Bài giảng Hệ điều hành - Chương 3: Hệ thống quản lý tập tin -Trần Trung Dũng

Nội dung text: Bài giảng Hệ điều hành - Chương 3: Hệ thống quản lý tập tin -Trần Trung Dũng

1. Mục tiêu ◼ Trình bày cấu tạo đĩa từ ◼ Trình bày các khái niệm liên quan hệ thống tập tin ◼ Trình bày một số vấn đề khi cài đặt hệ thống quản lý tập tin trên đĩa ◼ Trình bày mô hình tổ chức hệ thống tập tin của một số hệ điều hành thông dụng 2
2. Đĩa từ ◼ Đĩa từ - là những đĩa phẳng bằng thủy tinh hay bằng kim loại cứng được phủ từ để lưu dữ liệu 4
3. Truy xuất mức vật lý ◼ Để truy xuất 1 sector cần phải chỉ ra vị trí của sector đó. Vị trí sector được thể hiện bằng 3 thông số: chỉ số sector, track và head ❑ Head được đánh số từ trên xuống bắt đầu từ 0 ❑ Track được đánh số theo thứ tự từ ngoài vào bắt đầu từ 0 ❑ Sector được đánh số bắt đầu từ 1 theo chiều ngược với chiều quay của đĩa ◼ Địa chỉ sector vật lý có ký hiệu: (sector, track, head) ◼ Hàm truy xuất mức vật lý trong C for DOS: int biosdisk (int cmd, int drive, int head, int track, int sector, int nsects, void *buffer) ◼ Hàm truy xuất mức vật lý trong C for Windows ??? 6
4. Tổ chức logic ◼ Do truy xuất mức vật lý phải dùng đến 3 tham số rất bất tiện nên tổ chức logic được đưa ra để dễ hiểu, dễ thao tác, dễ tính toán hơn ◼ Cylinder: là tập các track có cùng bán kính (cùng số hiệu) trên tất cả các mặt → Nhận xét: truy xuất sector theo từng cylinder sẽ đảm bảo sau khi truy xuất sector K thì truy xuất sector K+1 là nhanh hơn so với tất cả các sector khác ◼ Tổ chức logic là một dãy sector được đánh chỉ số theo theo từng cylinder, bắt đầu từ 0 0 1 2 3 4 N-1 ◼ Mỗi lần truy xuất (đọc/ ghi đĩa) chỉ có thể thực hiện trên N sector liên tiếp (N>=1) ◼ Hàm truy xuất mức logic trong C for DOS: int absread (int drive, int nsects, long lsect, void *buffer). int abswrite (int drive, int nsects, long lsect, void *buffer); ◼ Hàm truy xuất mức logic trong C for Windows ??? 8
5. Đĩa mềm 1.44 MB ◼ Có 2 head /disk, 80 track /head, 18 sector /track ◼ Dung lượng đĩa: 2 head/disk * 80 track/head * 18 sector/track = 2880 sector/disk = 0.5 KB/sector * 2880 sector/disk = 1440 KB/disk (~ 1.44 MB) ◼ Sector logic có chỉ số từ 0 đến 2879 và tương ứng với sector vật lý như sau: Sector Logic Sector vật lý (Sector, Track, Head) 0 (1, 0, 0) 1 (2, 0, 0) 17 (18, 0, 0) 18 (1, 0, 1) 19 (2, 0,1) 35 (18, 0, 1) 36 (1, 1, 0) 37 (2, 1,0 ) 10
6. Một số khái niệm ◼ Tập tin ◼ Thư mục 12
7. Tập tin ◼ Tập tin là gì ? ❑ Lưu trữ tập hợp các thông tin có liên quan với nhau ❑ Là một đơn vị lưu trữ luận lý che tổ chức vật lý của các thiết bị lưu trữ ngoài ❑ Thường bao gồm 2 thành phần: ◼ Thuộc tính ◼ Nội dung ❑ Mỗi hệ thống tập tin có cách thức tổ chức tập tin khác nhau 14
8. Cơ chế bảo vệ tập tin ◼ Người tạo /sở hữu tập tin có quyền kiểm soát: ❑ Ai (người dùng /nhóm người dùng) có quyền gì trên tập tin ◼ Đọc ◼ Ghi ◼ Thực thi ◼ Thêm ◼ Xóa ◼ Liệt kê ◼ Một số quyền đặc biệt khác 16
9. Một số tính chất khác của tập tin ◼ Cấu trúc tập tin – do HĐH hay chương trình ứng dụng quyết định ❑ Không cấu trúc ❑ Có cấu trúc ◼ Loại tập tin ❑ Tập tin văn bản (text file): chứa các dòng văn bản, cuối dùng có ký hiệu kết thúc dòng (end line) ❑ Tập tin nhị phân (binary file): là tập tin có cấu trúc. ◼ Truy xuất tập tin ❑ Tuần tự - Phải đọc từ đầu tập tin đến vị trí mong muốn, có thể quay lui (rewind) ❑ Ngẫu nhiên - Có thể di chuyển (seek) đến đúng vị trí cần đọc 18
10. Một số vấn đề tổ chức hệ thống tập tin ◼ Tổ chức tập tin ◼ Tổ chức thư mục ◼ Quản lý đĩa trống ◼ Tổ chức hệ thống tập tin trên đĩa từ ◼ Tổ chức hệ thống tập tin trong bộ nhớ ◼ Kết buộc hệ thống tập tin 20
11. Tổ chức tập tin ◼ Mỗi tập tin lưu nội dung trên một số block (khối lưu trữ) của thiết bị lưu trữ → Làm sao biết được tập tin đang chiếm những block nào ? ◼ Phương pháp cấp phát mô tả cách thức cấp phát các block cho các tập tin ◼ Có 3 phương pháp cấp phát chính: ❑ Cấp phát liên tục ❑ Cấp phát theo kiểu danh sách liên kết ❑ Cấp phát theo kiểu chỉ mục 22
12. Cấp phát liên tục (tt) ◼ Mỗi tập tin chiếm các block liên tục trên đĩa ◼ Đơn giản, chỉ cần quản lý vị trí (chỉ số) block bắt đầu và chiều dài (số block) ◼ Hỗ trợ truy xuất tuần tự & truy xuất trực tiếp ◼ Vấn đề External fragmentation ◼ Vấn đề khi kích thước tập tin tăng 24
13. Cấp phát theo kiểu danh sách liên kết 26
14. Cấp phát theo kiểu chỉ mục 28
15. Mô hình chỉ mục nhiều cấp DATA DATA INDEX DATA INDEX DATA INDEX DATA DATA 30
16. Mô hình chỉ mục nhiều cấp kết hợp danh sách liên kết index index index index 32
17. Vấn đề tên dài (long file name - LFN) 34
18. Quản lý không gian đĩa trống (tt) ◼ Danh sách liên kết FREE ❑ Chi phí duyệt danh sách cao ❑ Không tốn không gian đĩa ◼ Grouping ❑ Chứa danh sách các block INDEX FREE trống FREE ❑ Dễ tìm một lượng lớn các block trống ◼ Counting INDEX FREE ❑ Chứa địa chỉ block trống đầu tiên và số lượng các block trống liên tục tiếp theo INDEX 36
19. NTFS (New Technology File System) 16 exabytes (16 billion GB) Standard Security information Filename descriptor Data 38
20. Hệ thống tập tin trên UNIX V7 40
21. ◼ Đoạn chương trình để giúp khởi Master Boot Record động hệ thống ◼ Bảng mô tả thông tin các phân vùng logic ❑ TYPE-ID = 0x07 : Windows ❑ TYPE-ID = 0x83 : Linux ❑ TYPE-ID = 0x00 : Không sử dụng. ◼ Thông tin nhận diện MBR 42