В принципе, этот метод можно было бы распространить и на поддержку блоков четверной косвенной адресации, блоков пятерной косвенной адресации и так далее, но на практике оказывается достаточно имеющейся структуры. Предположим, что размер логического блока в файловой системе 1 Кбайт и что номер блока занимает 32 бита (4 байта). Тогда в блоке может храниться до 256 номеров блоков. Расчеты показывают (Рисунок 4.7), что максимальный размер файла превышает 16 Гбайт, если использовать в индексе 10 блоков прямой адресации и 1 одинарной косвенной адресации, 1 двойной косвенной адресации и 1 тройной косвенной адресации. Если же учесть, что длина поля «размер файла» в индексе — 32 бита, то размер файла в действительности ограничен 4 Гбайтами (2 в степени 32).
Процессы обращаются к информации в файле, задавая смещение в байтах. Они рассматривают файл как поток байтов и ведут подсчет байтов, начиная с нулевого адреса и заканчивая адресом, равным размеру файла. Ядро переходит от байтов к блокам: файл начинается с нулевого логического блока и заканчивается блоком, номер которого определяется исходя из размера файла. Ядро обращается к индексу и превращает логический блок, принадлежащий файлу, в соответствующий дисковый блок. На Рисунке 4.8 представлен алгоритм bmap пересчета смещения в байтах от начала файла в номер физического блока на диске.
Рисунок 4.6. Блоки прямой и косвенной адресации в индексе
10 блоков прямой адресации по 1 Кбайту каждый = 10 Кбайт
1 блок косвенной адресации с 256 блоками прямой адресации = 256 Кбайт
1 блок двойной косвенной адресации с 256 блоками косвенной адресации = 64 Мбайта
1 блок тройной косвенной адресации с 256 блоками двойной косвенной адресации = 16 Гбайт
Рисунок 4.7. Объем файла в байтах при размере блока 1 Кбайт
алгоритм bmap /* отображение адреса смещения в байтах от начала логического файла на адрес блока в файловой системе */
входная информация:
(1) индекс
(2) смещение в байтах
выходная информация:
(1) номер блока в файловой системе
(2) смещение в байтах внутри блока
(3) число байт ввода-вывода в блок
(4) номер блока с продвижением
{
вычислить номер логического блока в файле исходя из заданного смещения в байтах;
вычислить номер начального байта в блоке для ввода-вывода; /* выходная информация 2 */
вычислить количество байт для копирования пользователю; /* выходная информация 3 */
проверить возможность чтения с продвижением, пометить индекс; /* выходная информация 4 */
определить уровень косвенности;
do (пока уровень косвенности другой) {
определить указатель в индексе или блок косвенной адресации исходя из номера логического блока в файле;
получить номер дискового блока из индекса или из блока косвенной адресации;
освободить буфер от данных, полученных в результате выполнения предыдущей операции чтения с диска (алгоритм brelse);
if (число уровней косвенности исчерпано) return (номер блока);
считать дисковый блок косвенной адресации (алгоритм bread);
установить номер логического блока в файле исходя из уровня косвенности;
}
}
Рисунок 4.8. Преобразование адреса смещения в номер блока в файловой системе
Рассмотрим формат файла в блоках (Рисунок 4.9) и предположим, что дисковый блок занимает 1024 байта. Если процессу нужно обратиться к байту, имеющему смещение от начала файла, равное 9000, в результате вычислений ядро приходит к выводу, что этот байт располагается в блоке прямой адресации с номером 8 (начиная с 0). Затем ядро обращается к блоку с номером 367; 808-й байт в этом блоке (если вести отсчет с 0) и является 9000-м байтом в файле. Если процессу нужно обратиться по адресу, указанному смещением 350000 байт от начала файла, он должен считать блок двойной косвенной адресации, который на рисунке имеет номер 9156. Так как блок косвенной адресации имеет место для 256 номеров блоков, первым байтом, к которому будет получен доступ в результате обращения к блоку двойной косвенной адресации, будет байт с номером 272384 (256К + 10К); таким образом, байт с номером 350000 будет иметь в блоке двойной косвенной адресации номер 77616. Поскольку каждый блок одинарной косвенной адресации позволяет обращаться к 256 Кбайтам, байт с номером 350000 должен располагаться в нулевом блоке одинарной косвенной адресации для блока двойной косвенной адресации, а именно в блоке 331. Так как в каждом блоке прямой адресации для блока одинарной косвенной адресации хранится 1 Кбайт, байт с номером 77616 находится в 75-м блоке прямой адресации для блока одинарной косвенной адресации, а именно в блоке 3333. Наконец, байт с номером в файле 350000 имеет в блоке 3333 номер 816.
Рисунок 4.9. Размещение блоков в файле и его индексе
При ближайшем рассмотрении Рисунка 4.9 обнаруживается, что несколько входов для блока в индексе имеют значение 0 и это значит, что в данных записях информация о логических блоках отсутствует. Такое имеет место, если в соответствующие блоки файла никогда не записывалась информация и по этой причине у номеров блоков остались их первоначальные нулевые значения. Для таких блоков пространство на диске не выделяется. Подобное расположение блоков в файле вызывается процессами, запускающими системные операции lseek и write (см. следующую главу). В следующей главе также объясняется, каким образом ядро обрабатывает системные вызовы операции read, с помощью которой производится обращение к блокам.