Hệ thống quản lý tập tin

HỆ ĐIỀU HÀHH Hệ thống quản lý tập tin

HE DIEU HAHH

Hé thong quan ly tap tin

Nội dung

1 Cac khái niệm co’ ban

2 Câu trúc hệ thông file

3 Co’ ché cap phat vùng lưu trữ

4 Sao lưu phục hôi dữ liệu

CẤU TRÚC ĐĨA CỨNG

«4 |

(a) A hard disk drive (b) A single disk

e Hệ điều hành xem đĩa cứng như một chuỗi các

block liên tiếp với kích thước cố định

CẤU TRÚC

HỆ THỐNG FILE

e Tổ chức theo phân lớp

e File Control Block (FCB)

- Nằm trên đĩa cứng, chứa

e Thông tin bảo mật file

e Thông tin nơi lưu trữ file

e Virual File System (VFS)

- Cung cấp API chung truy

xuất nhiêu loại hệ thông file khác nhau

e Cấu trúc thư mục

- Dùng danh sách liên kết

- Dùng bảng băm

application programs

logical file system

file- organization module

basic file system

I/O control

t

devices

Virual File System (VFS)

Khái niệm cơ sở (tt)

na Để giúp người dùng sử dụng các thiết bị lưu trữ một cách hiệu quả, hệ

điều hành che dấu các chi tiết cấp thấp của các thiết bị lưu trữ vật lý

bằng các khái niệm luận lý

Q Các khái niệm luận lý (user view)

— File - file description - directory - file system

> data | size block

data data data

data sm

16[_]17

20L ]21[ ]22 24L ]25

Các thành phân liên quan

Records Physical blocks Physical blocks

in main memory in secondary

directo ry access mg Buffer storage

commands Operation, File ; ; mm VO Free storage

File Management Concerns = >

Operating System Concerns

11.7

Khái niệm cơ sở (tt)

a File: khối lưu trữ luận lý liên tục

binar 3 Symbol table size TH Owner

y Entry point Protection

— Chương trình | 2 Size

nA A Km ook rae Header

an Phân biệt loại file

Object module Symbol

table

(a) Executable file (b) Archive (”.o)

Khái niệm cơ sở (tt)

na Các thuộc tính của file

Protection Who can access the file and in what way

Password Password needed to access the file

Creator ID of the person who created the file

Owner Current owner

Read-only flag O for read/write; 1 for read only

Hidden flag 0 for normal; 1 for do not display in listings

System flag 0 for normal files; 1 for system file

Archive flag O for has been backed up; 1 for needs to be backed up

Lock flags 0 for unlocked; nonzero for locked

Record length Number of bytes in a record

Key position Offset of the key within each record

Key length Number of bytes in the key field

Khái niệm cơ sở (tt)

na Các thuộc tính của file - tên file

file type usual extension function executable exe, com, bin ready-to-run machine-

or none language program

object obj, o compiled, machine

language, not linked

batch bat, sh commands to the command

library lib, a, so, dll libraries of routines for

programmers

print or view ps, pdf, jpg ASCII or binary file in a

format for printing or

viewing archive arc, Zip, tar related files grouped into

one file, sometimes com- pressed, for archiving

or storage multimedia mpeg, mov, rm, | binary file containing mp3, avi audio or A/V information

Khái niệm cơ sở (tt)

na Cấu trúc file

— Không cấu trúc — một chuỗi word/byte

— Cấu trúc record đơn giản

= Fixed length vs variable length

— Cấu trúc phức tạp

= Formatted document (Word, PDF document., )

= Relocatable load file (executable, dynamic linking library, )

Khái niệm cơ sở (tt)

o Truy cap file (tu user-view)

— Seguential

“ truy xuất dữ liệu theo thứ tự, từng byte hoặc record

— Keyed (hoac indexed)

= dinh vi mét block dua vao key value hoac chỉ muc (vd hash, dictionary)

— Memory mapping file

= file được ánh xạ vào không gian địa chỉ

“ dùng tác vụ truy xuất bộ nhớ —› hệ điều hành sẽ thực hiện các

tác vụ tương ứng

a Truy cap file (tu operating system view)

— Seguential

“ CÓ con trỏ file trỏ đến vị trí đọc/ghi kể tiếp

= sau một tác vụ đọc/ghi phải cập nhật vị trí con trô file mới

— Direct access (random access)

“ định vị vị trí bất kỳ trong file dựa vào độ dời (offset)

— Tìm file trong thư mục -> thực hiện tác vụ đọc tại vị trí con tro doc

Heposition — file seek

— Thiết lập con trỏ đọc/ghi đến vị trí được chỉ định

— Tìm file Fi trong cấu trúc thư mục trên đĩa, kiểm tra quyền truy cập, nạp

nội dung entry Fi trong thư mục vào bộ nhớ

Close(Fi)

— Chuyển nội dung entry Fi trong bộ nhớ vào đĩa

11.13

Type: file, directory, symbolic link,

Address: địa chỉ của khối lưu trữ file

Current length

Maximum length

Date last accessed

Date last updated

Owner ID

Protection information

Naming và thư mục

a Van dé

— hé diéu hanh dung ky s6 dé dinh danh file (file descriptor)

— người sử dụng thích dùng file theo tên gợi nhớ (textual name)

=> directory: cấu trúc dữ liệu của hệ điêu hành giúp ánh xạ file

descriptor <> tên gợi nhớ

na Các chiến lược naming

— Hiệu quả: tìm kiếm nhanh

— Thuận tiện cho user khi đặt tên file, các user khác nhau có thể đặt

tên file trùng nhau

— file có thể có nhiều hơn một tên

— hỗ trợ phân nhóm (grouping): tổ chức các files cùng đặc điểm vào

chung nhóm (e.g nhóm file chương trình C, nhóm file Word, )

Naming va thu muc (tt)

O Single-level directory (flat name space)

— mot directory cho tat ca file (IBM MVS, PalmOS)

Naming va thu muc (tt)

` |

Kb - im _

aa — Asselin

Naming va thu muc (tt)

Naming va thu muc (tt)

Q General graph directory

— cycle

— chi cho phép tao links cua file (*nix)

-> dùng giải thuật kiểm tra chu trình mỗi khi tạo file

root | avi tc jim

text | mail | count| book book | mail |unhex| hyp

Hien thuc file

O Hién thuc file

— File

" logical view = array[0 N-1] of blocks

= physical view = CHS(cylinder, head, sector)

— Hién thuc

= cap phát không gian lưu trữ cho mỗi file

“ quản lý thông tin vê không gian lưu trữ của file trong thu

mục

a Cac phương pháp cấp phát phổ biến

— Cap phát liên tuc (contiguous allocation)

— Danh sach lién két (linked list allocation))

— Chi muc (indexed allocation)

12.21

na Có thể truy xuât ngâu nhiên một block

block block block block block

Danh sách liên kết (tt)

block | pointer

16[1|17L ]18L ]19[ ]

20L ]2tL j22L 123L ]

— Không có phân mảnh ngoại

— Dễ dàng thay đổi kích thước file

— Quản lý không gian trống bằng

— Tốn không gian lưu trữ các con trỏ

— Độ tin cậy: nếu pointer bị hỏng

FILE ALLOCATION TABLE (FAT)

end-of-file

-2B-FILE ALLOCATION TABLE (FAT)

e FAT (File Allocation Table) |

-_ Mỗi block đĩa có một entry name start block

tương ứng trong bang FAT,

đánh chỉ mục bằng chỉ số

block

e [ương tự linked list

e Chua chi s6 block ké tiếp Bnngg

trong file

-_ Tốn chỉ phí tìm kiếm trên đĩa 616

e [ìm trên FAT + tìm data

e Cải thiện bằng cách thực no of disk blocks —1

hién caching FAT hoac dat

FAT hoan toan trong RAM (20G disk, block = 1KB ->

20K entry ~ 80 MB RAM)

217

FAT

-26-CẤP PHÁT VUNG LUU TRU THEO

-27-wa

CAP PHAT VUNG LUU TRU THEO

CHỈ SỐ (/ndexed Allocation)

© Uu diém

— Random + sequential access

- Không có phân mảnh ngoại

-_ Giải quyết vấn đề về kích thước

@ Khuyết điểm

-_ Tốn không gian lưu trữ bảng index

—_ Khi file có kích thước nhỏ

e Vấn đề

- kích thước index block bao nhiêu là phủ hợp”?

=> multilevel index: tudng tu multi-level paging

LƯU TRỮ BẢNG CHỈ SỐ CỦA FILE

e Lưu liên tục

- Bảng chỉ số lưu trong 1 block của đĩa

e Lưu theo kiểu liên kết

- Bảng chỉ số lưu trong n block cúa đĩa nổi với nhau bằng danh sách liên kết

e Lưu bằng bảng chỉ số đa cấp

- Dùng bảng chỉ số khác để lưu các con trỏ đến các index block của file

e Sử dụng cơ chế kết hợp

-99-HỆ THỐNG FILE CỦA UNIX

e Đĩa cứng chia thành nhiều block

Số link trỏ tới file

Thông tin về thời điểm truy cập, tạo file

Kích thước file

Dãy các địa chỉ khối chứa dữ liệu

CAU TRUC I-NODE CUA BSD UNIX

> data size block

| data count

-31-I-NODE CUA THU MUC

Chỉsố | Tên file / Chỉsố | Tên file /

-node | thư mục -node | thư mục

e Một thư mục có thê chứa các thư mục con

Thư mục gốc (/) là điểm vào đâu tiên cho

cả cây thư mục

21.33

Các thư mục thông dụng

m / (thu muc goc)

e /bin : thw muc tép chương trình cơ bản

e /boot : thư mục chứa hạt nhân của HĐH

e /etc : thư mục các tệp câu hình

e /dev : thư mục các tệp thiết bị

_® /home : thưừ mục chứa dữ liệu NSD

e /lib : thư viện hệ thông

e /usr : thư mục ứng dụng

e /var : thư mục dữ liệu hệ thông, thường được cập

nhật

21.34

Tep UNIX vs tệp Windows

m Giỗng nhau

e độ dài tôi đa cho tên tệp là 255

e Chấp nhận tất cả các kí tự đê đặt tên tệp (nhưng nên

tránh sử dụng các kí tự đặc biệt như ” 2[] & de tránh

sự nhập nhang trong câu lệnh sử dụng sau này)

mã Tính đặc thù cua Unix

©® Quản lý dưới một khung nhìn của tệp cho cả thư mục

và các loại tài nguyên hệ thông (ngoại vi, bảng phân chương đĩa)

e Không có khái niệm phận mở rộng của tên tệp (kí tự trong tên tệp được đối xử như mọi kí tự khác

e Không dùng 6 dia logic trong cây thư mục

e '" được dùng thay cho ' trong đường dẫn thư mục

21.35

Kiều của tệp

m Có 3 loại tệp chính trong một cây thư mục của Unix:

e Tệp thư mục là một thư mục trong đường dẫn phân

loại (vd., /usr, /“hnome, )

e lệp thông thường là một tệp chứa dữ liệu hoặc tệp

chương trình (vd., /bin/passwd, /etc/passwd, )

e Tệp đặc biệt là một tệp thiết bị tương ứng với thiết bị

ngoại vi hoặc các tệp tự sinh bởi HĐH (vd., /dev/hda1, /dev/cdrom, /dev/IpO, .)

21.36

; tuỳ chọn -a cho phép hiễn thị cả các tệp ân

; tuỳ chọn -l cho phép hiền thị thuộc tính cho mỗi tệp (kiểu, quyên, liên

kêt, chủ sở hữu, nhóm sở hữu, kích thước, ngày sửa đôi)

mkdir: tạo một thư mục rỗng rmdir: xoá một thư mục rỗng

21.38

—-rw-r r 1 tuananh userl 2451 Feb 7 07:30 bashrce

—-rw-r r 1 tuananh userl 4025 Feb 10 19:12 linux.ppt

drwxr-xr 2 tuananh userl 512 Feb 10 19:12 linux

Các siêu kí tự

e “ dùng dé thay thé cho một chuỗi kí tự bất kì

bao gôm cả xâu rông

e ? thay thé cho mot ki tu bat ki

e [ ] được thay thê bởi một kí tự trong một tập

kí tự cho trước

® [! ] được thay thê bởi một kí tự không có

trong một tập kí tự cho trước

21.41

userl 512 Feb userl 512 Feb

userl 451 Feb 7 userl 225 Feb 7 userl 351 Feb 7

19:12 c_prog 19:12 java_prog

2:30 bashrec :30 bash_profile :30 bash_logout

e cho phép sao chép/di chuyên/xoá toàn bộ thư mục

bao gôm cả các thư mục con

21.43

Š 1s -l1

—rw-r r 1 tuananh drwxr-xXr 2 tuananh

Š 1s -l1

Š

Ví dụ

userl userl

test.txt

test.txt

QUAN LY VUNG TRONG (1/2)

e Dung bit vector: N bit quan ly N block data

- Bít =0 : block da cap

- Bit=1: block còn trống

e Dùng danh sách liên kết các block trống

e Nhóm các block trống (Grouping)

- Chứa địa chỉ N block trong 1 block trống đầu tiên

- N-1 địa chỉ đầu trỏ đến các block trống thực sự

- Địa chỉ cuối trỗ đến block chứa N địa chỉ block

trồng khác

e Đếm khoảng trống (Counting)

- Mỗi block trống lưu trữ số khoảng trống liên tục

tiếp theo nó & địa chỉ block trồng không kê tiếp

QUAN LY VUNG TRONG (2/2)

Bit vector (bitmap)

- Thao tác trên bit

@ Cần không gian lưu trữ Ví

-47-QUAN LY VUNG TRONG (2/2)

Linked list

Liên kết các khối trống với nhau

Chỉ cần giữ con trỏ đến khối nhớ

trống đầu tiên trên đĩa hoặc cache

trong bộ nhớ chính dé tang toc

Ít lãng phí không gian đĩa

Dò biết khoảng không gian trống tiên

tục7

Không hiệu quả: phải duyệt toàn bộ

đĩa để tìn không gian trống

16L ]17 20L |21[ ]22

-48-QUAN LY VUNG TRONG (2/2)

Grouping & counting

- Tổ chức bảng chỉ mục, trong đó mỗi phần tử của bảng

chứa địa chỉ trên đĩa của khối trống đầu tiên trong nhóm

khối trống kèm theo một chỉ số đếm (cho biết số khối

-49-aA

CUA HE THONG FILE

e Độ hiệu quả hệ thống file phụ thuộc

- Cách cấp phát đĩa, các giải thuật trên thư mục

- Loại dữ liệu trong mục của bảng thư mục

e Tăng hiệu suất hệ thống file

- Disk cache

- Page cache

- Free-behind & read-ahead

— Virtual Disk/ RAM disk

— Parallel I/O

SAO LƯU VÀ PHỤC HỒI DỮ LIỆU

e Kiểm tra sự nhất quán của dữ liệu

- S0 sánh thơng tin trên block đĩa và trong thu mục

- Sử dụng các tiện ích: ndd, fsck, scandisk,

e Sao lưu (øac&ù) dữ liệu sang thiết bị lưu trữ

khác

- Sao lưu tồn phần (normal backup)

~ Sao luu tang dan (incremental backup)

e Phục hồi (zes/oze) dữ liệu từ thiết bị sao lưu

- Khi cĩ hỏng hĩc hệ thống

- Khi cân phục hồi hệ thống về trạng thái cũ

e Hệ thống file cĩ ghi log /ò Siructfured File

-51-Bảo vệ (protection)

na Hệ điều hành phải hỗ trợ chủ nhân của file khả năng kiểm soát

quá trình truy cập file

— Các tác vụ có thể thực hiện trên file?

— Những ai được quyên thực hiện thao tác trên file?

a Các quyên truy xuất file

n Cách tiếp cận thông thường

— Access-control list (ACL): <user, rights> hoac <file, rights>

=» Windows NT/2K/XP, Linux

— Group, a.k.a access-control bits (“NIX): user, group, public

ACL (Access Control List)

` Kernel

space

11.53

Access Control Bit

a Cac ché do truy cap: read, write, execute

oO Ba nhom user: owner, group, other (public)

— User name va user identifier (user ID)

— Group name va group identifier (group ID)

a Vi du trong UNIX: co 8 field, mdi field cé 3 bits

— Field : read, write, execute