5.4.1.1. Размер блока

После принятия решения о хранении файлов в блоках фиксированного размера возникает вопрос о необходимом размере блока. Кандидатами на единицу размещения, исходя из способа организации дисков, являются сектор, дорожка и цилиндр.

Если выбрать большой размер блока (один цилиндр), то каждый файл, даже однобайтовый, занимает целый цилиндр. Это также означает, что существенный объем дискового пространства будет потрачен впустую на небольшие файлы. В то же время при небольшом размере блока (один физический сектор) большинство файлов будет разбито на множество блоков, для чтения которых потребуется множество операций позиционирования головки и ожиданий подхода под головку нужного сектора, снижающих производительность системы. Таким образом, если единица размещения слишком большая, мы тратим впустую пространство, а если она слишком маленькая — тратим впустую время.

В то же время использование небольших блоков означает, что каждый файл будет состоять из множества блоков. Для чтения каждого блока обычно требуется потратить время на позиционирование блока головок и ожидание подхода под головку нужного сектора (за исключением твердотельного диска), поэтому чтение файла, состоящего из множества небольших блоков, будет медленным.

В качестве примера рассмотрим диск, у которого на каждой дорожке размещается по 1 Мбайт данных. На ожидание подхода нужного сектора затрачивается 8,33 мс, а среднее время позиционирования блока головок составляет 5 мс. Время в миллисекундах, затрачиваемое на чтение блока из k байт, складывается из суммы затрат времени на позиционирование блока головок, ожидание подхода нужного сектора и перенос данных.

Пунктирная кривая на рис. 5.9 показывает зависимость скорости передачи данных такого диска от размера блока. Для вычисления эффективности использования дискового пространства нужно сделать предположение о среднем размере файла. В целях упрощения предположим, что все файлы имеют размер 4 Кбайт. Сплошная кривая на рис. 5.9 показывает зависимость эффективности использования дискового пространства от размера блока.

Эти две кривые можно понимать следующим образом. Время доступа к блоку полностью зависит от времени позиционирования блока головок и ожидания подхода под головки нужного сектора. Таким образом, если затраты на доступ к блоку задаются на уровне 9 мс, то чем больше данных извлекается, тем лучше. Поэтому с ростом размера блока скорость передачи данных возрастает практически линейно.

Кривые показывают, что производительность и эффективность использования дискового пространства по своей сути конфликтуют. Небольшие размеры блоков вредят производительности, но благоприятствуют эффективности использования дискового пространства. В представленных данных найти какой-либо разумный компромисс невозможно. Размер, находящийся поблизости от пересечения двух кривых, составляет 64 Кбайт, но скорость передачи данных в этой точке составляет всего лишь 6,6 Мбайт/с, а эффективность использования дискового пространства находится на отметке, близкой к 7 %. Ни то ни другое нельзя считать приемлемым результатом. Исторически сложилось так, что в файловых системах выбор падал на диапазон размеров от 1 до 4 Кбайт, но при наличии дисков, чья емкость сегодня превышает 1 Тбайт, может быть лучше увеличить размер блоков до 64 Кбайт и смириться с потерями дискового пространства.

• Стиль 1
• Стиль 2