logo search
Лекции_по_ОС / ТОС_11_п_вв_выв_слайды

Блочные устройства

Драйверы блочных устройств предназначены для обслуживания перифе­рийного оборудования, обеспечивающего обмен данными с помощь фрагментов фиксированной длины, называемыми блоками, размер которых значительно превышает один байт. В основном эти драйверы используют­ся файловой подсистемой и подсистемой управления памятью. Например свопинг характеризуется обменом данными с устройством вторичной памяти, размер которых обычно равен размеру страницы, что составляет 4 или 8 Кбайт. Файловая подсистема производит чтение и запись данных фрагментами, размер которых равен одному или нескольким блокам устройства. Типичными представителями блочных устройств являются жесткий и гибкий диски.

Блочные устройства можно разделить на два, типа в зависимости от того используются ли они для хранения файловой системы или нет. В последнем случае доступ к устройству осуществляется только через специальные устройства, представляющий интерфейс низкого уровня.

Хотя обращение к устройствам, содержащим файловые системы, может также осуществляться через интерфейс низкого уровня, доступ к таким устройствам, как правило, осуществляется процессом косвенно, через запросы к файловой системе.

Например, чтение или запись обычного файла вызывает операции с драйвером блочного устройства (жесткого диска), на которое расположена файловая система, хранящая данный файл. В этом случае обмен данными происходит при активном участии буферного кэша, позволяющего минимизировать число обращений непосредственно к физическому устройству.

операции ввода/вывода для блочного устройства могут быть вызваны рядом событий:

Доступ к блочным устройствам осуществляется с помощью трех основных

Точек входа: ххореп (), xxclose () и xxstrategy (). При этом за фактически выполнение ввода/вывода отвечает xxstrategy (). Единственным аргументом, передаваемым этой функции, является указатель на структуру buf представляющую собой заголовок буфера обмена.

Структура buf содержит всю необходимую для операций ввода/вывода информацию.

Основные поля структуры buf:

b_flags Флаги. Определяют состояние буфера (например, b_busy или b__done) и направление передачи данных (b_read, B_WRITE, B_PHYS)

Av_back, av forw Указатели двухсвязного рабочего списка буферов, ожидающих обработки драйвером

b_bufsize Размер буфера

b_un. b_addr Виртуальный адрес буфера

b_blkno Номер блока начала данных на устройстве

b_bcount Число байтов, которые требуется передать

b_dev Старший и младший номера устройства

Использование заголовка buf при передачи блока данных показано на рис. 5.7.

Ядро адресует дисковый блок, указывая vnode и смещение. Если доступ осуществляется к специальному файлу устройства, то смещение является физическим, отсчитываемым от начала устройства. Например, если специальный файл устройства /dev/dsk/cOtOdOsl обеспечивает доступ ко второму разделу жесткого диска, то смещение будет отсчитываться от начала этого раздела. Если vnode представляет обычный файл, то смещение является

логическим, отсчитываемым от начала файла.

Таким бразом, блок устройства, содержащего файловую систему, может

Быть адресован двумя способами — либо через обычный файл и логическое смещение либо через специальный файл устройства и физическое

смещение на этом устройстве. Это, в свою очередь, может привести к различной

идентификации одного и того же блока и, как следствие, двум

различным копиям блока в памяти. Результатом такого несоответствия

может стать потеря или нарушение целостности данных. Поэтому непосредственный

доступ к специальному файлу такого устройства возможен

только при размонтированной файловой системе.

Поскольку каждый дисковый блок связан с каким-либо файлом и cooтветственно с его vnode, а его образ в памяти — с физическими страницами, которые также связаны с vnode (через структуры описания физической памяти — page в SVR4, pfdat в SVR3), все операции ввода/вывода связанны с подкачкой и сохранением страниц и идентифицируются vnode.