объединения дескрипторов в блоки.
Включать режим добавления данных в конец файла (O_APPEND).
Включать отправку процессам сигнала о разрешении ввода-вывода.
Устанавливать и получать ИД процесса или группы процессов для отправки SIGIO.
Закрывать все дескрипторы файлов.

Стандартные дескрипторы файлов

При запуске программы в оболочке открывается три дескриптора 0, 1 и 2. По умолчанию с ними связаны следующие файлы:

Перечисленные дескрипторы файлов связаны с терминалом. Это означает, что при чтении данных из файла с дескриптором 0 программа получает ввод с терминала, а при записи данных в файлы с дескрипторами 1 и 2 они выводятся на терминал. При открытии других файлов дескрипторы присваиваются в порядке возрастания.

Если ввод-вывод перенаправляется с помощью операторов < (знак меньше) или > (знак больше), то стандартные дескрипторы связываются с другими файлами. Например, следующая команда связывает дескрипторы файлов 0 и 1 с необходимыми файлами (по умолчанию эти дескрипторы связаны с терминалом).

В данном примере дескриптор 0 будет связан с файлом FileX, а дескриптор 1 - с файлом FileY. Дескриптор 2 не будет изменен. Программе достаточно знать, что дескриптор 0 представляет файл ввода, а дескрипторы 1 и 2 - файлы вывода. Информация о том, с какими конкретно файлами связаны эти дескрипторы, ей не нужна.

В следующем примере программы продемонстрировано перенаправление стандартного вывода:

При получении запроса на дескриптор выделяется первый свободный дескриптор из таблицы дескрипторов (дескриптор с наименьшим номером). Однако с помощью функции dup файлу можно присвоить любой дескриптор.

Ограничение на число дескрипторов файлов

Максимальное число дескрипторов, которое может использоваться в одном процессе, ограничено. Значение по умолчанию указывается в файле /etc/security/limits и обычно равно 2000. Для изменения ограничения можно воспользоваться командой ulimit или функцией setrlimit . Максимальное число определяется константой OPEN_MAX.

inode (произносится а́йнод или ино́д), индексный дескриптор — это структура данных в традиционных для ОС UNIX файловых системах (ФС), таких как UFS. В этой структуре хранится метаинформация о стандартных файлах, каталогах или других объектах файловой системы, кроме непосредственно данных и имени. Каждый файл ассоциирован с одним inode, хотя может иметь несколько имен в системе, каждое из которых указывает на один и тот же inode [1] .

Содержание

Суть inode

Индексный дескриптор содержит информацию о расположении данных файла. Поскольку дисковые блоки хранения данных файла в бщем случае располагаются не последовательно, inode, должен хранить физические адреса всех блоков, принадлежащих данному файлу. В индексном дескрипторе эта информация хранится в виде массива, каждый элемент которого содержит физический адрес дискового блока, а индексом массива является номер логического блока файла. Массив имеет фиксированный размер и состоит из 13 элементов. При этом первые 10 элементов адресуют непосредственно блоки хранения данных файла. Одиннадцатый элемент адресует блок, в свою очередь содержащий адреса блоков хранения данных файла. Двенадцатый элемент указывает на дисковый блок, также хранящий адреса блоков, каждый из который адресует блок хранения данных файла. И, наконец, тринадцатый элемент используется для тройной косвенной адресации, когда для нахождения адреса блока хранения данных файлаиспользуются три дополнительных блока. Такой подход позволяет при относительно небольшом фиксированном размере индексного дескриптора поддерживать работу с файлами, размер которых может изменяться от нескольких байтов до десятка мегабайтов. Для относительно небольших файлов (до 10 Кбайт при размере блока 1024 байтов) используется прямая индексация, обеспечивающая максимальную производительность. Для файлов, размер которых не превышает 266 кбайт (10 кбайт + 256х1024), достаточно простой косвенной адресации. Наконец, при использовании тройной косвенной адресации можно обеспечить доступ к 16777216 блокам (256х256х256) [2] .

Описание индексного дескриптора в POSIX

Стандарты POSIX описывают поведение файловой системы как потомка традиционных файловых систем UNIX — UFS. Регулярные файлы должны иметь следующие атрибуты:

длина файла в байтах;
идентификатор (ID) устройства (это идентифицирует устройство, содержащее файл);
ID пользователя, являющегося владельцем файла;
ID группы файла;
режим файла, определяющий какие пользователи могут считывать, записывать и запускать файл;
Timestamp указывает дату последнего изменения инода (ctime, change time), последней модификации содержимого файла (mtime, modification time), и последнего доступа (atime, access time);
счетчик ссылок указывают количество жестких ссылок, указывающих на индексный дескриптор;
указатели на блоки диска, хранящие содержимое файла (подробнее. ).
Системный вызов stat считывает номер индексного дескриптора файла и некоторую информацию из него.

Индексный дескриптор не содержит:

имени файла, которое содержится в блоках хранения данных каталога;
содержимого файла, которое размещено в блоках хранения данных.

Практическое применение

Множество программ, используемых системными администраторами в операционной системе (ОС) UNIX, часто используют номера индексных дескрипторов для обозначения файлов. Популярная встроенная программа проверки жестких дисков fsck или команда pfiles могут послужить в данном случае примерами, так как у них есть необходимость естественным образом конвертировать номера индексных дескрипторов в пути файлов и обратно. Это может быть дополнено использованием программы поиска файлов find с ключом -inum или командой ls с соответствующим ключом (которым на большинстве платформ является -i). Иноды могут 'закончиться'. В этом случае нельзя записать информацию на устройство, даже если там достаточно свободного места.

Структура дискового inode

di_mode	Тип файла, дополнительные атрибуты выполнения и права доступа
di_nlinks	Число ссылок на файл, т. е. количество имен, которые имеет файл в файловой системе
di_uid, di_gid	Идентификаторы владельца-пользователя и владельца-группы.
di_size	Размер файла в байтах. Для специальных файлов это поле содержит старший и младший номер устройства.
di_atime	Время последнего доступа к файлу.
di_mtime	Время последней модификации.
di_ctime	Время последней модификации inode (кроме модификации полей di_atime, di_mtime).
di_addr[13]	Массив адресов дисковых блоков хранения данных.

Поле di_mode хранит несколько атрибутов файла: тип файла (IFREG - для обычных файлов, IFDIR - для каталогов, IFBLK или IFCHR для специальных файлов блочных и символьных устройств соответственно); права доступа к файлу для трех классов пользователей и дополнительные атрибуты выполнения (SUID, SGID и sticky bit). Заметим, что в индексном дескрипторе отсутствует информация о времени создания файла. Вместо этого inode хранит три значения времени: последнего доступа (di_atime), время последней модификации содержимого файла (di_mtime) и время последней модификации метаданных файла (di_ctime). В последнем случае не учитываются модификации полей di_atime и di_mtinie. Таким образом, di_ctime изменяется, когда изменяется размер файла, владелец, группа или число связей.

Индексный дескриптор, или inode, содержит информацию о файле, необходимую для обработки данных, т.е. метаданные файла. Каждый файл ассоциирован с одним inode, хотя может иметь несколько имен в файловой системе, каждое из которых указывает на один и тот же inode.

Индексный дескриптор не содержит:

? имени файла, которое содержится в блоках хранения данных каталога;

? содержимого файла, которое размещено в блоках хранения данных.

При открытии файла ядро помещает копию дискового inode в память в таблицу in-core inode, которая содержит несколько дополнительных полей. Структура дискового inode (struct dinode) приведена на рис. 4.2. Основные поля дискового inode следующие:

di_mode Тип файла, дополнительные атрибуты выполнения и права доступа. di_nlinks Число ссылок на файл, т.е. количество имен, которые имеет файл в файловой системе. di_uid, di_gid Идентификаторы владельца-пользователя и владельца- группы. di_size Размер файла в байтах. Для специальных файлов это поле содержит старший и младший номера устройства. di_atime Время последнего доступа к файлу. di_mtime Время последней модификации. di_ctime Время последней модификации inode (кроме модификации полей di_atime, di_mtime). di_addr[13] Массив адресов дисковых блоков хранения данных.

Рис. 4.2. Структура дискового inode

Поле di_mode хранит несколько атрибутов файла: тип файла (IFREG для обычных файлов, IFDIR для каталогов, IFBLK или IFCHR для специальных файлов блочных и символьных устройств соответственно); права доступа к файлу для трех классов пользователей и дополнительные атрибуты выполнения (SUID, SGID и sticky bit), значения этих атрибутов были подробно рассмотрены в главе 1.

Заметим, что в индексном дескрипторе отсутствует информация о времени создания файла. Вместо этого inode хранит три значения времени: время последнего доступа (di_atime), время последней модификации содержимого файла (di_mtime) и время последней модификации метаданных файла (di_ctime). В последнем случае не учитываются модификации полей di_atime и di_mtime. Таким образом, di_ctime изменяется, когда изменяется размер файла, владелец, группа, или число связей.

Индексный дескриптор содержит информацию о расположении данных файла. Поскольку дисковые блоки хранения данных файла в общем случае располагаются не последовательно, inode должен хранить физические адреса всех блоков, принадлежащих данному файлу.[46] В индексном дескрипторе эта информация хранится в виде массива, каждый элемент которого содержит физический адрес дискового блока, а индексом массива является номер логического блока файла. Массив имеет фиксированный размер и состоит из 13 элементов. При этом первые 10 элементов адресуют непосредственно блоки хранения данных файла. Одиннадцатый элемент адресует блок, в свою очередь содержащий адреса блоков хранения данных. Двенадцатый элемент указывает на дисковый блок, также хранящий адреса блоков, каждый из который адресует блок хранения данных файла. И, наконец, тринадцатый элемент используется для тройной косвенной адресации, когда для нахождения адреса блока хранения данных файла используются три дополнительных блока.

Такой подход позволяет при относительно небольшом фиксированном размере индексного дескриптора поддерживать работу с файлами, размер которых может изменяться от нескольких байтов до десятка мегабайтов. Для относительно небольших файлов (до 10 Кбайт при размере блока 1024 байтов) используется прямая индексация, обеспечивающая максимальную производительность. Для файлов, размер которых не превышает 266 Кбайт (10 Кбайт + 256?1024), достаточно простой косвенной адресации. Наконец, при использовании тройной косвенной адресации можно обеспечить доступ к 16777216 блокам (256?256?256).

Файлы в UNIX могут содержать так называемые дыры. Например, процесс может создать пустой файл, с помощью системного вызова lseek(2) сместить файловый указатель относительно начала файла и записать данные. При этом между началом файла и началом записанных данных образуется дыра — незаполненная область. При чтении этой области процесс получит обнуленные байты. Поскольку логические блоки, соответствующие дыре, не содержат данные, не имеет смысла размещать для них дисковые блоки. В этом случае соответствующие элементы массива адресов inode содержат нулевой указатель. Когда процесс производит чтение такого блока, ядро возвращает последовательность нулей. Дисковые блоки размещаются только при записи в соответствующие логические блоки файла.[47]

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес