Tin học văn phòng - Chương 8: Hệ thống file

1-1- CHÖÔNG 8 HEÄ THOÁNG FILE -2- NỘI DUNG  Khái niệm hệ thống tệp  Các phương pháp truy xuất tệp  Cấu trúc thư mục  Mount hệ thống tệp  Chia sẻ tệp  Cài đặt  Cấu trúc  Cấu trúc thư mục  Cấp phát  Quản lý không gian trống -3- Khái niệm hệ thống tệp  Tổng quan  Khái niệm tệp  Thuộc tính tệp  Các thao tác  Các kiểu tệp  Cấu trúc tệp 2-4- Khái niệm FS – tổng quan  Phần của OS cung cấp – File system (FS) – Cách lưu trữ dữ liệu một cach bền vững, dễ truy xuất, có thể lưu trữ trên các thiết bị lưu trữ (stockage device - SD)  Gồm các phần riêng biệt – Partition (các khu vực) – Cấu trúc thư mục – Tập các tệp -5- Khái niệm FS – Khái niệm tệp  Tập thông tin trên 1 SD – Dữ liệu chỉ có thể ghi lên SD ở dạng (hay được chứa) trong 1 tệp  Được tạo – OS – NSD  Phân loại – Dựa trên kiểu dữ liệu mà tệp đang chứa -6- Khái niệm FS – Thuộc tính tệp  Tên – Định danh – Duy nhất trong thư mục – Độc lập với NSD  Inode – Số xác định tệp trong FS  Kiểu – Dùng trong các hệ thống hỗ trợ nhiều kiểu FS  Vị trí  Kích thước  Time/ Date, sở hữu chủ 3-7- Khái niệm FS – Thao tác tệp  Dùng các hàm của OS để gọi các hàm của hệ thống  Các thao tác – create, write, read, seek, delete, truncate – open(Fi) – close (Fi) -8- Khái niệm FS – Kiểu tệp  Kiểu FS – Được cung cấp bởi OS  Kiểu tệp – Tệp thường – Thư mục – Tệp chứa symbol device  Input/Output thông tin qua các I/O device – Tệp khối (block device)  Truy xuất trên block device (đĩa,..) -9- Khái niệm FS – Cấu trúc tệp  Cấu trúc tệp – Tuần tự  Tệp là dãy các byte – Có cấu trúc  Dãy mẫu tin có size cố định – Cây  Thông tin tổ chức theo DOM  Cấu trúc quản lý – Open file table – Per-process File Table  Các tệp đang mở bởi 1 QT 4-10- Các PP truy xuất  Tuần tự  Trực tiếp  Các PP khác -11- Các PP truy xuất - Tuần tự -12- Cấu trúc thư mục  Đơn cấp  Hai cấp  Cây  Đồ thị không chu trình 5-13- Các PP truy xuất - Trực tiếp  Truy xuất theo mẫu tin/ khối dữ liệu  Không theo thứ tự các khối  Dùng cho các file có KT lớn – Cơ sở dữ liệu -14- Các PP truy xuất - Các PP khác  Mở rộng truy xuất trực tiếp Xây dựng chỉ mục các mẫu tin -15- Cấu trúc thư mục - Đơn cấp  Các tập tin được chứa trong cùng 1 thư mục 6-16- Cấu trúc thư mục - Hai cấp  Thư mục riêng của từng NSD  Dùng thư mục chung (gốc) cho thao tác tìm kiếm tệp Dùng PATH (DOS , Unix) -17- Cấu trúc thư mục - Cây  Tổ chức theo dạng cây Gốc Quan hệ thư mục cha – con Kiểu được quy định bởi inode 0: tệp , 1: sub dir Một tệp: 1 đ/c duy nhất (PATH)  OS áp dụng DOS -18- Cấu trúc thư mục – Đồ thị không chu trình  Phục vụ chia sẻ tệp  Tạo các copy của các tệp (link) trong các thư mục (khác với thư mục chứa nó) 7-19- Mount FS  Khaí niệm Mở trước khi sử dụng  Thủ tục Tên/Mô tả của thiết bị lưu trữ Vị trí của FS (của thiết bị) trong FS chung (mount point) Thư mục con của root -20- Mount FS  Windows Dùng cấu trúc 2 cấp Các thiết bị và khu vực Gán bởi 1 ký tự ổ đĩa (A..Z) Tự detect+mount các FS lúc khởi động OS  Linux Mount point: thư mục con của root Có thể được mount/ hủy mount bằng tay, -21- Chia sẻ FS  Nhiều NSD Dựa vào các thuộc tính hỗ trợ Sở hữu chủ + Nhóm + Khác  Truy cập từ xa FTP Hệ thống file phân tán (DFS) 8-22- Cài đặt FS  Cấu trúc FS  Cài đặt  Tổng quan  FS ảo - VFS  Cài đặt thư mục  Cấp phát đĩa  Kề  Liên kết  Dùng chỉ mục  Quản lý không gian trống  Bit vector  Danh sách  Nhóm  Bộ đếm -23- Cài đặt FS –Cấu trúc  Đĩa: thiết bị lưu trữ với các đặc tính Được ghi lại bằng cách thay thế Có thể truy xuất ngẫu nhiên  Cấu trúc đĩa Cluster Sector Thông thường: KT 512 byte -24- Cài đặt FS –Cấu trúc  Các cấp độ tạo FS – Cấp cao dùng các đặc tính của cấp thấp để tạo FS – I/O Control  Các driver chuyển dữ liệu giữa MEM và disk  Các bộ quản lý interrupt – Basic FS  Func R/W các block/disk qua driver – Module tổ chức tệp  Chuyển tệp logic thành tệp physique  Quản lý không gian trống 9-25- Cài đặt FS –Cấu trúc  Các cấp độ tạo FS – Logic FS  Quản lý metadata của FS  Dùng FCB để quản lý các tệp -26- Cài đặt FS - Tổng quan  Cấu trúc đĩa – Boot Control block  Thông tin dùng để start OS từ 1 partittion được chỉ định. Cũng được hiểu là control bootsector – Partition Control block  Thông tin về partition  Thông tin liên quan đến FS – Couter FCB – Master file table – Cấu trúc tệp  Thông tin metadata để xây dựng tệp -27- Cài đặt FS - Tổng quan  Cấu trúc MEM (caching) – Bảng khu vực  Thông tin về mỗi partition được mount – Cấu trúc thư mục  Thông tin thư mục của những thư mục vừa truy xuất – Bảng các tệp đang mở của OS  Chứa các copy FCB – Bảng các tệp đang mở của các QT  Các con trỏ đến các mục tương ứng trong bảng trên 10 -28- Cài đặt FS - Tổng quan  Quy trình tạo – APP gọi logic FS – Xác định định dạng của cấu trúc thư mục – Cấp phát 1 FCB mới – Đọc thư mục vào MEM – Cập nhật thư mục với tên và FCB mới – Ghi lại thư mục vào disk -29- Cài đặt FS - Tổng quan  Quy trình tạo -30- Cài đặt FS - Tổng quan  Quy trình tạo 11 -31- Cài đặt FS - Tổng quan  Quy trình mở – FCB được copy vào bảng các tệp đang mở của OS – Xác định counter các QT đang truy cập tệp – Xác định các mô tả tệp cho từng QT truy cập  Unix: file descriptor  Windows (NTFS): file handle -32- Cài đặt FS - VFS  Mục đích – Đơn giản hóa thao tác FS trên 1 NFS – Cho phép nhiều kiểu FS được cài đặt trên cùng cấu trúc NFS  PP – Viết riêng các proc cho tệp, thư mục cho từng kiểu FS – Phân tầng quá trình cài đặt FS  Tầng giao diện  VFS  Các FS từ xa hay cục bộ -33- Cài đặt FS - VFS  Tầng giao diện – Các lời gọi hệ thống – Các FCB  VFS – Định nghĩa các interface VFS cho từng FS – Chứa các vnode: dùng ! cho mỗi tệp qua NFS  Các FS từ xa hay cục bộ 12 -34- Cài đặt FS - VFS  Họat động – Phân biệt các kiểu FS  Remote hay Local  Các kiểu FS local – Kích hoạt các thao tác đặc tả FS để quản lý các request local -35- Cài đặt FS – Cài đặt thư mục  Cấp phát & quản lý thư mục  PP – Dùng cấu trúc dữ liệu chứa các thông tin trong thư mục  Danh mục các tệp  Đ/c các block dữ liệu – Mỗi pp dựa trên 1 cấu trúc dữ liệu xác định -36- Cài đặt FS – Cài đặt thư mục  Danh sách linear – Đơn giản về cài đặt – Tính hiệu năng: kém  Hash talbe – Dùng 1 hash talbe để hỗ trợ các thao tác tìm kiếm tệp và xác định các block dữ liệu 13 -37- Cài đặt FS – Cấp phát  Yêu cầu – Tệp hay thư mục được truy xuất 1 cách nhanh nhất  PP – Liên tục – Liên kết – Chỉ mục -38- Cài đặt FS – Cấp phát kề  Tệp – Chứa trong 1 dãy block kề nhau / đĩa  OS sử dụng – IBM/ CMS  Tệp được xác định bởi – Đ/c block đầu – Chiều dài (tính theo block)  Hạn chế – Xác định không gian cho 1 tệp mới  fragment, cần algo – Xác định không gian đủ KT 1 tệp mới ?  Khó có thể -39- Cài đặt FS – Cấp phát liên kết  Tệp – Chứa trong 1 dãy block liên kết – Dùng con trỏ liên kết các block – Giải quyết các hạn chế của cấp phát kề  Hạn chế – Chỉ mạnh cho truy xuất tuần tự – Cần phải có KG cho con trỏ  Cần lưu giữ các con trỏ cho các tệp – Khó hỗ trợ truy xuất ngẫu nhiên  Cần cơ chế xác định nhanh block 14 -40- Cài đặt FS – Cấp phát liên kết  FAT (File Allocation Talbe) – Giải quyết các hạn chế của PP liên kết – Chứa các danh mục, chỉ mục các block của từng tệp – Lưu ở đầu 1 volume – OS sử dụng  MS- DOS và OS/2 -41- Cài đặt FS – Cấp phát liên kết - FAT -42- Cài đặt FS – Cấp phát lập chỉ mục  Tệp – Chứa trong 1 dãy block liên kết – Một block giữ các chỉ mục các block  Hạn chế – Xác định KT index block ?  Cần cơ chế tạo, xác định 15 -43- Cài đặt FS – Cấp phát chỉ mục  Cơ chế liên kết – Một iblock chỉ chứa 1 range block, và – Các iblock được liên kết với nhau  Chỉ mục nhiều cấp – Chỉ mục cấp 1: giữ các chỉ mục cấp 2 – Chỉ mục cấp 2: giữ chỉ mục cho các block  Cơ chế kết hợp – Dùng inode để lưu giữ các chỉ mục block -44- Cài đặt FS – Cấp phát chỉ mục  Cơ chế kết hợp – 15 con trỏ đầu của iblock trong inode của tệp  12 – Giữ các đ/c trực tiếp block  3: các đ/c gián tiếp – A: đ/c gián tiếp đơn: giữ các đ/c block – B: đ/c gián tiếp đôi: giữ đ/c các iblock – C: đ/c triple – OS sử dụng: các cài đặt của UNIX: AIX hay Solaris -45- Cài đặt FS – Cấp phát chỉ mục 16 -46- Cài đặt FS – Quản lý free space  Bit vector – Dùng để lưu giữ danh mục cho kg trống  0: trống , 1: đang dùng  Danh sách – Dùng 1 danh sách liên kết giữ các không gian trống – Dùng kết hợp với FAT  Counter – Giữ đ/c khối trống đầu và n khối trống kề