Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018 ISBN 978 604 82 2548 3 193 PHÂN TÍCH MỘT SỐ HỆ THỐNG FILE THÔNG DỤNG Phạm Thanh Bình Khoa Công nghệ thông tin Trường Đại học Thuỷ lợi, email binhpt@tlu[.]
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018 ISBN: 978-604-82-2548-3 PHÂN TÍCH MỘT SỐ HỆ THỐNG FILE THƠNG DỤNG Phạm Thanh Bình Khoa Cơng nghệ thơng tin - Trường Đại học Thuỷ lợi, email: binhpt@tlu.edu.vn Căn vào ba tiêu chí nêu (đơn giản, hồn chỉnh, hiệu quả), tiến hành Hệ thống file phận quan trọng đánh giá hệ thống, đưa đề hệ điều hành Nhiệm vụ quản lý xuất cải tiến hệ thống file có file Khái niệm file hệ điều hành đại hiểu theo nghĩa KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU rộng, file đơn vị lưu trữ liệu, 3.1 Tóm lược hệ thống file Windows 9x đối tượng nhập/ xuất liệu, đối tượng đặc biệt khác Đĩa cứng thường chia thành nhiều Do đó, việc thiết kế hệ thống file ảnh phân vùng, vùng cài đặt hệ hưởng lớn tới hiệu hoạt động hệ điều hành riêng Phân vùng cài đặt Windows thống nói chung 9x thường có cấu trúc sau: Một hệ thống file tốt phải thoả mãn ba tiêu Boot block FAT Root dir Data blocks chí đơn giản, hồn chỉnh hiệu Một hệ thống đơn giản dễ thực gây Hình Phân vùng đĩa cài Windows 9x [2] lỗi (dễ phát khắc phục lỗi) Một hệ Boot block khối đĩa phân thống hồn chỉnh tức cung cấp đủ tính cần thiết (chứ cung cấp vùng, thường chứa mã lệnh để khởi nhiều tính năng) Một hệ thống hiệu động máy tính số thơng tin quan trọng tức hồn thành cơng việc với chi đĩa Nằm sau Boot block bảng FAT phí thấp Muốn phải thiết (File Allocation Table), bảng danh sách liên kết chứa thông tin địa kế hợp lý Trong khuôn khổ viết này, khối đĩa file (đồng thời quản lý tập trung phân tích cấu trúc số hệ khối đĩa trống khối đĩa bị hỏng thống file phổ biến, từ đưa ưu nhược tức quản lý tất khối đĩa phân điểm chúng đề xuất việc vùng) Thư mục gốc (Root dir) thường nằm sau FAT, nhiên FAT32 cho phép thiết kế cải tiến hệ thống file đặt thư mục gốc vị trí tuỳ ý Phần lại khối đĩa để chứa liệu file PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU thư mục (Data blocks) Thư mục Chúng lựa chọn số hệ thống file bảng chứa danh sách file mà quản lý, tiêu biểu (như hệ thống file Windows 9x, ghi thư mục chứa tên file, hệ thống file UNIX, hệ thống file NTFS) kích thước file, thuộc tính file, địa để phân tích, tập trung vào cấu trúc hệ thống, khối đĩa file kỹ thuật phân phối file đĩa, tổ chức thư mục, số vấn đề khác… Đây File name Attributes First block File size hệ thống file sử dụng rộng rãi Hình Bản ghi thư mục Windows 9x toàn giới, kết thiết kế nhiều trường phái khác nhau, nên việc phân Khi muốn truy cập vào file, trước hết tích chúng hữu ích cho hồn thiện phải tìm tên file bảng thư mục, nhằm xác định khối đĩa file, sau hệ thống file tương lai GIỚI THIỆU CHUNG 193 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018 ISBN: 978-604-82-2548-3 3.3 Tóm lược hệ thống file NTFS truy cập vào bảng FAT - lần theo danh sách liên kết để tìm địa khối đĩa lại Phân vùng đĩa sử dụng NTFS thường có Các thuộc tính file lưu bảng thư cấu trúc sau: mục bao gồm thời gian tạo file, bít cờ Data blocks read-only, hidden, system… khơng có thuộc Boot block … MFT tính giúp bảo vệ file mơi trường Hình Phân vùng đĩa sử dụng NTFS [2] nhiều người dùng Trái tim NTFS MFT (Master File 3.2 Tóm lược hệ thống file Unix Table - Bảng file chính), bảng chứa thơng Có nhiều phiên Unix khác nhau, tin tất file phân vùng Mỗi nhìn chung phân vùng đĩa cài Unix ghi bảng chứa thông tin file (hoặc thường có dạng: thư mục), bao gồm tên file, thuộc tính file, danh sách địa khối đĩa chứa file Boot block S uper block I-nodes Data blocks Để truy cập file cần phải biết số hiệu ghi MFT tương ứng, điều thực nhờ Hình Phân vùng đĩa cài Unix [1] bảng thư mục Mỗi ghi thư mục chứa tên Unix lưu thông tin tất file file số hiệu ghi MFT Có thể thấy ý bảng i-node Mỗi ghi bảng ứng với tưởng xây dựng MFT gần giống với bảng imột file gọi i-node I-node node Unix, phức tạp nhiều, chứa thuộc tính file danh sách địa ghi MFT chứa nhiều trường, khối đĩa file Nằm trước bảng I-node trường lại có cấu trúc phức tạp chứa khối đĩa đặc biệt (Super block), khối nhiều định dạng thông tin khác chứa thông tin quan trọng bố cục S tandard File S ecurity … Data … hệ thống file, bao gồm số lượng i-node, số lượng khối đĩa có ổ đĩa, vị trí information name descriptor danh sách khối đĩa trống… Hình Cấu trúc ghi MFT Do thuộc tính file cất iĐiểm đặc biệt ghi MFT có số node, nên cấu trúc bảng thư mục trở nên đơn giản Mỗi ghi thư mục cịn lượng trường khơng cố định, kích thước trường khơng cố định Standard chứa tên file số hiệu i-node tương ứng information trường bắt buộc phải có I-node number Filename ghi, chứa thơng tin tiêu chuẩn thời gian truy cập, bít cờ read-only, Hình Một ghi thư mục Unix hidden, system, compressed (file nén), Khi muốn truy cập vào file, trước hết encrypted (file mã hố)… Một số trường phải tìm tên file bảng thư mục, nhằm lặp lại nhiều lần ghi MFT (ví dụ xác định số hiệu i-node file, sau truy trường File name lặp lại để chứa thêm tên cập vào bảng i-node để lấy danh sách địa file tương thích với MS DOS) Trường Security khối đĩa descriptor chứa thông tin bảo mật file (từ phiên 3.0 trở trường không Attributes Addresses of blocks dùng nữa, thông tin bảo mật chuyển sang file riêng) Trường Data dùng để Hình Cấu trúc i-node lưu địa khối đĩa chứa file, Các thuộc tính file lưu i-node nội dung file (nếu file bao gồm loại file, kích thước file, thời gian nhỏ, có kích thước khoảng vài trăm byte) truy cập, người nhóm sở hữu, bít bảo Trừ Boot block có vị trí cố định đĩa, tất vệ file môi trường nhiều người dùng thành phần khác hệ thống file Mỗi thuộc tính đặt trường có NTFS (như MFT, bảng thư mục gốc, bảng kích thước cố định, thuận tiện cho việc định quản lý khối đĩa trống, quản lý khối vị truy cập đĩa hỏng…) tổ chức thành file 194 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018 ISBN: 978-604-82-2548-3 nằm đâu đĩa Bản thân MFT file, địa khối đĩa cất Boot block, địa khối lại cất ghi MFT Với cấu trúc vậy, kích thước MFT tăng lên tuỳ ý, khơng bị giới hạn cứng bảng i-node Unix Kích thước thư mục gốc bảng quản lý khối đĩa thay đổi Kích thước trường bảng quản lý khơng bị quy định cứng mà thay đổi mềm dẻo Nhờ NTFS dễ dàng mở rộng thích nghi với tiến công nghệ tương lai phục vụ cho mục đích tương lai, lỗi thời) khiến cho bảng bị phình to khó kiểm sốt Tham vọng tích hợp nhiều tính vào cấu trúc NTFS khiến trở nên “quá khổ”, nhiều tính lại người dùng sử dụng (như tính mã hoá nén file cấp độ hệ điều hành) KẾT LUẬN Qua phân tích trên, thấy thiết kế hệ thống file Unix chiếm ưu vượt trội với cấu trúc gọn gàng, có đủ tính cần thiết, tốc độ truy cập nhanh Đây hình mẫu để thiết kế hệ thống file tương lai Tuy nhiên, việc đặt bảng i-node vị trí cố định đĩa (nhằm đơn giản hoá việc định vị, tiết kiệm thời gian truy cập) trở thành rào cản Unix tương lai, phải quản lý số lượng file nhiều hơn, làm kích thước bảng i-node tăng lên Để khắc phục điều dành ghi cuối bảng i-node để chứa địa phần mở rộng bảng (nằm vị trí đĩa) Tất nhiên điều làm giảm tốc độ truy cập vào file ứng với i-node bảng mở rộng Việc cải tiến hệ thống file Windows 9x không cần thiết, ngày chúng sử dụng Tuy nhiên việc cải tiến NTFS điều đáng bàn Để giảm bớt cồng kềnh, có lẽ cần loại bớt tính khơng cần thiết nén file, mã hố file… khỏi thiết kế hệ thống file Những tính hồn tồn thực cấp cao, ứng dụng người dùng Nhiều thông tin dư thừa bảng quản lý cần loại bỏ (như trường Filename, Security descriptor ghi MFT…) Điểm mạnh NTFS mềm dẻo với trường có độ dài khơng cố định yếu tố làm tăng thời gian tính toán, định vị trường, nên việc thay đổi hay khơng cịn vấn đề gây tranh cãi Tất nhiên việc thay đổi hệ thống file sử dụng phổ biến vấn đề đơn giản, liên quan tới tương thích với phần mềm hành 3.4 Nhận xét Có thể thấy hệ thống file Windows 9x đơn giản hiệu Một bảng FAT quản lý tất khối đĩa mà không cần thêm bảng quản lý khối đĩa trống hay hỏng Do FAT thường nạp vào RAM nên tốc độ truy cập file nhanh Nhược điểm phải tốn vùng RAM để chứa FAT, kích thước đĩa lớn tốn RAM Hệ thống file quản lý file có kích thước cực đại GB kích thước trường File size dài byte Nhược điểm lớn khiến hệ thống file ngày sử dụng khơng có khả bảo mật file Khơng có yếu tố thiết kế hệ thống file giúp thực điều Hệ thống file Unix thiết kế đơn giản, khơng mà bị hạn chế tính Hệ thống file có đầy đủ tính cần thiết để quản lý file, thiết lập quyền hạn truy cập file, chia sẻ file, bảo vệ file dùng chung… Tốc độ truy cập file nhanh bảng quản lý thiết kế hợp lý, gọn nhẹ, giảm thời gian tính tốn, định vị Thiết kế mã nguồn Unix công bố rộng rãi nên nhận nhiều đóng góp, cải tiến chuyên gia để hoàn thiện hệ thống NTFS hệ thống file đại, đa năng, khả tương thích cao thiết kế cồng kềnh, khiến tốc độ truy xuất file bị ảnh hưởng Vị trí bảng quản lý nằm đâu TÀI LIỆU THAM KHẢO đĩa, nên đọc bảng phải tốn thời gian định vị Các trường với độ dài có cấu [1] Andrew S Tanenbaum, 2001, Modern Operating Systems, Prentice Hall trúc phức tạp làm tăng thời gian tính tốn [2] David Solomon and Mark Russinovich, cần đọc thông tin từ trường đó… 2012, Windows Internals, Microsoft Press Ngồi cịn q nhiều trường dư thừa (để 195 ... khiến hệ thống file ngày sử dụng khơng có khả bảo mật file Khơng có yếu tố thiết kế hệ thống file giúp thực điều Hệ thống file Unix thiết kế đơn giản, khơng mà bị hạn chế tính Hệ thống file có... (Master File 3.2 Tóm lược hệ thống file Unix Table - Bảng file chính), bảng chứa thơng Có nhiều phiên Unix khác nhau, tin tất file phân vùng Mỗi nhìn chung phân vùng đĩa cài Unix ghi bảng chứa thông. .. trở nên “q khổ”, nhiều tính lại người dùng sử dụng (như tính mã hố nén file cấp độ hệ điều hành) KẾT LUẬN Qua phân tích trên, thấy thiết kế hệ thống file Unix chiếm ưu vượt trội với cấu trúc gọn