Linux Dateisystem: Unterschied zwischen den Versionen

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-==Interna '''Unix''' Dateisysteme==
-Generell werden die Verwaltungsinformationen von den eigentlichen Daten
-getrennt. Die Verwaltungsdaten werden in so genannten Information Nodes - kurz
-Inodes - gehalten, deren vereinfachten Aufbau diese Abbildung zeigt.
-Jede Datei (und das gilt für jeden Dateityp) wird durch genau einen Inode
-repräsentiert. Innerhalb einer Partition besitzt jeder Inode eine eindeutige
-Nummer.
-[[Image:datsys.png|alt text]]
-Abbildung: Speicherung der Dateien mit Hilfe von Inodes.
-Im Laufe der Installation wird auf jeder Partition ein Dateisystem angelegt. Alle
-'''Unix'''-Dateisysteme lassen sich in das in dieser Abbildung skizzierte Schema
-einordnen
-[[Image:datsys2.png|alt text]]
-{| Border=1 Cellpadding=2
-|Bootblock
-|Der erste Block jeder Partition kann einen Bootloader (zum Start eines Betriebssystems) enthalten, er wird beim Einschalten des Rechners vom BIOS gelesen. Dieser Block existiert bei allen Dateisystemen.
-|-
-|Superblock
-|Hier stehen Informationen zum Typ und internen Aufbau des Dateisystems. Der Inhalt ist also systemabhängig
-|-
-|Inode-Blöcke
-|Inodes werden innerhalb der Filesysteme in Inode-Listen geführt, und sind definierte Datenstrukturen, die eine Datei eindeutig beschreiben und verwalten können.
-Im einfachsten Fall stehen alle Inodes hintereinander auf der Platte.
-Ist die Datei sehr klein (<= 60 Bytes), werden ihre Daten direkt im Inode
-gespeichert, ansonsten verweist ein Eintrag im Inode auf einen (oder
-mehrere) Datenblock, in dem nun der Inhalt der Datei gespeichert wird.
-Reichen die in einem Inode referenzierten Blöcke (maximal 12) für eine
-Datei nicht aus, zeigt ein Eintrag im Inode auf einen (oder mehrere)
-Datenblock, welcher nun die eigentlichen Verweise zu den Datenblöcken
-beinhaltet. Man spricht von einem einfach indirekten Block.
-Bis zu dreifach indirekte Blöcke sind möglich, so dass theoretisch als
-maximale Dateigröße 8 TByte bei einer Blockgröße von 4 KByte erzielt
-werden ( [ 12 + 1024 + 1024*1024 + 1024*1024*1024 ] * 4 kb ). Durch
-weitere Faktoren auf 32 Bit Architekturen ist dieser Wert bei Kernel 2.2
-allerdings auf 2 GByte begrenz
-|-
-|Datenblöcke
-|Gehört ein Block zu einer normalen Datei, dann stehen hier die Daten zu dieser. Gehört der Block zu einem Verzeichniseintrag, so enthält er den
-Inhalt des Verzeichnisses, also eine Tabelle aus Dateinamen und
-zugehöriger Inode. Ein Datenblock lässt (aus Sicht des Systems) keinen
-Rückschluss auf den zugehörigen Inode zu.
-Da die Blockgröße festliegt, wird im Falle, dass die Dateigröße diese
-nicht erreicht, Plattenplatz verschwendet. In Anbetracht der
-durchschnittlichen Dateigrößen in einem Unix-System hat sich 4096
-Byte als optimale Blockgröße herausgestellt. Wählt man einen kleineren
-Wert, erhöht sich zwar die mittlere Auslastung der einzelnen Blöcke,
-allerdings benötigt man ggf. mehr indirekte Datenblöcke (sowie im
-konkreten Falle des Linux-Dateisystems größere Bitmaps).
-|}
-==Optimierungen im '''Linux'''-Dateisystem==
-Schauen wir uns nun die Einteilung einer Partition im ext2 an:
-[[Image:qwe.png|alt text]]
-Abbildung: Aufteilung einer ext2-Partition
-Scheinbar besitzt das ext2 keinerlei Änlichkeit mit herkömmlichen Unix-
-Dateisystemen. Abgesehen vom Bootblock, aber über diesen verfügt bekanntlich
-jedes Dateisystem. Aber das täuscht... Vergleichen wir einmal die Struktur einer
-Gruppe mit dem Unix-Prinzip:
-[[Image:qwe2.png|alt text]]
-Abbildung: Struktur einer ext2-Gruppe
-Superblock, Inode-Tabelle und Datenblöcke sind hier enthalten. Aber der Reihe
-nach:
-{| Border=1 Cellpadding=2
-|Superblock
-|Die Superblöcke der einzelnen Gruppen sind exakte Kopien
-des Superblockes aus Gruppe 0. Er enthält in einer 1024
-Bytes großen Struktur alle wichtigen Informationen zum
-Dateisystem, wie die Anzahl von Inodes und Datenblöcken
-(gesamt/frei), Blockgröße der Datenblöcke (ein Inode ist
-immer 128 Byte groß), Zeitpunkt des letzten Mountens,
-Zähler der Anzahl der Mountvorgänge, Status, Zeit der
-letzten Überprüfung usw.
-|-
-|Gruppendeskriptoren
-|Hier wurde zusätzliche Sicherheit eingebaut. Die
-Deskriptoren enthalten alle notwendigen Informationen zu
-allen anderen Gruppen, um diese nach einem Defekt
-restaurieren zu können. Sind in einer Gruppe also die
-Verwaltungsinformationen (Superblock,
-Gruppendeskriptoren oder Bitmaps) zerstört worden, können
-diese repariert werden und die Daten sind weiterhin
-verfügbar
-|-
-|Bitmaps
-|Sie dienen dem schnellen Auffinden von freien
-Inode/Datenblöcken. Ihre Größe entspricht der
-Datenblockgröße und beschränkt die Anzahl der
-Datenblöcke einer Gruppe (bei einer Blockgröße von 4096
-Bytes sind es somit 32768).
-|-
-|Inodetabelle/Datenblöcke
-|Hier gilt das schon in der allgemeinen Beschreibung gesagte.
-|}
-Aber warum haben die ext2 Entwickler sich für eine solch komplizierte Struktur
-entschieden?
-Weil die entscheidende Bremse auf heutigen Festplatten die Bewegung der
-Schreib-Lese-Köpfe darstellt. Die gewählte Aufteilung stellt nun sicher, dass die
-Datenblöcke relativ nahe bei den zugehörigen Inodes liegen. Also muss der
-Schreib-Lese-Kopf nicht erst wild über die Platte eilen. Darüber hinaus wird
-ebenso versucht, die Inodes der Dateien nahe dem zugehörigen Verzeichnis-Inode
-zu halten. Und beim Allokieren von Speicher für eine neue Datei werden
-vorsorglich gleich mehrere (hintereinander liegende) Datenblöcke reserviert,
-obwohl sie womöglich niemals benötigt werden (beim Schließen der Datei oder
-bei Bedarf werden alle vorgemerkten, aber nicht benötigten Blöcke freigegeben).

Linux Dateisystem: Unterschied zwischen den Versionen

Aktuelle Version vom 25. August 2021, 08:18 Uhr

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