Add a manual page describing the LSI Fusion family of devices with a
[dragonfly.git] / share / doc / smm / 05.fastfs / 2.t
1 .\" Copyright (c) 1986, 1993
2 .\"     The Regents of the University of California.  All rights reserved.
3 .\"
4 .\" Redistribution and use in source and binary forms, with or without
5 .\" modification, are permitted provided that the following conditions
6 .\" are met:
7 .\" 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
8 .\"    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
9 .\" 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
10 .\"    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
11 .\"    documentation and/or other materials provided with the distribution.
12 .\" 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
13 .\"    must display the following acknowledgement:
14 .\"     This product includes software developed by the University of
15 .\"     California, Berkeley and its contributors.
16 .\" 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
17 .\"    may be used to endorse or promote products derived from this software
18 .\"    without specific prior written permission.
19 .\"
31 .\"
32 .\"     @(#)2.t 8.1 (Berkeley) 6/8/93
33 .\"
34 .ds RH Old file system
35 .NH
36 Old File System
37 .PP
38 In the file system developed at Bell Laboratories
39 (the ``traditional'' file system),
40 each disk drive is divided into one or more
41 partitions.  Each of these disk partitions may contain
42 one file system.  A file system never spans multiple
43 partitions.\(dg
44 .FS
45 \(dg By ``partition'' here we refer to the subdivision of
46 physical space on a disk drive.  In the traditional file
47 system, as in the new file system, file systems are really
48 located in logical disk partitions that may overlap.  This
49 overlapping is made available, for example,
50 to allow programs to copy entire disk drives containing multiple
51 file systems.
52 .FE
53 A file system is described by its super-block,
54 which contains the basic parameters of the file system.
55 These include the number of data blocks in the file system,
56 a count of the maximum number of files,
57 and a pointer to the \fIfree list\fP, a linked
58 list of all the free blocks in the file system.
59 .PP
60 Within the file system are files.
61 Certain files are distinguished as directories and contain
62 pointers to files that may themselves be directories.
63 Every file has a descriptor associated with it called an
64 .I "inode".
65 An inode contains information describing ownership of the file,
66 time stamps marking last modification and access times for the file,
67 and an array of indices that point to the data blocks for the file.
68 For the purposes of this section, we assume that the first 8 blocks
69 of the file are directly referenced by values stored
70 in an inode itself*.
71 .FS
72 * The actual number may vary from system to system, but is usually in
73 the range 5-13.
74 .FE
75 An inode may also contain references to indirect blocks
76 containing further data block indices.
77 In a file system with a 512 byte block size, a singly indirect
78 block contains 128 further block addresses,
79 a doubly indirect block contains 128 addresses of further singly indirect
80 blocks,
81 and a triply indirect block contains 128 addresses of further doubly indirect
82 blocks.
83 .PP
84 A 150 megabyte traditional UNIX file system consists
85 of 4 megabytes of inodes followed by 146 megabytes of data.
86 This organization segregates the inode information from the data;
87 thus accessing a file normally incurs a long seek from the
88 file's inode to its data.
89 Files in a single directory are not typically allocated
90 consecutive slots in the 4 megabytes of inodes,
91 causing many non-consecutive blocks of inodes
92 to be accessed when executing
93 operations on the inodes of several files in a directory.
94 .PP
95 The allocation of data blocks to files is also suboptimum.
96 The traditional
97 file system never transfers more than 512 bytes per disk transaction
98 and often finds that the next sequential data block is not on the same
99 cylinder, forcing seeks between 512 byte transfers.
100 The combination of the small block size,
101 limited read-ahead in the system,
102 and many seeks severely limits file system throughput.
103 .PP
104 The first work at Berkeley on the UNIX file system attempted to improve both
105 reliability and throughput.
106 The reliability was improved by staging modifications
107 to critical file system information so that they could
108 either be completed or repaired cleanly by a program
109 after a crash [Kowalski78].
110 The file system performance was improved by a factor of more than two by
111 changing the basic block size from 512 to 1024 bytes.
112 The increase was because of two factors:
113 each disk transfer accessed twice as much data, 
114 and most files could be described without need to access
115 indirect blocks since the direct blocks contained twice as much data.
116 The file system with these changes will henceforth be referred to as the
117 .I "old file system."
118 .PP
119 This performance improvement gave a strong indication that
120 increasing the block size was a good method for improving
121 throughput.
122 Although the throughput had doubled, 
123 the old file system was still using only about
124 four percent of the disk bandwidth.
125 The main problem was that although the free list was initially
126 ordered for optimal access,
127 it quickly became scrambled as files were created and removed.
128 Eventually the free list became entirely random,
129 causing files to have their blocks allocated randomly over the disk.
130 This forced a seek before every block access.
131 Although old file systems provided transfer rates of up
132 to 175 kilobytes per second when they were first created,
133 this rate deteriorated to 30 kilobytes per second after a
134 few weeks of moderate use because of this
135 randomization of data block placement.
136 There was no way of restoring the performance of an old file system
137 except to dump, rebuild, and restore the file system.
138 Another possibility, as suggested by [Maruyama76],
139 would be to have a process that periodically
140 reorganized the data on the disk to restore locality.
141 .ds RH New file system
142 .sp 2
143 .ne 1i