Краткие итоги

Виртуальные файловые системы – системы, абстрагирующие пользователя от различий между файловыми системами и обеспечивающие единый интерфейс системных вызовов для различных файловых систем, включая сетевые.

Способы реализации директорий в файловых системах – линейный список либо хеш-таблица. Последний обеспечивает более высокую эффективность.

Основные методы размещения файлов в файловых системах – смежное, ссылочное и индексируемое размещение.

При смежном размещении файл занимает смежную область памяти на диске. При этом обеспечивается простой и эффективный доступ, но невозможно увеличение файла; возможны потери дисковой памяти.

В файловых системах, основанных на расширениях (extents), файл представляется как смежная область памяти и список расширений – смежных областей памяти.

При ссылочном размещении файл представляется в виде списка дисковых блоков. Например, такой метод применен в системе FAT (File Allocation Table), используемой в MS DOS и в Windows. При таком методе отсутствуют потери дискового пространства, но нет возможности произвольного доступа к файлу.

При индексируемом размещении все указатели на блоки данных файла собраны в специальный индексный блок (индексную таблицу). При этом возможен произвольный доступ, но требуется хранение индексных блоков. Кроме того, в случае порчи индексного блока данные файла становится недоступными.

Для управления свободной дисковой памятью используются битовый вектор, каждый элемент которого указывает, свободен ли i-й блок или занят. Другой метод – использование списков свободной дисковой памяти. Использование битового вектора позволяет легко получить информацию о смежных областях дисковой памяти. При использовании списка свободной памяти это сделать невозможно, но отсутствуют дополнительное расходование дисковой памяти.

Производительность управления дисковой памятью и вводом-выводом зависит от кэширования диска, оптимизаций опережающего считывания и освобождения прочитанного, организации виртуальных дисков в основной памяти.

Для оптимизации кэширования используется унифицированная буферная кэш-память, которая используется как при вводе-выводе в обычные файлы, так и при работе с файлами, отображаемыми в память.

Для сохранения и восстановления файлов рекомендуется использовать резервное копирование.

Файловые системы с журналом транзакций обеспечивают повышенную надежность обработки файлов.

Сетевая файловая система NFS реализована на основе механизмов и протоколов RPC (удаленный вызов процедуры) и XDR (внешнее представление данных для передачи через сеть). Система обеспечивает работу пользователя с удаленными файловыми системами с помощью тех же операций, которые используются и для локальных файловых систем. Удаленные файловые системы монтируются на локальные. При этом указывается имя машины с удаленной директорией. В реализации NFS используются процессы-демоны. NFS-сервисы не имеют состояния (stateless). Архитектура NFS трехуровневая – интерфейс системных вызовов для UNIX; уровень виртуальной файловой системы; нижний уровень реализации NFS-сервисов.