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  32 .\"     @(#)1.t 8.1 (Berkeley) 6/8/93
  33 .\"
  34 .ds RH Introduction
  35 .NH
  36 Introduction
  37 .PP
  38 This paper describes the changes from the original 512 byte UNIX file
  39 system to the new one released with the 4.2 Berkeley Software Distribution.
  40 It presents the motivations for the changes,
  41 the methods used to effect these changes,
  42 the rationale behind the design decisions,
  43 and a description of the new implementation.
  44 This discussion is followed by a summary of
  45 the results that have been obtained,
  46 directions for future work,
  47 and the additions and changes
  48 that have been made to the facilities that are
  49 available to programmers.
  50 .PP
  51 The original UNIX system that runs on the PDP-11\(dg
  52 .FS
  53 \(dg DEC, PDP, VAX, MASSBUS, and UNIBUS are
  54 trademarks of Digital Equipment Corporation.
  55 .FE
  56 has simple and elegant file system facilities.  File system input/output
  57 is buffered by the kernel;
  58 there are no alignment constraints on
  59 data transfers and all operations are made to appear synchronous.
  60 All transfers to the disk are in 512 byte blocks, which can be placed
  61 arbitrarily within the data area of the file system.  Virtually
  62 no constraints other than available disk space are placed on file growth
  63 [Ritchie74], [Thompson78].*
  64 .FS
  65 * In practice, a file's size is constrained to be less than about
  66 one gigabyte.
  67 .FE
  68 .PP
  69 When used on the VAX-11 together with other UNIX enhancements,
  70 the original 512 byte UNIX file
  71 system is incapable of providing the data throughput rates
  72 that many applications require.
  73 For example,
  74 applications
  75 such as VLSI design and image processing
  76 do a small amount of processing
  77 on a large quantities of data and
  78 need to have a high throughput from the file system.
  79 High throughput rates are also needed by programs
  80 that map files from the file system into large virtual
  81 address spaces.
  82 Paging data in and out of the file system is likely
  83 to occur frequently [Ferrin82b].
  84 This requires a file system providing
  85 higher bandwidth than the original 512 byte UNIX
  86 one that provides only about
  87 two percent of the maximum disk bandwidth or about
  88 20 kilobytes per second per arm [White80], [Smith81b].
  89 .PP
  90 Modifications have been made to the UNIX file system to improve
  91 its performance.
  92 Since the UNIX file system interface
  93 is well understood and not inherently slow,
  94 this development retained the abstraction and simply changed
  95 the underlying implementation to increase its throughput.
  96 Consequently, users of the system have not been faced with
  97 massive software conversion.
  98 .PP
  99 Problems with file system performance have been dealt with
 100 extensively in the literature; see [Smith81a] for a survey.
 101 Previous work to improve the UNIX file system performance has been
 102 done by [Ferrin82a].
 103 The UNIX operating system drew many of its ideas from Multics,
 104 a large, high performance operating system [Feiertag71].
 105 Other work includes Hydra [Almes78],
 106 Spice [Thompson80],
 107 and a file system for a LISP environment [Symbolics81].
 108 A good introduction to the physical latencies of disks is
 109 described in [Pechura83].
 110 .ds RH Old file system
 111 .sp 2
 112 .ne 1i