Diplomarbeit - Operating Systems Group - Technische Universität ...

4.4. FESTPLATTENVERWALTUNG 41
Für das Dateisystem wurde daher eine andere Darstellungsart gewählt. Für jede Blockgröße wird eine
Bitmap mit je einem Bit pro verfügbaren Block verwaltet. Die Bitmap für die maximale Blockgröße enthält
damit ein Bit, die der Basisblockgröße die maximale Anzahl an Bits. Ein gesetztes Bit in der Bitmap einer
Blockgröße bedeutet, daß der entsprechende Block dieser Größe verfügbar ist. Da kleinere Blöcke durch
die Aufteilung größerer Blöcke entstehen, bezieht sich ein Bit in der Bitmap einer Blockgröße auch auf die
Blöcke kleinerer Blockgrößen, die durch eine Teilung dieses Blocks entstehen. Ist ein Block als verfügbar
gekennzeichnet, sind die zu diesem Block gehörenden Blöcke kleinerer Größen zunächst nicht verfügbar
(die Bits in den entsprechenden Bitmaps sind nicht gesetzt), erst durch eine Teilung des größeren Blocks
können die kleineren verfügbar gemacht werden (siehe Abb. 4.7). Durch diesen Umstand werden für die
Verwaltung eines Blocks der Basisblockgröße effektiv zwei Bits verwendet.
Ebene Bitmap
0
1
0
3
2
1
0
0
1 0
0 0 0 1
0 0 0 0 1 0 0 0
belegter Datenblock (Bit nicht gesetzt)
verfügbarer Datenblock (Bit gesetzt)
nicht belegter Datenblock innerhalb eines größeren freien Blocks
Abbildung 4.7: Implementierung des Buddy-Algorithmus mittels
Bitmap
Der für die Speicherung der Bitmaps benötigte Speicherplatz ist konstant, er wird durch die Größe der
Partition bestimmt. Die Bitmap einer 2 GByte Partition bei einer minimalen Blockgröße von 4 KByte ist
128 KByte groß. Für größere Dateisysteme können die Bitmaps also durchaus einige MByte groß sein, so
daß diese nicht vollständig permanent im Hauptspeicher gehalten werden können, sie müssen bei Bedarf
von Festplatte geladen werden. Um dies transparent zu gestalten, verwendet das Dateisystem einen Pager.
Die Bitmaps werden in den Adreßraum des Dateisystems eingeblendet. Bei Bedarf lädt der Pager einen
Bitmapblock an die entsprechende Adresse, dazu werden eine feste Anzahl an Speicherseiten verwendet. Ist
keine freie Speicherseite verfügbar, wird ein anderer Bitmapblock auf die Festplatte zurückgeschrieben und
diese Speicherseite verwendet 4 . Um zu vermeiden, daß durch den Zugriff auf eine benachbarte Blockebene
beim Aufteilen oder Zusammenfassen eines Blocks auch auf einen anderen Bitmapblock zugegriffen wird,
werden die Bitmaps durch das in Abbildung 4.8 dargestellte Schema auf die Festplatten-Blöcke verteilt.
Durch die Verwendung von 4 KByte Festplatten-Blöcken für die Speicherung der Bitmaps können bei
einer minimalen Blockgröße von 4 KByte durch einen Bitmapblock 64 MByte Festplattenplatz verwaltet
werden, durch die in Abbildung 4.8 dargestellte zweistufige Hierarchie 2 TByte.
Für die Synchronisation der in den Speicher geladenen Bitmapblöcke mit den Blöcken auf den Festplatten
wird ein separater Synchronisations-Thread verwendet, der in regelmäßigen Abständen alle Bitmaps auf
die Festplatten zurückschreibt.
4 Für die Auswahl der zu verdrängenden Speicherseite wird im Moment kein spezieller Algorithmus verwendet. Die zur Verfügung
stehenden Speicherseiten werden durch eine Ringliste verwaltet und entsprechend der Reihe nach verwendet.