如何在仅允许写入一次功能的介质上支持常规文件系统

Question

你好，我有一个快速的问题，是否有人可以为我回答。在一次只写一次的媒体系统中，一个人如何在其上实现普通的读写文件系统。媒体将被初始化为全1。即使可以多次写入一个块，我也只能将1更改为0，而不能将其更改为其他方式。因此，如何在这样的媒体上支持常规文件系统。

Answer 1

有很多解决方法，这里是其中的简单概述。

光盘布局如下：

0   root block -- identifies the file system, maybe a pointer to the end of metadata (n)
k   first data block -- contains data, possibly stale written to media.
l   last data block  -- last data block written.
m   last meta data block -- contains directories, inode tables, etc...
n   first meta data block -- contains initial directories, inodes, etc...

首次访问媒体时，文件系统需要确定这些值在哪里。对媒体的二进制搜索显示l和m以及可能的n的位置。通常无法找到其他方式。

按此顺序查看元数据[m..n]，与较低版本相比，在较低的块地址处会遇到文件的最新版本。即，元数据从高地址增长到低地址。如果需要更新某些元数据，则只需要向前扫描直到它的第一个实例；并且您可以复制您的实例并进行修改，以阻止[m-1]。

请注意，并非文件的所有元数据都需要替换；如果它有5个数据指针块，而您只更改了一个，则只需替换该块。灵活的树结构在这里有帮助。

数据无关紧要；如果您在文件的块3中更改字节，文件系统必须找到块3的指针在哪里，并重写块指针树以反映新的块。如果您查看传统（例如v7 unix文件系统），这将是显而易见的。它的工作原理更加复杂，很难想象。

如果您要执行执行类似操作的代码：

for (i = 0; i < N ; i++) {
      write(fd, str+i, 1);
      fsync(fd);
}

您可能会发现一次写入介质很快就会耗尽空间；您将至少每个字节提交一个磁盘块，并且可能更像3。16k是仅写介质的通用磁盘块大小，因此可能是每个字节48k。

更常见的是，文件系统将保持同步介质直到空闲时间，或者仅从另一个介质中保存的日志中执行定期快照，以防止出现上述病理情况。

许多形式的一次写入媒体并不是真正的一次写入，而是每个位只能被set或cleared一次。一个块可以多次写入，但是只有一个定向的转换实际上才生效。而且，许多形式的媒体都将never write块与特定的读取错误区分开。这些功能允许在元数据中使用状态标志之类的功能，从而使一次写入文件系统的效率更高。

即使使用了真正的基于块的一次写入介质，仍然可以遵循，但效率稍低。例如，如果未初始化的块返回全零（或0xffs），则文件系统可以为每个块加上标识符作为前缀，从而降低IO的效率，但允许检测未初始化的块。