Работа с i-узлами JFS

Внутри системы файлы журнализированной файловой системы (JFS) представлены как индексные узлы (i-узлы, индексные дескрипторы). I-узлы JFS хранятся в статическом виде на диске и содержат информацию о доступе к файлу, а также указатели на фактические адреса блоков данных файла на диске.

Число i-узлов на диске, доступных файловой системе, зависит от ее размера, от размера группы размещения (по умолчанию 8 Мб) и от количества байтов, отведенных для одного i-узла (по умолчанию 4096). Эти параметры задаются командой mkfs при создании файловой системы. Когда число файлов в файловой системе возрастет настолько, что все доступные i-узлы окажутся заняты, новые файлы создаваться не будут, даже если в файловой системе есть свободное место.

Количество доступных i-узлов можно определить с помощью команды df -v. Дисковые i-узлы определяются в файле /usr/include/jfs/ino.h.

Структура дискового i-узла JFS

Размер дисковых i-узлов в JFS составляет 128 байт. Смещение конкретного i-узла от начала списка i-узлов файловой системы задает уникальный номер (i-номер), по которому операционная система идентифицирует данный i-узел. Для того чтобы в любой момент можно было определить, какие свободные i-узлы доступны файловой системе, создается битовая карта, или карта i-узлов.

Дисковые i-узлы содержат следующую информацию:

Поле Содержимое
i_mode Тип файла и биты прав доступа
i_size Размер файла в байтах
i_uid Права доступа для пользователя с данным ИД
i_gid Права доступа для группы с данным ИД
i_nblocks Число блоков, отведенных для размещения файла
i_mtime Время последнего изменения файла
i_atime Время последнего обращения к файлу
i_ctime Время последнего изменения i-узла
i_nlink Число жестких связей с данным файлом
i_rdaddr[8] Фактические адреса данных на диске
i_rindirect Фактический адрес ссылочного блока, если он есть

Содержимое файла нельзя изменить, не изменяя i-узел, однако можно изменить i-узел, не изменяя содержимого файла. Например, при изменении прав доступа будет изменена информация в i-узле (i_mode), но данные в файле останутся прежними.

Поле i_rdaddr дискового i-узла содержит 8 адресов на диске. Эти адреса указывают на первые 8 блоков данных, связанных с файлом. Адрес в поле i_rindirect указывает на ссылочный блок. Ссылочные блоки могут использовать одноуровневые или двухуровневые ссылки. Таким образом, возможны три варианта выделения блоков для файла: прямое, одноуровневая ссылка и двухуровневая ссылка.

Дисковые i-узлы не содержат ни сокращенных, ни полных имен файлов. Соответствие между именами файлов и i-узлами устанавливается с помощью записей каталогов. Любому i-узлу можно поставить в соответствие несколько имен файлов, создав дополнительные записи каталогов с помощью процедуры link или symlink. Для того чтобы узнать номер i-узла, соответствующего файлу, нужно ввести команду ls -i.

I-узлы, соответствующие файлам устройств, несколько отличаются от i-узлов для обычных файлов. Файлы, связанные с устройствами, называются особыми файлами. В особых файлах устройств нет адресов блоков данных, а в поле i_rdev указаны основной и дополнительный номера устройства.

Дисковый i-узел освобождается, когда счетчик связей (i_nlink) с этим i-узлом становится равен нулю. Связи соответствуют именам файлов, которым назначен данный i-узел. При обнулении счетчика связей на дисковый i-узел все блоки данных, связанные с этим i-узлом, добавляются в битовую карту свободных блоков данных файловой системы. После этого i-узел помещается в схему свободных i-узлов.

Структура базового i-узла JFS

При открытии файла операционная система создает базовый i-узел. Базовый i-узел содержит копию всех полей, определенных в дисковом i-узле, а также дополнительные поля для управления доступом к базовому i-узлу. При открытии файла информация из дискового i-узла для упрощения доступа копируется в базовый i-узел. Базовые i-узлы определяются в файле /usr/include/jfs/inode.h. Ниже указана некоторая дополнительная информация, хранящаяся в базовом i-узле:
  • Состояние базового i-узла, в том числе флаги для индикации:
    • Блокировки i-узла
    • Наличия процесса, ожидающего освобождения i-узла
    • Изменения информации в i-узле данного файла
    • Изменения данных в файле
  • Номер логического устройства файловой системы, содержащей файл
  • i-номер, служащий для идентификации i-узла
  • Счетчик ссылок. Когда счетчик ссылок обнуляется, базовый i-узел освобождается.

При освобождении базового i-узла (например, с помощью функции close) счетчик ссылок этого i-узла уменьшается на 1. Если в результате счетчик становится равен нулю, то базовый i-узел освобождается в таблице базовых i-узлов, и его содержимое записывается в копию i-узла, хранящуюся на диске (если две версии i-узла отличаются друг от друга).