Далее речь пойдет о моделях организации контроля и исправления ошибочных ситуаций, связанных с целостностью файловой системы. Обратим внимание, что будет рассматриваться целостность именно файловой системы, а не файлов. Если произошел сбой (например, сломался центральный процессор или оперативная память), то гарантированно потери будут, и эти потери будут двух типов. Во-первых, это потеря актуального содержимого одного или нескольких открытых файлов. Это проблема, но при соответствующей организации резервного копирования она разрешается. Вторая проблема связана с тем, что во время сбоя может нарушиться корректность системной информации. Вторая проблема более существенна и требует более тонких механизмов ее решения.
Для выявления непротиворечивости и исправления возможных ошибочных ситуаций файловая система использует избыточную информацию, т.е. данные тем или иным образом (явно или косвенно) дублируются. Далее рассмотрим организацию контроля целостности блоков файловой системы.
Рассмотрим модельный пример. В системе формируются две таблицы, каждая из которых имеет размеры, соответствующие реальному количеству блоков файловой системы. Одна из таблиц называется таблицей занятых блоков, вторая — таблицей свободных блоков. Изначально содержимое таблиц обнуляется.
На втором шаге система запускает процесс анализа блоков на предмет их незанятости. Для каждого свободного блока увеличивается на 1 соответствующая ему запись в таблице свободных блоков.
На следующем шаге запускается аналогичный процесс, но уже анализа индексных узлов. Для каждого блока, номер которого встретился в индексном дескрипторе, увеличивается на 1 соответствующая ему запись в таблице занятых блоков.
На последнем шаге запускается процесс анализа содержимого этих таблиц и коррекции ошибочных ситуаций.
Рассмотрим, какие ситуации могут возникнуть, и посмотрим, как файловая система поступает в том или ином случае. Допустим, что рассматриваемая файловая система состоит из шести блоков.
Если при анализе таблиц для каждого номера блока сумма содержимого ячеек с данным номером дает 1, то считается, что система не выявила противоречий (Рис. 104).
Рис. 104. Проверка целостности файловой системы. Непротиворечивость файловой системы соблюдена.
Если же находится блок, о котором нет информации ни в таблице свободных, ни в таблице занятых блоков (т.е. и в соответствующих ячейка стоят нули), то считается, что этот блок потерян из списка свободных блоков (Рис. 105). Данная ситуация не катастрофическая, соответственно, не требует оперативного разрешения (т.е. может быть отложенной): информацию о данном блоке система может внести в таблицу свободных блоков спустя некоторое время.
Рис. 105. Проверка целостности файловой системы. Зафиксирована пропажа блока.
Если в ходе анализа блок получается свободным, но индекс свободности его больше 1 (т.е. соответствующая ячейка таблицы свободных блоков хранит значение, большее 1), то считается, что нарушен список свободных блоков, и начинается процесс пересоздания таблицы свободных блоков (Рис. 106).
Рис. 106. Проверка целостности файловой системы. Зафиксировано дублирование свободного блока.
Если же возникает аналогичная ситуация, но уже для таблицы занятых блоков, то это означает, что данным файлом владеют несколько файлов, что является ошибкой (Рис. 107). Автоматически определить, какой из файлов ошибочно хранит ссылку на этот блок, не представляется возможным: необходимо анализировать содержимое этих файлов. Для разрешения данной проблемы файловая система может предпринять следующие действия. Пускай конфликтуют файлы с именами Name1 и Name2. Тогда файловая система сначала создает копии этих файлов (соответственно, с именами Name12 и Name22), затем удаляет файлы с исходными именами Name1 и Name2, запускает процесс переопределение списка свободных блоков и, наконец, обратно переименовывает эти копии с фиксацией факта их возможной некорректности.
Рис. 107. Проверка целостности файловой системы. Зафиксировано дублирование занятого блока.
И, наконец[R29] , для проверки корректности файловой системы может выполняться проверка соответствия числа реального количества жестких связей тому значению, которое хранится среди атрибутов файла (Рис. 108). Если эти значения совпадают, то считается, что данный файл находится в корректном состоянии, иначе происходит коррекция атрибута-счетчика жестких связей.
Рис. 108. Проверка целостности файловой системы. Контроль жестких связей.
