Diplomarbeit - Operating Systems Group - Technische Universität ...

4.4. FESTPLATTENVERWALTUNG 39
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Freispeicherlisten
freie
Speicherbereiche
benutzte
Speicherbereiche
Abbildung 4.4: Pufferverwaltung durch Freispeicher- und Bereichsliste
verwendet. Für die Beschreibung des Puffers wird der Anwendung eine Liste aller verwendeten Speicherbereiche
übergeben, ein Speicherbereich ist in dieser Liste durch seine physische Adresse und Länge definiert.
Die zweite Stufe der Verwaltung wird durch das Dateisystem realisiert. Die Puffer werden durch die bereits
im Entwurf beschriebene Ringliste verwaltet, dafür werden sie in den Adreßraum des Dateisystems
eingeblendet. Bei diesem Einblenden sind einige Eigenschaften des L4 Mikrokerns zu beachten. In L4
werden Speicherbereiche durch die Verwendung von Flexpages zwischen Adreßräumen übergeben. Eine
Flexpage beschreibt einen Ausschnitt aus dem Adreßraum einer Anwendung durch die Angabe der Startadresse
und der Größe. Die Größe muß dabei eine Zweierpotenz sein, die kleinstmögliche Größe ist die
einer physischen Speicherseite (bei x86-Systemen sind das 4 KByte). Ein Speicherbereich, dessen Größe
keine Zweierpotenz ist, muß durch mehrere Flexpages beschrieben werden. Eine weitere Bedingung ist,
daß die Flexpage entsprechend ihrer Größe ausgerichtet sein muß und zwar sowohl im Quell- als auch im
Zieladreßraum. Aus diesem Grund übergibt das Dateisystem bei der Anforderung zum Einblenden eines
Puffers die Ausrichtung der Zieladresse, die Pufferverwaltung im Pageradreßraum erzeugt dann die Flexpages
entsprechend dieser und der Ausrichtung der Speicherbereiche in ihrem Adreßraum. Damit von Seiten
des Dateisystems immer eine optimale Ausrichtung der Zieladresse gewährleistet werden kann, wird der
für das Einblenden der Puffer vorgesehene Adreßbereich durch einen binären Buddy-Algorithmus verwaltet.
Dadurch kann erreicht werden, daß Puffer der Größe einer Zweierpotenz immer an einer nach dieser
Größe ausgerichteten Adresse eingeblendet werden, für andere Puffer wird ein Adreßbereich mit der Größe
der nächst höheren Zweierpotenz verwendet.
4.4 Festplattenverwaltung
Für die Implementierung der Festplattenverwaltung stellt sich zuerst die Frage, ob alle verfügbaren Festplatten
als eine logische Platte oder voneinander getrennt behandelt werden. Da durch das Datenlayout
zwischen einzelnen Festplatten unterschieden wird, wird eine getrennte Verwaltung verwendet, die Organisation
als eine logische Platte wäre bei der Blockallokation eher hinderlich.
Die einzelnen Festplatten werden in der Form von Partitionen verwaltet. Dies ermöglicht es, daß auf einer
Festplatte theoretisch mehrere Dateisysteme angelegt werden 3 . Für den Eintrag der Partitionen in die
Partitiontabelle der Festplatten wird die bisher noch ungenutzte Dateisystem-Id 0x86 verwendet.
Abbildung 4.5 stellt den Aufbau einer Partition dar. Am Anfang jeder Partition steht ein Superblock, der
die Partition beschreibt (siehe Abb. 4.6). Er enthält neben den Parametern des Buddy-Algorithmus eine
Partition-Id sowie eine Liste aller zu dem Dateisystem gehörenden Partitionen. Die Partition-Id wird für
3 Eine denkbare Anwendung dafür wäre, die langsameren inneren Bereiche einer Festplatte für ein Linux-Dateisystem zu verwenden,
während die äußeren, schnellen Bereiche für das Echtzeitdateisystem genutzt werden. Voraussetzung dafür ist, daß der
SCSI-Treiber auch direkt von Linux aus angesprochen werden kann und er diese Aufträge in freie Slots einordnen kann.