Разрежённый файл () — , в котором последовательности нулевых байтовНулевой байт — байт, все биты которого установлены в ноль (0, NUL или '\0' в Си). заменены на информацию об этих последовательностях (список дыр).

Дыра () — последовательность нулевых байт внутри файла, не записанная на диск. Информация о дырах (смещение от начала файла в байтах и количество байт) хранится в метаданных ФС.

Преимущества и недостатки

Преимущества: экономия дискового пространства. Использование разрежённых файлов считается одним из способов сжатия данных на уровне файловой системы; отсутствие временных затрат на запись нулевых байт; увеличение срока службы запоминающих устройств.

Недостатки: накладные расходы на работу со списком дыр; фрагментация файла при частой записи данных в дыры; невозможность записи данных в дыры при отсутствии свободного места на диске; невозможность использования других индикаторов дыр, кроме нулевых байт.

Поддержка

Для реализации поддержки разрежённых файлов требуются: возможность записи метаданных в ФС; поддержка со стороны системного и прикладного ПО.

Следующие ФС поддерживают разрежённые файлы: BTRFS, NILFS, ZFS, NTFS, ext2, ext3, ext4, XFS, JFS, ReiserFS, Reiser4, UFS, Rock Ridge, UDF, ReFS, APFS, F2FS.

Следующее ПО поддерживает работу с разрежёнными файлами: uTorrent — клиент файлообменной сети, работающей по протоколу BitTorrent; qBittorrent — клиент файлообменной сети, работающей по протоколу BitTorrent; eMule — клиент файлообменной сети eDonkey2000; Aria2 — программа для скачивания файлов Far manager — файловый менеджер; VirtualBox — виртуальная машина; и другое.

Применение

Разрежённые файлы используются для хранения контейнеров, например: образов дисков виртуальных машин; резервных копий дисков и/или разделов, созданных спец. ПО.

Команды

Команды для работы с разрежёнными файлами.

Linux: создание разрежённого файла размером : dd if=/dev/zero of=./sparse-file bs=1 count=0 seek=200G # или truncate -s200G ./sparse-file преобразование обычного файла в разрежённый (выполнение поиска дыр и записи их расположения (смещений и длин) в метаданные файла): cp --sparse=always ./simple-file ./sparse-file сохранение копии диска в разрежённый файл утилитой ddrescue: ddrescue --sparse /dev/sdb ./sparse-file ./history.log

Windows: создание (не разрежённого) файла размером () (размер задаётся в байтах): fsutil file createnew some-file 214748364800 установка флага «разрежённый» (поиск дыр внутри файла не выполняется): fsutil sparse setflag some-file

удаление флага «разрежённый» :

fsutil sparse setflag some-file 0

получение значения флага «разрежённый»: fsutil sparse queryflag some-file пометка области файла, как дыры (смещение и длина задаются в байтах): fsutil sparse setrange some-file 0 214748364800

Особенности При чтении из дыры возвращаются нулевые байты; обращения к диску не происходит (предполагается, что карты расположения областей уже прочитаны с диска из метаданных файла и находятся в памяти). При записи в дыру запускается алгоритм поиска свободного места (свободных блоков) на диске. Если блоки найдены, данные будут записаны. Зачастую найденные блоки расположены на диске далеко от блоков с уже записанным содержимым файла; это приводит к фрагментации ФС. Если место на диске закончится, алгоритм не найдёт ничего и запись не будет выполнена (write() сообщит о нехватке свободного места, а, если файл использовался с помощью mmap(), произойдёт ошибка segmentation fault). Запись в произвольное место разрежённого файла, как правило, приводит к большой фрагментации ФС. Разрежённые файлы не всегда корректно копируются; при копировании файла вместо информации о дырах на диск могут быть записаны нулевые байты. Для Linux правильное копирование выполняется командой cp с ключом --sparse. Реализовать правильное копирование можно двумя способами: 1) искать области, заполненные нулевыми байтами (дыры), и выполнять seek() (вместо записи нулей с помощью write()); 2) получить карту расположения файла на диске с помощью fibmap(). Пометить произвольную область файла как дыру позволяет системный вызов fallocate() с флагом punch holeFALLOC_FL_PUNCH_HOLE. См. man 2 fallocate («пробить дырку»). Системный вызов не только освободит место на диске, но ещё и выполнит команду TRIM у SSD-дисков для блоков указанной области. Так как адресация в большинстве ФС осуществляется с помощью блоковДля разных ФС «блок» называется по-разному: «кластер» () в NTFS, «блок» () в ext4., то смещение и размер дыр не могут быть произвольными, а должны быть кратны размеру блока (выровнены по размеру блока). Размер блока постоянен для одного раздела. Таким образом, нельзя сделать «дыру» в пару байт; при такой попытке драйвер ФС запишет на диск нулевые байты. Утилиты для отображения размера файла обычно выводят реальный размер файла (в байтах) и размер, занимаемый файлом на диске (в блоках ФС или байтах). Разрежённый файл может занимать меньше места на диске. Обратите внимание, что системный вызов fallocate() с флагом 0 выделяет блоки под файл и помечает их, как «заполненные нулевыми байтами». Это позволяет почти мгновенно создать большой файл без записи нулевых байтов на диск. Отличие от разрежённых файлов заключается в резервировании блоков; блоки под файл выделяются сразу; при записи в блок флаг «заполнен нулевыми байтами» снимается; если на диске закончится свободное место, при записи в область, содержащую нулевые байты, ошибки не возникнет. Команда TRIM у SSD-дисков вызывается и для этого случая.

Примечания

Категория:Файловые системы Категория:Файлы