share/doc/smm/05.fastfs/1.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. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  13 .\"    may be used to endorse or promote products derived from this software
  14 .\"    without specific prior written permission.
  15 .\"
  16 .\" THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  17 .\" ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  18 .\" IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  19 .\" ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  20 .\" FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  21 .\" DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  22 .\" OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  23 .\" HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  24 .\" LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  25 .\" OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  26 .\" SUCH DAMAGE.
  27 .\"
  28 .\"     @(#)1.t 8.1 (Berkeley) 6/8/93
  29 .\"
  30 .ds RH Introduction
  31 .NH
  32 Introduction
  33 .PP
  34 This paper describes the changes from the original 512 byte UNIX file
  35 system to the new one released with the 4.2 Berkeley Software Distribution.
  36 It presents the motivations for the changes,
  37 the methods used to effect these changes,
  38 the rationale behind the design decisions,
  39 and a description of the new implementation.
  40 This discussion is followed by a summary of
  41 the results that have been obtained,
  42 directions for future work,
  43 and the additions and changes
  44 that have been made to the facilities that are
  45 available to programmers.
  46 .PP
  47 The original UNIX system that runs on the PDP-11\(dg
  48 .FS
  49 \(dg DEC, PDP, VAX, MASSBUS, and UNIBUS are
  50 trademarks of Digital Equipment Corporation.
  51 .FE
  52 has simple and elegant file system facilities.  File system input/output
  53 is buffered by the kernel;
  54 there are no alignment constraints on
  55 data transfers and all operations are made to appear synchronous.
  56 All transfers to the disk are in 512 byte blocks, which can be placed
  57 arbitrarily within the data area of the file system.  Virtually
  58 no constraints other than available disk space are placed on file growth
  59 [Ritchie74], [Thompson78].*
  60 .FS
  61 * In practice, a file's size is constrained to be less than about
  62 one gigabyte.
  63 .FE
  64 .PP
  65 When used on the VAX-11 together with other UNIX enhancements,
  66 the original 512 byte UNIX file
  67 system is incapable of providing the data throughput rates
  68 that many applications require.
  69 For example,
  70 applications
  71 such as VLSI design and image processing
  72 do a small amount of processing
  73 on a large quantities of data and
  74 need to have a high throughput from the file system.
  75 High throughput rates are also needed by programs
  76 that map files from the file system into large virtual
  77 address spaces.
  78 Paging data in and out of the file system is likely
  79 to occur frequently [Ferrin82b].
  80 This requires a file system providing
  81 higher bandwidth than the original 512 byte UNIX
  82 one that provides only about
  83 two percent of the maximum disk bandwidth or about
  84 20 kilobytes per second per arm [White80], [Smith81b].
  85 .PP
  86 Modifications have been made to the UNIX file system to improve
  87 its performance.
  88 Since the UNIX file system interface
  89 is well understood and not inherently slow,
  90 this development retained the abstraction and simply changed
  91 the underlying implementation to increase its throughput.
  92 Consequently, users of the system have not been faced with
  93 massive software conversion.
  94 .PP
  95 Problems with file system performance have been dealt with
  96 extensively in the literature; see [Smith81a] for a survey.
  97 Previous work to improve the UNIX file system performance has been
  98 done by [Ferrin82a].
  99 The UNIX operating system drew many of its ideas from Multics,
 100 a large, high performance operating system [Feiertag71].
 101 Other work includes Hydra [Almes78],
 102 Spice [Thompson80],
 103 and a file system for a LISP environment [Symbolics81].
 104 A good introduction to the physical latencies of disks is
 105 described in [Pechura83].
 106 .ds RH Old file system
 107 .sp 2
 108 .ne 1i