Soft Updates 用于快速系统(FFS)的一项消除大多…

作者及顾问：Marshall Kirk McKusick；卡内基梅隆大学 Gregory R. Ganger
中文翻译：北京工业大学计算机学院李鑫
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这篇论文最初发表于1999年6月6日至11日举行的USENIX年度技术会议中，Freenix会议
录的第1-17页。其版权归Marshall Kirk McKusick和Greg Ganger所有，作者保留所有
权力。这篇论文在作者的许可下被翻译和重新发布。在保持此版权宣示完整的前提下，
允许对本文进行非商业目的的重新发布。
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第3节 跟踪并确保更新依赖关系
本节描述BSD Soft Updates数据结构，以及它在保证第二节中描述的更新依赖关系中发挥的作用。这里描述的数据结构和算法能在除文件截断和fsync系统调用以外的所有情况中完全消除BSD FFS的同步写入操作。
SoftUpdates的关键特性是在缓存块中追踪每个更改之间的更新依赖关系。于是，对包括64个i-节点的块，系统可能会为缓冲区中的这些i-节点维护最多64个依赖关系结构。类似地，对包含50个名字的目录块，系统也会为这些名字维护最多50个依赖关系结构。
拥有如此详细的依赖关系信息，块之间的循环依赖将不再是问题。无论何时系统希望在缓冲区中写i-节点，它们都能安全地写入，并最终进入磁盘。一时不能安全写入的i-节点将在缓冲区同步时被暂时回滚到过去的某个安全的值，待写盘完成后再恢复当前值。缓冲区在回滚的这段时间被锁定，待内容恢复后再解锁。请求写缓冲区的进程将被阻塞，直到缓冲区恢复原状。
3.1 依赖关系数据结构
我们的实现使用了多种数据结构在文件系统结构中追踪未决的更新依赖关系。表1列了使用的依赖关系结构、主要功能，以及与它们关联的块。这些依赖依赖关系数据结构在文件操作完成时被分配并关联到块上。在内核内存中的副本中它们使用指针关联到对应块的头。所有列出的依赖关系结构的两种一般的样式是工作表(worklist)结构和保存追踪依赖关系状态的结构。
表1 BSD SoftUpdates实现中使用的依赖关系结构

worklist结构作为所有依赖关系结构首项的公共头。它包含了一系列连接指针，以及一个表示它被嵌入的结构类型的字段。worklist结构使得将不同类型的依赖关系结构连到同一链表中成为可能。SoftUpdates代码能够遍历这种异质链表，使用类型字段判别它遇到的依赖关系结构，并据此进行相应的操作。
对worklist的典型应用是将一系列依赖关系关联到缓冲区上。整个系统中的每个缓冲区都附加了一个worklist头指针。任何与缓冲区关联的更新依赖关系都被接到这个链表中。缓冲区锁定后，在写开始前，I/O系统把缓冲区送给相关代码，SoftUpdates从而得知将开始一次写操作并遍历关联到缓冲区上的依赖关系，以便进行适当的数据回滚。磁盘写入完成后，在解除对缓冲区的锁定之前，I/O子系统会再次调用SoftUpdates代码，告知写操作完成。这些代码将进行适当的前滚操作，释放已完成写入的那些依赖关系结构。

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