Bài giảng Hệ điều hành - Chương 4: Quản lý tập tin - Trường Đại học Kinh tế quốc dân

Nội dung text: Bài giảng Hệ điều hành - Chương 4: Quản lý tập tin - Trường Đại học Kinh tế quốc dân

1. Hệ điều hành Chương 4: Quản lý tập tin Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 1
2. Tổng quan • Khái niệm về tập tin • Cấu trúc thư mục • Cài đặt hệ thống tập tin • Truy cập hệ thống tập tin Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 2
3. Khái niệm 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 kết thúc các tiến trình, chỉ mất đi khi user thật sự muốn xóa. • Tập tin được quản lý bởi hệ điều hành. Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 3
4. Cấu trúc tập tin • Không cấu trúc – chuỗi các byte • Cấu trúc bản ghi đơn giản – Các dòng – Độ dài cố định – Độ dài thay đổi • Cấu trúc phức tạp – Tài liệu có cấu trúc Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 4
5. Các thuộc tính tập tin • Tên – thông tin ở dạng con người có thể đọc được. • Loại – dùng cho các hệ thống hỗ trợ nhiều loại tập tin. • Vị trí – con trỏ chỉ ra vị trí của tập tin trên thiết bị. • Kích thước – độ lớn hiện thời của tập tin. • Bảo vệ – kiểm soát xem ai có thể đọc, viết, chạy. • Thời gian, ngày tháng, và nhận diện người dùng – dữ liệu phục vụ cho bảo vệ, an ninh và giám sát. • Thông tin về tập tin được lưu giữ trên cấu trúc thư mục. Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 5
6. Các hoạt động với tập tin • Khởi tạo • Viết • Đọc • Thay đổi vị trí con trỏ trong tập tin • Xóa • Chặt bỏ • Mở tập tin • Đóng tập tin Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 6
7. Loại tập tin – tên, phần mở rộng Loại tập tin Phần mở rộng Chức năng Chạy được exe, com, bin or none Đối tượng obj, o Mã nguồn c, p, pas, 177, asm, a Lô bat, sh Text txt, doc Word wp, tex, rrf, etc. Thư viện lib, a In ấn ps, dvi, gif Lưu trữ arc, zip, tar Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 7
8. Các phương pháp truy cập • Truy cập tuần tự read next write next reset no read after last write (rewrite) • Truy cập trực tiếp read n write n position to n read next write next rewrite n n = số hiệu tương đối của khối Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 8
9. 2. Cấu trúc thư mục • Một tập các nút chứa thông tin về tất cả các tập tin Directory Files F 2 F 4 F 1 F 3 F n • Cấu trúc thư mục và các tập tin đều ở trên đĩa Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 9
10. Thông tin trong một nút thư mục • Tên • Loại • Địa chỉ • Độ dài hiện tại • Độ dài cực đại • Ngày truy cập cuối • Ngày cập nhật cuối • ID của chủ • Thông tin bảo vệ Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 10
11. Các thao tác trên thư mục • Tìm một tập tin • Tạo một tập tin • Xóa một tập tin • Liệt kê một thư mục • Đổi tên một tập tin • Di chuyển trong hệ thống tập tin Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 11
12. Mục đích tổ chức thư mục • Hiệu quả – định vị nhanh một tập tin. • Đặt tên – tiện dụng cho người dùng. – 2 người dùng có thể đặt cùng một tên cho nhiều tập tin khác nhau. – Cùng một tập tin có thể có nhiều tên khác nhau. • Gom nhóm – gom nhóm các tập tin theo thuộc tính (e.g., tất cả các chương trình Pascal, tất cả các trò chơi, ) Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 12
13. Thư mục đơn tầng • Một thư mục cho tất cả người dùng. • Gặp vấn đề về đặt tên • Gặp vấn đề về gom nhóm Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 13
14. Thư mục hai tầng • Thư mục riêng biệt cho mỗi người dùng. • Tên đường dẫn • Có thể có tập tin trùng tên cho các người dùng khác nhau • Tìm kiếm hiệu quả • Không có khả năng gom nhóm Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 14
15. Cấu trúc thư mục dạng cây Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 15
16. Cấu trúc thư mục dạng cây (Cont.) • Tìm kiếm hiệu quả • Khả năng gom nhóm • Thư mục hiện hành (Thư mục làm việc) – cd /spell/mail/prog – type list Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 16
17. Cấu trúc thư mục dạng cây (Cont.) • Tên đường dẫn tương đối và tuyệt đối • Tạo tập tin mới được thực hiện tại thư mục hiện tại. • Xóa một tập tin rm • Tạo thư mục con trong thư mục hiện hành mkdir • Ví dụ: Nếu thư mục hiện tại /spell/mail mail mkdir count prog copy prt exp count • Xóa “mail” xóa toàn bộ thư mục con trong “mail”. Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 17
18. 3. Cài đặt hệ thống tập tin • Cấu trúc tập tin – Đơn vị lưu trữ logic – Tập hợp các thông tin liên quan • Hệ thống tập tin nằm trên đĩa. • Hệ thống tập tin được tổ chức theo tầng. • Khối điều khiển tập tin – cấu trúc lưu trữ chứa các thông tin về tập tin. Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 18
19. Phân phối liên tục • Mỗi tập tin chiếm một tập các khối liên tục trên đĩa. • Đơn giản – chỉ vị trí bắt đầu (block #) và độ dài (số lượng các khối) yêu cầu. • Truy cập ngẫu nhiên. • Lãng phí không gian (vấn đề phân phối lưu trữ động). • Các tập tin không thể tăng kích thước. Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 19
20. Phân phối liên tục Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 20
21. Phân phối bằng danh sách liên kết Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 21
22. Phân phối bằng danh sách liên kết Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 22
23. FAT – File allocation table Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 23
24. Phân phối bằng danh sách liên kết • Mọi khối đều được cấp phát, không bị lãng phí trong trường hợp phân mảnh và directory entry chỉ cần chứa địa chỉ của khối đầu tiên. • Tuy nhiên khối dữ liệu bị thu hẹp lại và truy xuất ngẫu nhiên sẽ chậm. Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 24
25. Danh sách liên kết sử dụng index • Gom tất cả các con trỏ vào khối index. • Nhìn một cách logic. index table Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 25
26. Ví dụ phân phối dùng index Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 26
27. Indexed Allocation (Cont.) • Cần bảng index • Truy xuất ngẫu nhiên • Truy xuất động không gây phân mảnh ngoại vi, nhưng có overhead của khối index. Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 27
28. Quản lý không gian rỗi • Bit vector (n blocks) 0 1 2 n-1 0 block[i] free bit[i] = 1 block[i] occupied  Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 28
29. Cài đặt thư mục • Danh sách tuyến tính các tên tập tin với con trỏ tới các khối dữ liệu. – Lập trình đơn giản – Chạy mất nhiều thời gian • Bảng băm – danh sách tuyến tính với cấu trúc dữ liệu băm – Giảm thời gian tìm kiếm thư mục – Xung đột – hai tên tập tin băm tới cùng một vị trí – Kích thước cố định Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 29
30. 4. Truy cập hệ thống tập tin • Bảo vệ • Hiệu quả và hiệu năng • Hồi phục Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 30
31. Bảo vệ • Chủ tập tin có thể kiểm soát : – Cái có thể được thực hiện – Bởi ai • Loại truy cập – Đọc – Ghi – Chạy – Thêm vào – Xóa – Liệt kê Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 31
32. Danh sách truy cập và nhóm • Loại truy cập: đọc, ghi, chạy • Ba lớp người dùng RWX a) Truy cập của chủ 7 1 1 1 RWX b) Truy cập của nhóm 6 1 1 0 RWX c) Truy cập tự do 1 0 0 1 Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 32
33. Hiệu quả và hiệu năng • Hiệu quả phụ thuộc vào: – Thuật toán phấn phối đĩa và thư mục – Loại dữ liệu chứa trong điểm thư mục tập tin • Hiệu năng – Bộ đẹm đĩa – một phần riêng biệt của bộ nhớ chính cho các khối được sử dụng thường xuyên – Xóa sau và đọc trước – các kỹ thuật để tối ưu truy cập tuần tự – Tăng hiệu năng PC bằng cách dành một phần bộ nhớ để làm đĩa ảo. Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 33
34. Bộ đệm đĩa ở các vị trí khác nhau Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 34
35. Hồi phục • Bộ kiểm tra nhất quán – so sánh dữ liệu trong cấu trúc thư mục với các khối dữ liệu trên đĩa và cố gắng khác phục sự không nhất quán. • Dùng các phần mềm hệ thống để sao lưu dữ liệu từ đĩa ra các thiết bị lưu trữ khác. • Khôi phục các tập tin bị mất từ sao lưu. Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 35