System plików: getblk, bread, breada

Operacje GETBLK, BREAD i BREADA

System plików Linuxa został podzielony na warstwy, dzięki którym jest on bardziej elastyczny i umożliwia swobodne dostosowywanie go do potrzeb użytkownika.

Jedną z tych warstw jest Pamięć Buforowa. Pozwala ona na czytanie i pisanie całych bloków bajtów na urządzenie blokowe. Buforowanie pozwala na czytanie danych z wyprzedzeniem oraz zapisywanie z opóźnieniem. Pozwala to znacząco zwiększyć wydajność systemu.

Bufor składa się z nagłówka (buffer_head) i właściwej zawartości bufora

struct buffer_head		(podstawowe pola struktury danych)

struct buffer_head *b_next;	- wskaźnik na następny bufor w liście w tablicy haszującej
unsigned long b_blocknr;	- numer bloku
unsigned short b_size;		- rozmiar bloku

kdev_t b_dev;			- numer urządzenia (B_FREE oznacza, że bufor jest wolny)
atomic_t b_count; 		- ilość procesów korzystających z bufora

unsigned long b_state;		- mapa bitowa stanu bufora (flagi)

struct buffer_head *b_next_free;	- następny element na liście wolnych buforów(free) / LRU
struct buffer_head *b_prev_free;	- poprzedni element na liście wolnych buforów(free) / LRU
struct buffer_head *b_this_page;	- lista buforów dla danej strony
struct buffer_head ** b_pprev;	- wskaźnik do kolejki haszującej

char * b_data;			- wskaźnik do bloku danych 

struct page *b_page;		- strona, do której jest przydzielony bufor

Zaleca się, aby najczęściej wykorzystywane pola nie przekraczały 16 bajtów - zwiększa to wydajność operacji na buforach (np. wyszukiwanie w tablicy haszującej)

Najważniejsze flagi:

BH_Uptodate - czy zawartość bufora zgadza się z zawartością odpowiedniego bloku na dysku
BH_Dirty - czy dane w buforze były modyfikowane
BH_Lock - czy dostęp do bufora jest zablokowany (np. przez operacje wejścia/wyjścia)

Obecnie jest używanych sumie 8 flag.

GETBLK() - Algorytm znajdowania bufora z żądanym blokiem

struct buffer_head * getblk (kdev_t dev, int block, int size)

Parametry wywołania:

- dev     : typu kdev_t (=unsigned short)	- numer urządzenia
- block   : typu int				- numer bloku
- size    : typu int				- rozmiar bufora

Działanie algorytmu:

- Sprawdza w tablicy haszującej, czy dany blok już jest zapamiętany - Jeśli tak - zwraca nagłówek dla odpowiedniego bloku danych (koniec działania) - Jeśli nie - szuka odpowiedniego (rozmiarowo) bufora na liście wolnych buforów (free) - Znalazł - pobiera znaleziony bufor z listy wolnych buforów, wrzuca na odpowiednie listy, ustawia odpowiednie flagi itp. i zwraca nagłówek (koniec działania) - Nie znalazł - odzyskuje wolne bufory (refill_freelist()) i powraca na początek funkcji: - Znalazł - pobiera znaleziony bufor z listy wolnych buforów, wrzuca na odpowiednie listy, ustawia odpowiednie flagi itp. i zwraca nagłówek (koniec działania); - Nie znalazł - odzyskuje wolne bufory (refill_freelist()) i powraca na początek funkcji

CIEKAWOSTKA: Jeśli brakuje pamięci, to getblk() powinien się wykrzaczyć.

BREAD() - Blokowe czytanie danych z urządzenia

struct buffer_head * bread (kdev_t dev, int block, int size)

Parametry wywołania:

- dev     : typu kdev_t (unsigned short)	- numer urządzenia
- block   : typu int				- numer bloku
- size    : typu int				- rozmiar bufora

Przebieg wykonania:

- Wywołuje funkcję getblk() szukającą bufora odpowiadającego danemu urządzeniu, numerowi bloku i jego rozmiarowi
- Sprawdza, czy zwrócony bufor zawiera aktualne dane (sprawdzenie flagi BH_Uptodate): - Jeśli tak - zwróć bufor (koniec działania) - Jeśli nie - wywołuje niskopoziomowe czytanie do bufora (ll_rw_block(READ,...)), czeka na jego zakończenie, potem ponownie sprawdza, czy bufor jest aktualny: - Tak - zwraca bufor (koniec działania) - Nie - zwalnia bufor (brelse()) i zwraca NULL (koniec działania): - Tak - zwraca bufor (koniec działania); - Nie - zwalnia bufor (brelse()) i zwraca NULL (koniec działania)

BREADA() - Blokowe czytanie danych z wyprzedzeniem

Wygląda na to, że breada() nie ma w Linuxie 2.4.7 ...

Przygotowanie: Tomasz Okniński