Bài giảng Hệ thống file unix

Tài liệu này dành cho sinh viên, giáo viên khối ngành công nghệ thông tin tham khảo và có những bài học bổ ích hơn, bổ trợ cho việc tìm kiếm tài liệu, giáo án, giáo trình, bài giảng các môn học khối ngành công nghệ thông tin

Trang 1

Linux operating system - Nguyen Tri Thanh

Hệ ñiều hành UNIX-Linux

Chương 3 Hệ thống File

Trang 2

Khái niệm cơ bản

Một ñối tượng ñiển hình trong các hệ ñiều hành ñó là file

File là một tập hợp dữ liệu có tổ chức ñược hệ ñiều hành quản

lý

Cách tổ chức dữ liệu trong file thuộc về người ñã tạo ra file

File có thể là:

một văn bản (trường hợp ñặc biệt là chương trình nguồn

trên C, PASCAL, shell script )

một chương trình ngôn ngữ máy,

Hệ ñiều hành tổ chức việc lưu trữ nội dung file trên các thiết

bị nhớ lâu dài và ñảm bảo các thao tác lên file

Trang 3

Khái niệm cơ bản

Hệ ñiều hành ñảm bảo các chức năng liên quan ñến file nên

người dùng không cần biết file của mình lưu ở vùng nào trên

ñĩa từ, bằng từ cách nào ñọc/ghi lên các vùng của ñĩa từ mà

vẫn thực hiện ñược yêu cầu tìm kiếm, xử lý lên các file

Hệ ñiều hành quản lý file theo tên gọi của file (tên file) và

một số thuộc tính liên quan ñến file

Hệ ñiều hành không chỉ quản lý nội dung file mà còn phải

quản lý các thông tin liên quan ñến các file

Thư mục (directory) là ñối tượng ñược dùng ñể chứa

thông tin về các file

Các thư mục cũng ñược hệ ñiều hành quản lý trên vật dẫn

ngoài và vì vậy thư mục cũng ñược coi là file

Trang 4

File trong Linux - UNIX

Tên file trong Linux có thể dài > 256 ký tự

Nên chỉ gồm các chữ cái, chữ số, dấu gạch nối, gạch chân,

dấu chấm

Tên thư mục/file trong Linux có thể có nhiều hơn một dấu

chấm: This_is.a.VERY_long.filename

Xâu con của tên file từ dấu chấm cuối cùng ñược gọi là phần

mở rộng của tên file

Phần mở rộng ở ñây không mang ý nghĩa như một số hệ ñiều

hành khác (chẳng hạn như MS-DOS)

Phân biệt chữ hoa và chữ thường ñối với tên thư mục/file

Nếu trong tên thư mục/file có chứa khoảng trống, ñặt tên vào

trong cặp dấu nháy kép: # mkdir “My document”

Một số ký tự không ñược sử dụng trong tên thư mục/file: !, *,

$, &, #

Trang 5

Cách tổ chức file

Trên ñĩa hệ thống file là dãy tuần tự các khối lôgic mỗi khối

chứa hoặc 512B hoặc 1024B hoặc bội của 512B

Các khối dữ liệu ñược ñịa chỉ hóa bằng cách ñánh chỉ số liên

tiếp, mỗi ñịa chỉ ñược chứa trong 4 byte (32 bit)

Cấu trúc nội tại gồm 4 thành phần kế tiếp nhau: Boot block

(dùng ñể khởi ñộng hệ thống), Siêu khối (Super block), Danh

sách inode và Vùng dữ liệu

Trang 6

Siêu khối

Chứa thông tin liên quan ñến trạng thái của hệ thống file

Kích thước của danh sách inode

Kích thước của hệ thống file.

Danh sách chỉ số các khối rỗi

Chỉ số các khối rỗi thường trực trên siêu khối

Chỉ số của khối rỗi tiếp theo trong danh sách các khối rỗi

Một danh sách các inode rỗi

Danh sách này chứa chỉ số các inode rỗi ñược dùng ñể phân phối

ngay ñược cho một file mới ñược khởi tạo

Cờ chỉ dẫn rằng hệ thống file chỉ có thể ñọc (cấm ghi)

Số lượng tổng cộng các khối rỗi trong hệ thống file

Số lượng tổng cộng các inode rỗi trong hệ thống file

Thông tin về thiết bị

Kích thước khối của hệ thống file

Trang 7

Cấu trúc thư mục

Trang 8

Linux operating system - Nguyen Tri ThanhKiến trúc hệ thống file

Trang 9

Hình ảnh các khối bộ nhớ

Trang 10

Thông tin một file entry

Inode No File name File name length Entry length

Nội dung của một thư mục là một danh sách các file entry

Mỗi một file entry gồm

Số hiệu inode quản lý file này

Tên file

ðộ dài của tên file

ðộ dài của entry

Trang 11

Linux operating system - Nguyen Tri ThanhTrạng thái của thư mục

Khi một file bị xóa thì trường entry length của file ñứng trước sẽ ñược

tăng ñộ dài

Khi chèn thêm một file entry, nó sẽ tính toán ñộ dài của entry ñể quyết

ñịnh là chèn vào một entry bị xóa nào ñó hay cuối danh sách

Trang 12

Inode

Khi tạo một file mới, hệ thống sẽ cấp một inode chưa sử dụng

inode cho ta biết các khối dữ liệu của file và các thông tin về file

Tổ hợp gồm inode + tập các khối dữ liệu = file vật lý

Các inode có chỉ số: số thứ tự của inode trong danh sách inode

Hệ thống dùng 2 bytes ñể lưu trữ chỉ số của inode

Một file chỉ có một inode + một hoặc một số tên file

Người dùng tác ñộng thông qua tên file và tên file lại tham chiếuñến inode

Linux dùng một vùng bộ nhớ chứa danh sách các inode: in-core

inode

Trang 13

Cấu trúc Inode

Kiểu file (file thông thường, thư mục, ñặc tả kí tự, ñặc tả khối,

ống dẫn)

Kiểu file có giá trị 0 tương ứng ñó là inode chưa ñược sử dụng

Quyền truy nhập file: có 3 mức quyền truy nhập

chủ của file

nhóm người dùng của chủ nhân của file

người dùng khác

Quyền truy nhập là ñọc (r), ghi (w), thực hiện (x) hoặc một tổ

hợp nào ñó từ nhóm gồm 3 quyền trên

Quyền thực hiện ñối với một thư mục tương ứng với việc cho

phép tìm một tên file có trong thư mục ñó

Trang 14

Cấu trúc Inode (tiếp)

Số lượng liên kết ñối với inode (số lượng các tên file)

ðịnh danh chủ nhân của inode

ðịnh danh nhóm chủ nhân

ðộ dài của file tính theo byte

Thời gian truy nhập file

thời gian file ñược sửa ñổi muộn nhất

thời gian file ñược truy nhập muộn nhất

thời gian file ñược khởi tạo

Trang 15

Linux operating system - Nguyen Tri ThanhCác con trỏ dữ liệu

Trang 16

Nội dung của một Inode

Trang 17

Linux operating system - Nguyen Tri ThanhTruy cập ñến một file

Trang 18

Trang 19

Thuật toán truy nhập tới inode (iget)

Tình huống ñòi hỏi thuật toán iget: mở / tạo một file mới …

iget cấp phát một bản in-core inode ñối với một số hiệu inode

Nếu chưa có bản sao in-core inode thì ñể có nội dung của nó cầnphải ñọc ñược nội dung của inode

Nếu mỗi inode ñĩa chiếm 64 bytes, mỗi khối ñĩa chứa 8 inode ñĩathì inode số 8 sẽ bắt ñầu từ byte thứ 448 trên khối ñĩa ñầu tiên

trong vùng danh sách các inode

Trang 20

Thuật toán iget

Vào: hệ thống file, số hiệu inode

Ra: inode ñược khóa hoặc mã lỗi

while (not done){

if (inode trong vùng ñệm các inode){ /*có quá trình ñang làm việc với inode*/

if (inode ñã bị khóa) {

sleep (cho ñến khi inode ñược mở khóa);

continue; /* quay về while */

}

if (inode tồn tại trong danh sách các inode rỗi)

Loại bỏ nó khỏi danh sách các inode rỗi;

Tăng giá trị trường số file tích cực trong in-core inode;

return (inode) }

if (danh sách các inode rỗi rỗng) return (mã lỗi)

Loại bỏ một inode mới từ danh sách các inode rỗi;

ðặt lại số lượng inode rỗi vào hệ thống file;

Loại bỏ inode ñó trên hàng ñợi cũ và ñặt nó lên hàng ñợi mới;

ðọc inode từ ñĩa vào in-core inode;

Khởi tạo inode;

return (inode)

}

Trang 21

Thuật toán iput

Vào: con trỏ tới in-core inode

Ra: không có

{

if (inode chưa bị khóa) Khóa inode;

Giảm trường số lượng file tích cực ñi một ñơn vị;

if (số lượng file tích cực ==0)

{

if (số liên kết của inode ==0) {

Giải phóng các khối ñĩa của file tương ứng với inode;

ðặt giá trị trường "file type" của inode là 0;

Giải phóng inode;

}

if (file ñã truy cập hoặc inode bị thay ñổi hoặc file ñã thay ñổi)

Cập nhật inode trên ñĩa;

ðặt inode vào danh sách các inode rỗi;

}

Tháo khóa của inode;

}

Trang 22

Thuật toán iname

if (path_name bắt ñầu từ th ư mục gốc)

working_inode = inode của th ư mục gốc; /* thuật toán

iget */

else

working_inode = inode của th ư mục hiện tại; /* thuật toán iget */

while (thành phần ñã xử lý ch ư a là thành phần cuối cùng của path_name) {

ñọc thành phần tiếp theo của path_name từ dòng vào;

xác minh quyền truy cập của quá trình ñối với working_inode là ñúng ñắn;

if (working_inode là gốc và thành phần tiếp theo là "/")

ñọc từ ñĩa nội dung th ư mục working_inode;

/* nhờ các thuật toán nh ư bmap, bread và brelse */

if (thành phần trùng với một ñiểm vào của th ư mục working_inode)

{

nhận số hiệu inode từ thành phần ñã gặp;

working_inode = inode của thành phần ñã gặp; /* thuật toán iget*/

Trang 23

Thuật toán ialloc

while (true)

{

if (super block của hệthống file bị khóa){

sleep (cho tới khi super block không bị khóa); continue;

}

if (nếu danh sách các inode rỗi trên super block ñã rỗng){

Khóa super block;

Lấy inode nhớ trên super block;

Tìm kiếm các inode chưa sử dụng trên ñĩa lên super block cho ñến khi ñầy;

Mở khóa super block;

wakeup (cho tới khi super block rỗi);

if (không có inode trên ñĩa) return (không có inode);

ðặt inode nhớ là inode tiếp theo tìm ñ ư ợc cuối cùng;

}

Lấy số hiệu của inode từ danh sách các inode trên super block;

Lấy inode;

if (tất cả inode không rỗi) {

Ghi inode lênñĩa; Loại bỏ inode;continue;

}

Thiết lập các giá trị cho inode;

Ghi inode lên ñĩa;

Giảm tổng số các inode rỗi trên hệ thống file;

return (inode);

}

Trang 24

Thuật toán ialloc – trường hợp danh sách không rỗng

Trước khi gán: 48 là số hiệu inode tiếp theo

Sau khi gán: 48 ñã ñược cung cấp cho nhu cầu, vì vậy 83 trở thành

chỉ số tiếp

Trang 25

Thuật toán ialloc – trường hợp danh sách rỗng

Trước khi gán: danh sách inode rỗi trên super block là rỗng, do 470

là chỉ số tiếp nên tìm từ số hiệu 471 trở ñi

Sau khi tìm kiếm có ñược danh sách rỗi và 471 là số hiệu inode

cần gán; lúc này, 535 trở thành chỉ số inode tiếp theo

Trang 26

Thuật toán ifree

Vào: hệ thống file, chỉ số inode

Ra: Không

Tăng tổng số inode rỗi trên super block;

if (super block trên hệ thống file ñã bị khóa) return;

if (danh sách các inode ñầy) {

if (chỉ số inode lớn hơn inode nhớ trên super block)

ðặt chỉ số inode nhớ = chỉ số inode cần giải phóng;

} else lưu trữ chỉ số inode;

return;

Trang 27

Thuật toán alloc

Vào: hệ thống file

Ra: bộ nhớ ñệm cho khối ñĩa

while (super block của hệ thống file ñã bị khóa)

sleep (cho ñến khi super block không bị khóa;

Loại bỏ khối ñược cấp phát trên super block;

if (khối bị loại bỏ là khối cuối cùng trong danh sách các khối rỗi) {

Khóa super block;

ðọc khối có danh sách các khối rỗi;

Sao chép các khối ñó vào super block của hệ thống file;

Loại bỏ vùng ñệm cho khối;

Mở khóa cho super block;

}

Lấy bộ ñệm của khối ñó;

Loại bỏ nội dung bộ ñệm;

Giảm các khối nhớ rỗi lên hệ thống file;

Chuyển chỉ số trên super block;

return (bộ ñệm tương ứng với khối);

}

Trang 28

Trang 29

Liên kết

Có hai kiểu liên kết: liên kết cứng và tượng trưng

Liên kết cứng là một tên khác của một file

Cùng chia sẻ một inode và inode này chứa ñựng tất cả các

thông tin về file

Không thể tạo một liên kết cứng tới một thư mục

Liên kết tượng trưng là một kiểu file ñặc biệt: file tham chiếu

theo tên ñến một file khác

Kiểu file này như là một con trỏ chỉ dẫn tới một file hoặc

một thư mục, và ñược sử dụng ñể thay thế cho file hoặc thưmục ñược trỏ tới

Các thao tác (mở, ñọc, ghi ) ñược thực hiện trên các file

liên kết, sau ñó, nhân hệ thống sẽ tự ñộng thực hiện trênfile ñích của liên kết

Khi xóa file, file liên kết sẽ bị xóa (file ñích vẫn còn)

Trang 30

-f, force: xóa bỏ các file ñích ñang tồn tại.

-d, -F, directory: tạo liên kết cứng ñến các thư mục

-i, interactive: vẫn tạo liên kết dù file ñích ñã bị xóa bỏ

-s, symbolic: tạo các liên kết tượng trưng

target-directory=<tên-thư-mục>:xácñịnh thư mục tên-thư-mục là thư mục

có chứa các liên kết

-v, verbose: hiển thị tên các file trước khi tạo liên kết

Ví dụ

# ln -s /usr/doc/g77/DOC g77manual.txt

Trang 31

Quyền truy nhập

File và thư mục ñều có một chủ sở hữu và một nhóm sở hữu và

một tập hợp các quyền truy nhập

Cho phép thay ñổi các quyền truy nhập và quyền sở hữu file và

thư mục nhằm cung cấp truy nhập nhiều hơn hay ít hơn

Trang 32

Các kiểu file

Trang 33

Các kiểu file có trong Linux

File người dùng (user data file)

Là các file tạo ra do hoạt ñộng của người dùng (khi các

chương trình)

File hệ thống (system data file)

Là các file lưu trữ thông tin của hệ thống (cấu hình, tài

khoản, thông tin thiết bị )

File thực hiện (executable file)

Là các file chứa mã lệnh hay chỉ thị cho máy tính thực hiện

Thư mục (directory)

Là file có cấu tạo hoàn toàn tương tự như file thông thường

khác nên có thể gọi là file

Trang 34

Các kiểu file có trong Linux

File thiết bị (device file)

Là file mô tả thiết bị, ñược lưu trữ trong thư mục /dev

Ví dụ: tty (teletype - thiết bị truyền thông), ttyS (teletype

serial - thiết bị truyền thông nối tiếp), fd0, fd1, (floppy disk- thiết bị ổ ñĩa mềm), hda1, hda2, hdb1, hdb2,

File liên kết (linked file)

Là những file chứa tham chiếu ñến các file khác trong hệ

Trang 35

Các quyền truy cập

Trang 36

Thay ñổi quyền truy cập file

chmod [tùy-chọn] <mod [,mod] > <file >

chmod [tùy-chọn] <mod-hệ-8> <file >

chmod [tùy-chọn] reference=nhómR <file >

Tùy chọn cũng có ý nghĩa giống như lệnh chgrp:

Dạng thứ hai là dạng xác lập tuyệt ñối

Dạng gián tiếp tuân theo quyền truy nhập của file nhómR

Trang 37

Cách xác lập tương ñối

Ví dụ

chmod g+w test chmod o-rx test

Trang 39

Thay ñổi quyền sở hữu

chown [tùy-chọn] [chủ][:nhóm] <file >

Tùy chọn:

-c, changes: hiển thị dòng thông báo chỉ với các file mà lệnh làm thay ñổi sở

hữu (số thông báo hiện ra có thể ít hơn trường hợp -v, -verbose).

-f, silent, quiet: bỏ qua hầu hết các thông báo lỗi.

-R, recursive: thực hiện ñổi quyền sở hữu ñối với thư mục và file theo ñệ quy -v, verbose: hiển thị dòng thông báo với mọi file liên quan mà chown tác ñộng

tới (có hoặc không thay ñổi sở hữu).

help: ñưa ra trang trợ giúp và thoát.

Ví dụ

# chown lan LinuxVN.com

Trang 40

Thay ñổi nhóm sở hữu

chgrp [tùy-chọn] {nhóm| reference=nhómR} <file >

Tùy chọn của lệnh là (một số t-ơng tự như ở lệnh chown):

-c, changes : hiển thị dòng thông báo chỉ với các file mà lệnh làm thay

ñổi sở hữu (số thông báo hiện ra có thể ít hơn trờng hợp v,

-verbose)

-f, silent, quiet : bỏ qua hầu hết các thông báo lỗi.

-R, recursive : thực hiện ñổi quyền sở hữu ñối với thư mục và file theo

Trang 41

ðăng nhập vào một nhóm người dùng mới

Người dùng có thể là thành viên của một hoặc nhiều nhómngười dùng khác nhau

Tại một thời ñiểm, một người dùng thuộc vào chỉ một nhóm

Khi một người dùng ñăng nhập, hệ thống ngầm ñịnh người dùng

ñó là thành nhóm khởi ñộng

Nếu muốn sử dụng quyền sở hữu theo các nhóm khác ñối vớinhững file thì người dùng phải chuyển ñổi thành thành viên củamột nhóm tương ứng

Trang 42

ðăng nhập vào một nhóm người dùng mới

Lệnh ñể chuyển ñổi nhóm người sử dụng

newgrp [nhóm]

Ví dụ

người dùng là thành viên của hai nhóm user và installer

user là nhóm khởi ñộng

khi ñăng nhập, người dùng là thành viên của nhóm user

khi muốn sử dụng một số các chương trình thuộc quyền sở hữu

của nhóm installer, gõ lệnh sau:

# newgrp installerNếu người dùng chuyển vào một nhóm không là thành viên

# newgrp hot2thì Linux sẽ ñưa ra một khuyến cáo thân thiện như sau:

newgrp: Sorry

Định dạng
Số trang	83
Dung lượng	1,29 MB

Bài giảng Hệ thống file unix

Một số thưmục ñặc biệt (tiếp)