hệ thống quản lý tập tin

MÔ II.1 M Tập tin Thư m Tậ Tên tậ Tập tin l trình tạo được tru Cách đặ sử dụng các ký tự Hệ thống phân biệ Nhiều hệ sau được ký tư, ph prog.c.Z kết thúc các iều hành.. Nó c cho biết tê

BÀI 8 HỆ THỐNG QUẢN LÝ TẬP TIN

Nguồn : 3c.com.vn 

Trong hầu hết các ứng dụng, tập tin là thành phần chủ yếu Cho dù mục tiêu của ứng dụng là gì nó cũng phải bao gồm phát sinh và sử dụng thông tin Thông thường đầu vào của các ứng dụng là tập tin và đầu ra cũng là tập tin cho việc truy xuất của người sử dụng và các chương trình khác sau này Trong bài học này chúng ta sẽ tìm hiểu những khái niệm và cơ chế của hệ thống quản lý tập tin thông qua các nội dung như sau:

Các khái niệm cơ bản

Mô hình tổ chức và quản lý các tập tin

Bài học này giúp chúng ta hiểu được tập tin là gì, cách thức tổ chức và quản lý tập tin như thế nào Từ đó giúp chúng ta hiểu được các cơ chế cài đặt hệ thống tập tin trên các hệ điều hành

Bài học này đòi hỏi những kiến thức về : các thao tác với tập tin, một số tính chất của tập tin ở góc độ người sử dụng và những kiến thức về cấu trúc dữ liệu cũng như về kiến trúc máy tính phần cấu trúc và tổ chức lưu trữ của đĩa

I CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN

I.1 Bộ nhớ ngoài

Máy tính phải sử dụng thiết bị có khả năng lưu trữ trong thời gian dài (long-term) vì : Phải chứa những lượng thông tin rất lớn (giữ vé máy bay, ngân hàng )

Thông tin phải được lưu giữ một thời gian dài trước khi xử lý

Nhiều tiến trình có thể truy cập thông tin cùng lúc

Giải pháp là sử dụng các thiết bị lưu trữ bên ngoài gọi là bộ nhớ ngoài

I.2 Tập tin và thư mục

Tập tin

Tập tin là đơn vị lưu trữ thông tin của bộ nhớ ngoài Các tiến trình có thể đọc hay tạo mới tập tin nếu cần thiết Thông tin trên tập tin là vững bền không bị ảnh hưởng bởi các xử lý

tạo hay k

bởi hệ đ

Thư

Để lưu t

thống có

I.3 Hệ

Các tập

gồm : cá

dụng và

các thao

II MÔ

II.1 M

Tập tin

Thư m

Tậ

Tên tậ

Tập tin l

trình tạo

được tru

Cách đặ

sử dụng

các ký tự

Hệ thống

phân biệ

Nhiều hệ

sau được

ký tư, ph

prog.c.Z

kết thúc các

iều hành

ư mục

trữ dãy các

ó thể coi nh

ệ thống qu

tin được qu

ách hiển thị

bảo vệ tập

o tác trên thư

HÌNH TỔ

Mô hình

n

mục

ập tin :

ập tin :

là một cơ ch

o một tập tin

uy xuất bởi

t tên tập tin

8 chữ cái đ

ự số và ký t

g tập tin có

ệt chữ thườn

ệ thống tập

c gọi là phầ

hần mở rộn

Z Một số ki

c tiến trình,

tập tin, hệ

hư là tập tin

uản lý tập ti

uản lý bởi h , các yếu tố tin, các tha

ư mục

CHỨC VÀ

hế trừu tượn

n, nó sẽ đặt các tiến trìn

n của mỗi hệ

để đặt tên tậ

tự đặc biệt c

thể có hay

ng và hoa c tin hỗ trợ t

ần mở rộng

g có từ 1 đế iểu mở rộng

chỉ mất đi

thống quản

in

hệ điều hành

ố cấu thành

ao tác trên tậ

À QUẢN L

ng và để qu một tên, kh

nh khác với

ệ điều hành

ập tin như c cũng được s

không phâ còn MS-DO tên tập tin g Ví dụ : vid

ến 3 ký tự

g thông thườ

khi user thậ

n lý tập tin c

h với cơ chế tập tin, các

ập tin Cách

LÝ CÁC TẬ

uản lý mỗi đ

hi tiến trình

i tên tập tin

h là khác nh ctdl, caycb,

sử dụng như

ân biệt chữ t

OS thì không gồm 2 phần du.txt Tron Trong UNI ờng là :

ật sự muốn

cung cấp th

ế gọi là hệ t

ch đặt tên, c

h tổ chức th

ẬP TIN

đối tượng p

h kết thúc tậ

đó

hau, đa số cá tamhghau v

ư baitap2…

thường và c

g phân biệt

được phân

ng MS-DOS

IX có thể có

xóa Tập ti

hư mục, mà

thống quản cách truy xu

hư mục, các

phải có một

ập tin vẫn tồ

ác hệ điều h v.v…, thườ

…,

chữ hoa Ví

n cách bởi d

S tên tập tin

ó nhiều phâ

in được quả

trong nhiều

lý tập tin B uất, cách sử

c đặc tính và

tên Khi tiế

ồn tại và có

hành cho ph ờng thường t

í dụ : UNIX

dấu ‘.’ mà ph

n có từ 1 đến

ân cách như

ản lý

u hệ

Bao

ử

à

ến thể

hép thì

X

hần

n 8

.bak, ba

Trên thự

dịch C c

Cấu tr

Gồm 3 l

Dãy tuầ

DOS và

Dãy cá

Cấu trú

một trườ

Kiểu t

Nếu hệ đ

tin đó C

tập tin th

Tập tin

Thư mụ

Tập tin

tự như m

Tập tin

Tập tin

Tập tin

có thể kh

một edit

cũng dễ

Tập tin n

phân gồm

đúng V

gồm năm

byte nhậ

as, bin, c,

ực tế phần m

chỉ nhận biế

rúc của tập

loại :

ần tự các by

UNIX sử d

ác record có

úc cây : gồm

ờng khóa gi

tập tin :

điều hành n

Các hệ điều

hường, thư

n thường : là

ục : là nhữn

n có ký tự đặ

màn hình, m

n khối : dùng

n thường đư

văn bản ch

hác nhau Ư

tor thông th

dàng làm đ

nhị phân :

m dãy các b

í dụ một mộ

m thành phầ

ận diện cho

.dat, doc, f

mở rộng có

ết các tập tin

p tin :

yte không c dụng loại nà

ó chiều dài c

m cây của n iúp cho việc

nhận biết đư hành hỗ trợ mục, tập tin

à tập tin tex

ng tập tin hệ

ặc biệt : liên

máy in, mạn

g để truy xu ược chia làm hứa các dòn

Ưu điểm của hường.Đa số đầu vào và đ

có cấu trúc byte , nhưng

ột tập tin nh

ần : header, biết đó là t

ftn, hlp, lib hữu ích tro

n có phần m

cấu trúc : hệ

ày

cố định

những recor

c tìm kiếm n

ược loại tập

ợ cho nhiều

n có ký tự đ

xt hay tập ti

ệ thống dùn

n quan đến

ng

uất trên thiế

m hai loại là

g văn bản c

a kiểu tập ti

ố các chươn đầu ra cho c

c khác tập ti

g hệ điều h

hị phân thi h , text, data, tập tin thi hà

b, obj, pas ong một số t

mở rộng là

ệ điều hành

rd, không cầ nhanh hơn

tin, nó có t

u loại tập tin đặc biệt, tập

n nhị phân

ng để lưu gi nhập xuất t

ết bị đĩa

à tập tin văn cuối dòng c

in này là nó

ng trình dùn

cơ chế pipe

in văn bản

ành chỉ thự hành được relocation b ành Sau đó

s, tex, txt

trường hợp,

C

không biết

ần thiết có c

thể thao tác

n khác nhau

p tin khối

chứa thông

ữ cấu trúc c thông qua c

n bản và tập

ó ký hiệu e

ó có thể hiển

ng tập tin vă eline

Mặc dù về

ực thi tập tin của UNIX

bits, symbo

ó là 16 bit c

, ví dụ như

t nội dung c

cùng độ dài

c một cách h

u bao gồm c

g tin của ngư của hệ thốn các thiết bị

p tin nhị phâ nter Mỗi d

n thị, in hay

ăn bản để n

mặt kỹ thu

n đó nếu nó Thường th

ol table Hea cho biết kích

có những tr

của tập tin:M

i, mỗi recor

hợp lý trên các kiểu như

ười sử dụng

ng tập tin

nhập xuất t

ân

dòng có độ d

y soạn thảo nhập xuất, n

uật , tập tin n

có cấu trúc hường nó ba ader bắt đầu

h thước các

rình

MS-rd có

tập

ư :

g

tuần

dài với

nó

nhị

c

ao

u bởi

c

thành ph

text của

symbol đ

Một ví d

chưa đư

và kích t

Truy x

Tập tin l

bộ nhớ c

một phư

cách truy

Kiểu tru

trong tập

tin theo

hần của tập

tập tin Nó

được dùng

dụ khác là tậ

ợc liên kết

thước…

xuất tập tin

lưu trữ các

của máy tín

ương pháp tr

y xuất

uy xuất tập t

p tin theo th

cách này H

tin, địa chỉ được nạp v

để debug

ập tin nhị p Bao gồm m

n :

thông tin K

nh Có nhiều ruy xuất, m

tin đơn giản

hứ tự từ đầu Hai thao tác

bắt đầu thự vào bộ nhớ

phân kiểu ar một header

Khi tập tin đ

u cách để tr một số hệ thố

n nhất là tru

u Các trình

c chủ yếu trê

ực hiện và m

và định vị l

rchive Nó c cho biết tên

được sử dụn ruy xuất chú ống khác, n

uy xuất tuần soạn thảo h

ên tập tin là

một số bit c lại bởi nhữn

chứa các thư

n, ngày tạo,

ng, các thôn úng Một số như IBM ch

n tự Tiến tr hay trình bi

à đọc và ghi

cờ Sau head

ng bit reloc

ư viện đã đ , người sở h

ng tin này đ

ố hệ thống c hẳng hạn ch

rình đọc tất iên dịch cũn

i Thao tác

der là dữ liệ cation Bảng

được dịch nh hữu, mã bảo

được đưa và cung cấp ch

ho phép nhiề

t cả các byt

ng truy xuấ đọc sẽ đọc

ệu và

g

hưng

o vệ,

ào

hỉ

ều

e

t tập một

mẫu tin

như vậy

cho phép

Truy xuấ

dụng Tr

xuất thứ

biệt gọi

tự từ vị t

Một kiểu

có kích t

cần theo

ngẫu nhi

trường h

hạn Ngo

theo chỉ

Thuộc

Ngoài tê

thuộc tín

Các thuộ

tiếp theo tr

Tập tin có

p di chuyển

ất kiểu này

ruy xuất tuầ

ứ nhất thao t

là SEEK cu

trí bắt đầu

u truy xuất

thước bằng

o thứ tự Kiể

iên bất kỳ k

hợp phải tru

oài ra còn c

mục

c tính tập ti

ên và dữ liệ

nh

ộc tính thôn

Tên th Bảo vệ

Mật khẩ

Người t

Người s

ên tập tin v

ó thể tự khở

n con trỏ tập

thuận lợi c

ần tự cần th tác đọc bắt ung cấp vị t

khác là truy nhau, nó ch

ểu truy xuất khối dữ liệu

uy xuất một

có một số cá

in :

u, hệ điều h

ng dụng tron

huộc tính

ẩu tạo

sở hữu

và tự động tă

ởi động lại từ

p tin đi tới h

ho các loại hiết cho nhiề đầu ở vị trí trí hiện thời

y xuất trực

ho phép chư

t này dựa tr

u nào của tậ

t khối lượng ách truy xu

hành cung c

ng một số h

Ai có thể Mật khẩu

Id của ng Người sở

ăng con trỏ

ừ vị trí đầu hoặc đi lui n

băng từ và

ều ứng dụn đầu tập tin

i làm vị trí b

tiếp Một tậ ương trình rên mô hình

ập tin Truy

g thông tin l

ất khác dự

cấp thêm m

hệ thống tập

Ý

ể truy xuất đ

u cần thiết đ gười tạo tập

ở hữu hiện t

tập tin Th tiên và tron

n mẫu tin

à cũng là các

g Có hai cá

n, cách thứ h bắt đầu Sau

ập tin có cấ đọc hoặc gh

h của đĩa Đ xuất trực ti lớn như tron trên kiểu tru

một số thông

p tin :

Ý nghĩa được và bằn

để truy xuất

p tin tại

hao tác ghi c

ng một số h

ch truy xuấ ách truy xu hai có một t

u đó tập tin

ấu trúc là cá

hi nhanh ch Đĩa cho phép iếp được sử

ng cơ sở dữ

uy xuất này

g tin cho tập

ng cách nào

t tập tin

cũng tương

hệ thống tập

ất khá thông uất Cách tru thao tác đặc

n được đọc t

ác mẫu tin lo hóng mà kh

p truy xuất

ử dụng trong

ữ liệu chẳng

y như truy x

p tin gọi là

o

tự

p tin

g

uy

c tuần

ogic hông

g

g xuất

Th

HỆ TH

Chỉ đọc

Aån

Hệ thốn

Lưu trữ

ASCII/b

Truy xu

nhiên

Temp

Khóa

Độ dài c

Vị trí kh

Giờ tạo

Thời gia

cập cuố

Thời gia

đổi cuối

Kích thư

thời

Kích thư

hư mục :

HỐNG TH

c

ng

ữ binary uất ngẫu

của record hóa

an truy

ối cùng

an thay

i cùng ước hiện

ước tối đa

Hình 8.3 M

HƯ MỤC TH

0 là đọc g

0 là bình

kê

0 là bình

0 đã đuợc

0 là tập ti

0 truy xu

0 là bình thúc

0 là khôn

Số byte t Offset củ Ngày và Ngày và

Ngày và

Số byte c

Số byte t

Một số thuộ

HEO CẤP B

ghi, 1 là chỉ thường, 1 l

thường, 1 l

c backup, 1

in văn bản, uất tuần tự,

thường, 1 l

ng khóa, kh trong một re

ủa khóa tron giờ tạo tập giờ truy xu

giờ thay đổ

của tập tin

tối đa của tậ

ộc tính thôn

BẬC :

ỉ đọc

là không hi

là tập tin hệ

1 cần backup

1 là tập tin

1 là truy xu

là bị xóa kh

ác 0 là khóa ecord

ng mỗi reco tin

uất tập tin gầ

ổi tập tin gầ

ập tin

ng dụng của

ển thị khi li

ệ thống

p

n nhị phân uất ngẫu nhi

hi tiến trình

a

ord

ần nhất

ần nhất

a tập tin

iệt

iên

kết

Một thư mục thường thường chứa một số entry, mỗi entry cho một tập tin Mỗi entry

chứa tên tập tin, thuộc tính và địa chỉ trên đĩa lưu dữ liệu hoặc một entry chỉ chứa tên tập tin và một con trỏ, trỏ tới một cấu trúc, trên đó có thuộc tính và vị trí lưu trữ của tập tin

Khi một tập tin được mở, hệ điều hành tìm trên thư mục của nó cho tới khi tìm thấy tên của tập tin được mở Sau đó nó sẽ xác định thuộc tính cũng như địa chỉ lưu trữ trên đĩa và đưa vào một bảng trong bộ nhớ Những truy xuất sau đó thực hiện trong bộ nhớ chính

Số lượng thư mục trên mỗi hệ thống là khác nhau Thiết kế đơn giản nhất là hệ thống chỉ

có thư mục đơn(còn gọi là thư mục một cấp), chứa tất cả các tập tin của tất cả người dùng, cách này dễ tổ chức và khai thác nhưng cũng dễ gây ra khó khăn khi có nhiều người sử dụng vì sẽ có nhiều tập tin trùng tên Ngay cả trong trường hợp chỉ có một người sử dụng, nếu có nhiều tập tin thì việc đặt tên cho một tập tin mới không trùng lắp là một vấn đề khó

Cách thứ hai là có một thư mục gốc và trong đó có nhiều thư mục con, trong mỗi thư mục con chứa tập tin của người sử dụng (còn gọi là thư mục hai cấp), cách này tránh được trường hợp xung đột tên nhưng cũng còn khó khăn với người dùng có nhiều tập tin Người sử dụng luôn muốn nhóm các ứng dụng lại một cách logic

Từ đó, hệ thống thư mục theo cấp bậc (còn gọi là cây thư mục) được hình thành với mô hình một thư mục có thể chứa tập tin hoặc một thư mục con và cứ tiếp tục như vậy hình thành cây thư mục như trong các hệ điều hành DOS, Windows, v v

Ngoài ra, trong một số hệ điều hành nhiều người dùng, hệ thống còn xây dựng các hình thức khác của cấu trúc thư mục như cấu trúc thư mục theo đồ thị có chu trình và cấu trúc thư mục theo đồ thị tổng quát Các cấu trúc này cho phép các người dùng trong hệ thống

có thể liên kết với nhau thông qua các thư mục chia sẻ

ĐƯỜN NG DẪN :

Khi một hệ thống tập tin được tổ chức thành một cây thư mục, có hai cách để xác định một tên tập tin Cách thứ nhất là đường dẫn tuyệt đối, mỗi tập tin được gán một đường

dẫn từ thư mục gốc đến tập tin Ví dụ : /usr/ast/mailbox

Dạng thứ hai là đường dẫn tương đối, dạng này có liên quan đến một khái niệm là thư mục hiện hành hay thư mục làm việc Người sử dụng có thể quy định một thư mục là

thư mục hiện hành Khi đó đường dẫn không bắt đầu từ thư mục gốc mà liên quan đến thư mục hiện hành Ví dụ, nếu thư mục hiện hành là /usr/ast thì tập tin với đường dẫn tuyệt đối /usr/ast/mailbox có thể được dùng đơn giản là mailbox

Trong phần lớn hệ thống, mỗi tiến trình có một thư mục hiện hành riêng, khi một tiến trình thay đổi thư mục làm việc và kết thúc, không có sự thay đổi để lại trên hệ thống tập tin Nhưng nếu một hàm thư viện thay đổi đường dẫn và sau đó không đổi lại thì sẽ có ảnh hưởng đến tiến trình

Hầu hết các hệ điều hành đều hỗ trợ hệ thống thư mục theo cấp bậc với hai entry đặc biệt cho mỗi thư mục là "." và " " "." chỉ thư mục hiện hành, " " chỉ thư mục cha

II.2 Các chức năng

Tập tin

Thư mục

Tập tin :

Tạo : một tập tin được tạo chưa có dữ liệu Mục tiêu của chức năng này là thông báo cho

biết rằng tập tin đã tồn tại và thiết lập một số thuộc tính

Xóa :khi một tập tin không còn cần thiết nữa, nó được xóa để tăng dung lượng đĩa Một

số hệ điều hành tự động xoá tập tin sau một khoảng thời gian n ngày

Mở : trước khi sử dụng một tập tin, tiến trình phải mở nó Mục tiêu của mở là cho phép

hệ thống thiết lập một số thuộc tính và địa chỉ đĩa trong bộ nhớ để tăng tốc độ truy xuất

Đóng : khi chấm dứt truy xuất, thuộc tính và địa chỉ trên đĩa không cần dùng nữa, tập tin

được đóng lại để giải phóng vùng nhớ Một số hệ thống hạn chế tối đa số tập tin mở trong một tiến trình

Đọc : đọc dữ liệu từ tập tin tại vị trí hiện thời của đầu đọc, nơi gọi sẽ cho biết cần bao

nhiêu dữ liệu và vị trí của buffer lưu trữ nó

Ghi : ghi dữ liệu lên tập tin từ vị trí hiện thời của đầu đọc Nếu là cuối tập tin,kích thước

tập tin sẽ tăng lên, nếu đang ở giữa tập tin, dữ liệu sẽ bị ghi chồng lên

Thêm : gần giống như WRITE nhưng dữ liệu luôn được ghi vào cuối tập tin

Tìm :dùng để truy xuất tập tin ngẫu nhiên Khi xuất hiện lời gọi hệ thống, vị trí con trỏ

đang ở vị trí hiện hành được di chuyển tới vị trí cần thiết Sau đó dữ liệu sẽ được đọc ghi tại vị trí này

Lấy thuộc tính :lấy thuộc tính của tập tin cho tiến trình

Thiết lập thuộc tính :thay đổi thuộc tính của tập tin sau một thời gian sử dụng

Đổi tên :thay đổi tên của tập tin đã tồn tại

Thư mục :

Tạo : một thư mục được tạo, nó rỗng, ngoại trừ "." và " " được đặt tự động bởi hệ

thống

Xóa :xoá một thư mục, chỉ có thư mục rỗng mới bị xóa, tư mục chứa "." và " " coi như

là thư mục rỗng

Mở thư mục :thư mục có thể được đọc Ví dụ để liệt kê tất cả tập tin trong một thư mục,

chương trình liệt kê mở thư mục và đọc ra tên của tất cả tập tin chứa trong đó Trước khi thư mục được đọc, nó phải được mở ra trước

Đóng thư mục :khi một thư mục đã được đọc xong, phải đóng thư mục để giải phóng

vùng nhớ

Đọc thư mục :Lệnh này trả về entry tiếp theo trong thư mục đã mở Thông thường có thể

đọc thư mục bằng lời gọi hệ thống READ, lệnh đọc thư mục luôn luôn trả về một entry dưới dạng chuẩn

Đổi tên :cũng như tập tin, thư mục cũng có thể được đổi tên

Liên kết :kỹ thuật này cho phép một tập tin có thể xuất hiện trong nhiều thư mục khác

nhau Khi có yêu cầu, một liên kết sẽ được tạo giữa tập tin và một đường dẫn được cung cấp

Bỏ liên kết :Nếu tập tin chỉ còn liên kết với một thư mục, nó sẽ bị loại bỏ hoàn toàn

khỏi hệ thống, nếu nhiều thì nó bị giảm chỉ số liên kết

Câu hỏi kiểm tra kiến thức