Файловая система Amiga Fast File System (FFS)

Введение

Файловая система, используемая на компьютерах Amiga

Amiga Fast File System (сокращенно AFFS, или исторически чаще как FFS) — это файловая система, используемая на персональных компьютерах Amiga. Предыдущая файловая система Amiga никогда не имела официального названия и изначально была известна просто как "DOS" или AmigaDOS. С выходом FFS, оригинальная файловая система получила название Amiga Old File System (OFS). OFS, изначально разработанная в основном для работы с дискетами, не справлялась с возрастающей скоростью жестких дисков того времени. FFS была разработана как полная замена оригинальной файловой системы Amiga. FFS отличается от своего предшественника главным образом отсутствием избыточной информации. Блоки данных содержат только данные, что позволяет файловой системе напрямую управлять передачей больших объемов данных от хост-адаптера к месту назначения.

Характеристики

OFS был предшественником FFS. До выхода FFS у AmigaOS была единственная файловая система, просто называемая AmigaDOS: она использует 24 байта на сектор для избыточных данных, обеспечивая возможность восстановления структурных данных на менее надежных носителях, таких как дискеты. Когда более скоростные носители (т. е. жесткие диски) стали более доступными для Amiga, эти избыточные данные стали узким местом, поскольку все данные требовали выравнивания перед передачей в приложение. Избыточность была устранена в FFS, и данные, считываемые с носителей, передаются в приложение напрямую. Предыдущая файловая система, AmigaDOS, была переименована в OFS (Old File System), чтобы отличать ее от FFS. FFS была обратно совместима и могла получать доступ к устройствам, отформатированным в OFS. Благодаря этим преимуществам FFS быстро стала наиболее распространенной файловой системой, используемой почти всеми пользователями Amiga, хотя OFS продолжала широко использоваться на дискетах от сторонних поставщиков программного обеспечения. (Это было исключительно для совместимости с системами AmigaOS 2 в играх и приложениях, которые на самом деле не требовали AmigaOS 2+, поскольку машины, работающие с более ранними версиями ОС без FFS в ПЗУ, не могли загружаться с этих дискет, хотя они все еще могли читать их при установленном FFS.) Amiga FFS проста и эффективна, и при ее внедрении была более чем достаточной, имея множество преимуществ по сравнению с файловыми системами других платформ. Однако, как и OFS до нее, она устаревала; по мере увеличения размера дисков и количества файлов на них ее использование в качестве повседневной файловой системы становилось все более проблематичным с точки зрения сложности обслуживания и общей производительности. Несмотря на это, она все еще используется в системах AmigaOS и поставляется как с MorphOS, так и с AmigaOS 4. К последнему выпуску AmigaOS 3.1 от Commodore, FFS оставалась единственной файловой системой, поставляемой в комплекте с Amiga, но уже демонстрировала свою устарелость по мере развития технологий. FFS (и OFS) хранит "битовую карту" файловой системы в одном секторе. При записи она сначала помечается как недействительная, затем запись завершается, затем битовая карта обновляется и помечается как действительная. Если операция записи прерывается сбоем или извлечением диска, программа "валидатор диска" может отменить повреждения. Это напоминало простейшую форму журналирования файловой системы. Чтобы диск можно было использовать повторно с недействительной файловой системой OFS или FFS, весь диск должен быть полностью просканирован и битовая карта перестроена, при этом будут потеряны только данные, которые изменялись во время записи. Во время сканирования на диск нельзя записывать (за исключением валидатора диска, выполняющего свою функцию), а доступ для чтения очень медленный. AmigaOS изначально включала валидатор диска на каждом загрузочном диске, который был подвержен замене вирусами для распространения (например, вирус "Саддам Хусейн"). Позже он стал частью ПЗУ, начиная с Kickstart 2.x, что защищало его от злонамеренной замены. Валидатор диска пытался восстановить битовую карту на недействительном диске, защитив его от записи и просканировав; это могло занять много времени и значительно замедлить доступ к диску, особенно на более медленных носителях. По мере увеличения размера жестких дисков и количества файлов на них процесс валидации мог занимать много часов. Кроме того, файлы и каталоги могли быть потеряны (часто без уведомления пользователя или даже его ведома) во время процесса, если их контрольные суммы данных были повреждены. В некоторых случаях валидатор мог завершиться неудачей и оставить диск в невалидированном состоянии, требуя от пользователя использования стороннего инструмента диска, такого как DiskSalv, чтобы сделать том снова записываемым, или просто сохранить файлы, скопировав их на новый раздел — очень медленный процесс. FFS также изначально ограничивалась 32-битным адресованием и, следовательно, дисками объемом около 4 ГБ или, по крайней мере, первыми 4 ГБ на диске большего объема. Попытка использовать FFS-разделы сверх этого ограничения приводила к серьезному повреждению данных на всем диске. FFS получила некоторые сторонние 64-битные патчи, а затем официальные (но не от Commodore) обновления, чтобы обойти эти ограничения. Последние поставлялись с AmigaOS 3.5 и 3.9 от Haage & Partner. Первые часто поставлялись с сторонними контроллерами дисков, такими как контроллеры от Phase5, где возможность использования дисков большой емкости была конкурентным преимуществом. Обе системы были несовместимы друг с другом. Что касается инструментов поддержки, хотя Commodore сама поставляла только приложение под названием DiskDoctor (и позже удалила его с дисков AmigaOS), FFS имела небольшой набор сторонних инструментов — в первую очередь DiskSalv — для обслуживания файловой системы, ее восстановления и валидации, восстановления удаленных файлов или отмены "быстрого форматирования" (инициализации файловой системы). Для дефрагментации или преобразования в различные режимы FFS том OFS или FFS необходимо было заблокировать, чтобы предотвратить повреждение, что делало его недоступным для всего, кроме инструмента дефрагментации. Большинство этих инструментов не обновлялись, когда FFS стала поддерживать 64-битное адресование, и могли работать только с разделами размером менее 4 ГБ; они не могли читать разделы больше 4 ГБ и обычно повреждали разделы "за" границей 4 ГБ. Когда диски, используемые пользователями Amiga, достигали размера 4 ГБ, это стало проблемой. По всем этим причинам FFS часто заменялась пользователями в середине 1990-х годов на более современные альтернативы, такие как Smart File System (SFS) и Professional File System (PFS), которые не имели этих ограничений и считались более безопасными, быстрыми и эффективными. SFS в частности продолжала разрабатываться и теперь является файловой системой AmigaOS, максимально приближенной к FFS, и является файловой системой по умолчанию для AROS.

OFS was the predecessor to FFS. Before FFS was released, AmigaOS had a single filesystem simply called AmigaDOS: this uses 24 bytes per sector for redundancy data, providing for reconstructing structural data on less reliable media such as floppy disks. When higher speed media (i. e. hard disks) became more available to the Amiga, this redundant data posed a bottleneck as all data needed to be realigned to be passed to the application. The redundancy was removed with FFS and the data read in from media are passed to the application directly. The previous filesystem, AmigaDOS, was renamed OFS, Old File System, to differentiate between it and FFS. FFS was backward compatible and could access devices formatted with OFS. Given these advantages, FFS was rapidly adopted as the most common filesystem used by almost all Amiga users, although OFS continued to be widely used on floppy disks from third party software vendors. (This was purely for compatibility with pre AmigaOS 2 systems in games and applications that did not actually require AmigaOS 2+, as machines running earlier versions of the OS without FFS in the ROM could not boot from these floppies, although they could still read them if they had FFS installed.) Amiga FFS is simple and efficient, and when introduced was more than adequate, and had many advantages compared to the file systems of other platforms. However, as OFS had done before it, it aged; as drives became larger and the number of files on them increased, its use as a day to day filesystem became more problematic in terms of difficulty of maintenance and competitiveness of general performance. Despite this, it is still used on AmigaOS systems and shipped with both MorphOS and AmigaOS 4. By the last Commodore release of AmigaOS, 3.1, FFS was still the only filesystem shipped as standard with the Amiga, but it was already showing its age as technology advanced. FFS (and OFS) stores a "bitmap" of the filesystem in a single sector. On write, this is first marked as invalid, then the write is completed, then the bitmap is updated and marked as valid. If a write operation is interrupted by a crash or disk removal, this then allows the 'disk validator' program to undo the damage. This resembled a very simple form of filesystem journaling. To allow the disk to be used again with an invalidated OFS or FFS filesystem, the entire disk has to be completely scanned and the bitmap rebuilt, but only the data being modified during the write would be lost. During this scanning the disk cannot be written to (except by the disk validator as it performs its function), and read access is very slow. AmigaOS originally included a disk validator on every bootable disk, which was prone to being replaced by viruses to allow themselves to spread (for example the "Saddam Hussein" virus). Later it became part of the ROM from Kickstart 2. x onwards, protecting it from malicious replacement. The disk validator attempted to repair the bitmap on an invalidated drive by write protecting the drive and scanning it; this could take a long time and made it very slow to access the disk until it was finished, especially on slower media. As hard drives got larger and contained more files, the validation process could take many hours. In addition, files and directories could feasibly be lost (often without the user being notified or even aware) during the process if their data hashes were corrupted. In some cases the validator could fail and leave the disk in a non validated state, requiring the user to use a third party disk tool like DiskSalv to make the volume writable again, or simply save the files by copying them to a fresh partition—a very slow process. FFS was also originally limited to 32 bit addressing and therefore about 4 GB drives, or at least the first 4 GB on a larger drive. Attempting to use FFS partitions beyond this limit caused serious data corruption all through the drive. FFS belatedly got some third party 64 bit patches and then official (but non Commodore) updates to allow it to circumvent these limitations. The latter were supplied with AmigaOS 3.5 and 3.9, from Haage & Partner. The former often were supplied with third party disk controllers, such as those from Phase5, where the ability to use large capacity disks was a selling point. The two systems were not mutually compatible. In terms of support tools, although Commodore itself only shipped with an application called DiskDoctor (and later removed it from AmigaOS disks), FFS had a small selection of third party tools—most notably DiskSalv—to maintain the file system and repair and validate it, undelete files, or reverse "quick formats" (filesystem initializations). An OFS or FFS volume had to be locked to defragment or convert to different FFS modes to prevent corruption and this made it inaccessible to everything but the tool defragmenting it. Most of these tools were not updated when FFS became capable of 64 bit addressing and could only operate on partitions smaller than 4 GB; they could not read partitions bigger than 4 GB, and would generally corrupt partitions "beyond" the 4 GB boundary. When hard drives in use by Amiga users were reaching 4 GB in size, this became a problem. For all of these reasons, FFS was often replaced by users in the mid 1990s with more up to date alternatives such as Smart File System (SFS) and Professional File System (PFS), which did not have these limitations and were considered safer, faster and more efficient. SFS in particular continued to be developed and is now as close to a generic AmigaOS filesystem as FFS, and is the default filesystem for AROS.

Другие варианты реализации

Было немного других реализаций, способных читать файловые системы FFS, для чего обычно требовался эмулятор Amiga и копия ROM операционной системы. Наиболее заметно, что поддержка affs (Amiga Fast File System) может быть скомпилирована в ядра Linux и обеспечивает полную поддержку чтения, записи и форматирования разделов FFS и OFS для всех типов DOS, за исключением DOS\6 и DOS\7 (которые, вероятно, крайне редки). На Amiga бесплатное приложение xfs могло читать и записывать на устройства, отформатированные в OFS или FFS, наряду со многими другими файловыми системами, и, вероятно, было единственной файловой системой Amiga, кроме самой FFS/FFS2, обладающей такой возможностью. Оно не поддерживало DOS\6 или DOS\7, которые появились позже, и не поддерживало форматирование устройств.