Module 07. Nhóm 07. Lớp L01.Pptx

PowerPoint Presentation Tìm hiểu về đĩa cứng và hệ thống tệp Nhóm 07 – Lớp L01 Được thiết kế bởi các nhà điều tra tội phạm mạng Trình bày bởi các chuyên gia 1 Tin tức An ninh File Allocation Tables Mộ[.]

Tìm hiểu về đĩa cứng và hệ thống tệp

Nhóm 07 – Lớp L01

Được thiết kế bởi các nhà điều tra tội phạm mạng Trình bày bởi các chuyên gia

1

Tin tức An ninh

File Allocation Tables: Một công nghệ cũ nhưng vẫn hữu ích.

NTFS đã là lựa chọn tốt nhất để phân vùng hệ thống tệp vì nó an toàn, đáng tin cậy và tự phục

hồi Tóm lại, NTFS cung cấp một nền tảng vững chắc cho việc lưu trữ dữ liệu Tuy nhiên, NTFS

không thể hoàn thành với FAT trong một lĩnh vực: tốc độ FAT luôn nhanh hơn NTFS FAT có chi

phí thấp hơn nhiều vì nó không an toàn, đáng tin cậy hoặc tự phục hồi

Các quản trị viên hệ thống yêu thích hiệu suất ổn định, đáng tin cậy thích sử dụng NTFS thay vì

FAT Tuy nhiên, FAT có thể là vô giá trong các ứng dụng mà tốc độ là yếu tố được quan tâm hàng

đầu, chẳng hạn như trong các ứng dụng IP TV Trong các ứng dụng này, tín hiệu TV từ vệ tinh

được mã hóa thành dữ liệu kỹ thuật số Dữ liệu này thường được cung cấp cho các máy chủ

Windows, máy chủ này sẽ phân phối nó đến các máy chủ thứ cấp Đến lượt mình, các máy chủ

phụ chuyển dữ liệu cho các máy khách.

Dữ liệu video bao gồm nhiều tệp nhỏ có kích thước thường chỉ vài kilobyte Những tệp nhỏ này

chuyển từ đĩa sang đĩa, vì vậy chúng liên tục được lưu và xóa Bởi vì chúng dễ bay hơi (tức là

không được lưu trữ vĩnh viễn) nên bảo mật dữ liệu, độ tin cậy và khả năng tự phục hồi không

phải là mối quan tâm chính Mối quan tâm chính là hiệu suất: Bạn phải phân phối các tệp càng

nhanh càng tốt.

Trong một dự án truyền hình IP mà tôi tham gia, hiệu suất đĩa cứng đã tạo ra một bottleneck

(nút cổ chai) Mặc dù chúng tôi đã sử dụng các đĩa SCSI Đính kèm Nối tiếp (SAS) tốc độ cao,

nhưng hiệu suất của đĩa cứng bị suy giảm theo thời gian và cuối cùng là sự cố của ứng dụng.

2

Lưu trữ dữ liệu: Sử dụng ổ cứng thể

rắn để lưu trữ doanh nghiệp

Điều này cho phép thời gian phản hồi đọc / ghi nhanh hơn khoảng

30 lần so với ổ đĩa cứng chất lượng cao nhất hiện tại.

Hầu hết các nhà quản lý CNTT không thể từ chối loại tăng hiệu suất đó Bởi vì chúng không có bộ phận chuyển động, ổ SSD yêu cầu ít năng lượng hơn nhiều để chạy, và nguồn điện là một mối quan tâm ngày càng tăng.

Sự cố cơ học cũng nằm ngoài hình ảnh Không có gì bí mật khi các nhà sản xuất phần cứng lưu trữ đang đưa ra nhiều lựa chọn hơn cho người dùng để cài đặt SSD thay cho ổ cứng đĩa quay cho một

số ứng dụng nhất định.

3

- Ổ đĩa cứng

- Ô cứng thể rắn (SSD)

- Cấu trúc vật lý và logic của một ổ đĩa cứng

- Các loại giao diện đĩa cứng

- Thành phần đĩa cứng

- Phân vùng đĩa

- Quy trình khởi động Windows

- Quy trình khởi động Macintosh

- Hệ thống file

- Các loại hệ thống tệp

- Hệ thống tệp Windows: FAT và NTFS

- Hệ thống tệp Linux: Ext2 và Ext3

- Hệ thống tệp MAC OSX: HES và HFS Plus

- Hệ thống tệp tin Sun Solaris 10: ZFS

Tổng quan về ổ cứng HDD ( Hark Disk Drive )

Phân vùng ổ đĩa

và khởi động chương trình

Tổng quan về ổ đĩa

Ổ đĩa lưu trữ là một cơ chế lưu trữ đọc dữ liệu

từ đĩa và ghi dữ liệu lên đĩa

Có 2 loại ổ đĩa:

- Ổ đĩa lưu trữ cố định

- Ổ đĩa lưu trữ bên ngoài

Ổ đĩa là thiết bị lưu trữ thực hiện cơ chế lưu trữ

như vậy với phương tiện cố định hoặc phương tiện

di động

Đĩa trong ổ đĩa quay với tốc độ cao và các đầu trong ổ đĩa được sử dụng để đọc và ghi dữ liệu

6

Đĩa ZIP và ổ đĩa r/m

Ổ đĩa ngón tay cái

Hỗ trợ kĩ thuật số cá nhân (PDA)

Điện thoại di động và điện thoại thông minh

Máy ảnh kĩ thuật số và

Ổ đĩa cứng

7

Ổ đĩa cứng

Ổ đĩa cứng là thiết bị lưu trữ dữ liệu kỹ thuật số truy cập ngẫu nhiên , không bị mất

thông tin đã lưu trữ khi bị ngắt nguồn điện, được sử dụng trong bất kỳ hệ thống

máy tính nào

Dữ liệu được ghi từ tính vào đĩa cứng

Các thành phần chính của đĩa cứng:

Đĩa quay tốc độ cao được sử dụng làm phương tiện ghi và dữ liệu được lữu trữ trên

các Track của các Sector

- Cylinders

- Head

- Platter

8

Solid-State Drive (SSD)

SSD là thiết bị lưu trữ dữ liệu sử dụng bộ nhớ trạng thái rắn để lữu trữ dữ liệu và cung

cấp quyền truy cập vào dữ liệu đã lưu theo cách tương tự như ổ đĩa HDD

Nó sử dụng các vi mạch để giữ dữ liệu trong các chip nhớ dễ bay hơi và không chứa

bất kỳ bộ phận chuyển động nào

SSD rất đắt trên trên mỗi gigabyte (GB) và hỗ trợ một số lần ghi hạn chế trong suốt thời

gian hoạt động của thiết bị

SSD sử dụng 2 bộ nhớ:

- Bộ nhớ flahs dựa trên NAND : Nó giữ lại bộ nhớ ngay cả khi không có nguồn điện.

- RAM dễ bay hơi : Nó cung cấp khả năng truy cập nhanh hơn

9

Cấu trúc vật lý của đĩa cứng ( Tiếp theo )

Đĩa cứng là một đơn vị kín

có chứa một số đĩa trong một ngăn xếp

Đĩa cứng được cố định ở vị trí ngang hoặc dọc

Đầu đọc / ghi điện từ được

đặt ở trên và dưới mỗi đĩa

Khi đĩa quay, các đầu chuyển động về phía bề mặt trung

âm và ra phía rìa

Theo dõi mật độ

Nó được định nghĩa là số

lượng rãnh trong ổ cứng

Mật độ xương

Nó được định nghĩa là số bit trên

một inch vuông trên đĩa

Dung lượng của ổ đĩa cứng

Cấu trúc vật

lý của đĩa

cứng ( Tiếp

theo )

Khối đĩa (512byte của

Cấu trúc logic của đĩa cứng không gì khác ngoài hệ thống tệp và phần mềm được sử dụng để kiểm soát quyền truy cập vào bộ lưu trữ trên đĩa

Cấu trúc logic của đĩa cứng không gì khác ngoài hệ thống tệp và phần mềm được sử dụng để kiểm soát quyền truy cập vào bộ lưu trữ trên đĩa

Các hệ điều hành khác nhau có các hệ thống tệp khác nhau và sử dụng các cách khác nhau để sắp xếp và kiểm soát quyền truy cập vào dữ liệu trên đĩa cứng

Cấu trúc logic của đĩa cứng có ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất, tính nhất quán, khả năng mở rộng và khả năng tương thích của hệ thống con lưu trữ của đĩa cứng

Cấu trúc logic của đĩa cứng có ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất, tính nhất quán, khả năng mở rộng và khả năng tương thích của hệ thống con lưu trữ của đĩa cứng

Loại giao diện đĩa cứng

SCSI (Small Computer System

Interface) Cho phép kết nối 15 thiết bị

ngoại vi với một bảng PCI

SCSI

(Small Computer System

Interface) Cho phép kết nối 15 thiết bị

ngoại vi với một bảng PCI

ATA (Advanced Technology Attachment)

ATA nối tiếp ATA song song

ATA

(Advanced Technology Attachment)

ATA nối tiếp ATA song song

IED/EIDE ( Integrated Drve electronics /

Enhanced IDE) Kết nối ổ đĩa cứng, đĩa quang và

băng ổ đĩa trên PC

IED/EIDE

( Integrated Drve electronics /

Enhanced IDE) Kết nối ổ đĩa cứng, đĩa quang và

băng ổ đĩa trên PC

Kênh Sợi quang Giao diện điện kênh sợi quang Giao diện quang kênh cáp quang

Kênh Sợi quang

Giao diện điện kênh sợi quang Giao diện quang kênh cáp quang

BUS Universal Serial Bus

BUS

Universal Serial Bus

15

Giao diện đĩa cứng ATA

SATA dựa trên công nghệ truyền tín hiệu nối tiếp cung cấp kênh điểm – điểm giữa bo mạch chủ và ổ đĩa

SATA dựa trên công nghệ truyền tín hiệu nối tiếp cung cấp kênh điểm – điểm giữa bo mạch chủ và ổ đĩa

SATA truyền dữ liệu trong một kênh bán song công với tốc dộ 1.5 Gbps theo một hướng

SATA truyền dữ liệu trong một kênh bán song công với tốc dộ 1.5 Gbps theo một hướng

PATA dựa trên công nghệ tín hiệu song song cung cấp một bộ điều khiển trên chính ổ đĩa và do đó loại bỏ sự cần thiết của một thẻ điều hợp riêng biệt

PATA dựa trên công nghệ tín hiệu song song cung cấp một bộ điều khiển trên chính ổ đĩa và do đó loại bỏ sự cần thiết của một thẻ điều hợp riêng biệt

Tiêu chuẩn ATA song song chỉ cho phép chiều dài áp lên đến 46cm ( 18 inch)

Tiêu chuẩn ATA song song chỉ cho phép chiều dài áp lên đến 46cm ( 18 inch)

Cáp SATA linh hoạt hơn, mỏng hơn và ít khối lượng hơn so với cáp ribbon cần thiết cho ổ cứng PATA thông thường

Cáp SATA linh hoạt hơn, mỏng hơn và ít khối lượng hơn so với cáp ribbon cần thiết cho ổ cứng PATA thông thường

ATA nối tiếp ATA song song

Giao diện đĩa cứng: SCSI

SCSI là một tập hợp các giao diện điện tử tiêu chuẩn ANSI cho phép máy tính cá nhân giao tiếp với

phần cứng ngoại vi như ổ đĩa, ổ bang, CD-ROM, ổ đĩa, máy in và máy quét

SCSI cho phép kết nối tối đa 15 thiết bị ngoại vi với một bảng PCI duy nhất được gọi là “ bộ điều hợp máy chủ SCSI ” cắm vào bo mạch chủ

Giao diện đĩa cứng: SCSI

đổi tất cả các thiết bị ngoại vi, thay vì có một

thẻ riêng biệt cho từng thiết bị

Thiết bị cuối cùng trong cả chuỗi bên trong và bên ngoài

phải được kết thúc Đĩa cứng

Chuỗi nội bộ

Chuỗi bên ngoài

Giao diện đĩa cứng: IDE/EIDE

- IDE (Intergrated Drive Electronics) là một

giao diện điện tử tiêu chuẩn được sử dụng

giữa đường dẫn hoặc bus dữ liệu của bo

mạch chủ máy tính và các thiết bị lưu trữ

đĩa của máy tính

- Ổ IDE được kết nối với PC với sự trợ giúp

của thẻ bộ điều hợp máy chủ IDE

- Các ổ IDE được cấu hình là chính và phụ

- IDE nâng cao là một phần mở rộng cho

giao diện IDE hỗ trợ các tiêu chuẩn ATA-2

và ATAPI

Giao diện đĩa cứng: USB

Hộp chia sẻ các bus kết nối

- Giao diện USB là giao diện “plug and play”, cho phép thêm thiết bị mà không

cần thẻ điều hợp và không cần khởi động máy tính

- USB cho phép các thiết bị ngoại vi bên ngoài như đĩa, modern, máy in, bộ số

hóa và gang tay dữ liệu ,… kết nối với máy tính

Giao diện đĩa cứng: Kênh sợi quang

- Kênh sợi quang [FC] là giao diện hai chiều nối tiếp điểm-điểm để

truyền dữ liệu giữa các thiết bị máy tính với tốc độ dữ liệu lên đến 4Gbps

- Đặc biệt thích hợp để liên kết máy chủ hệ thống máy tính với thiết

bị lưu trữ dùng chung và để kết nối bộ điều khiển lưu trữ và ổ đĩa

Giao diện điện sử dụng các

mức tín hiệu ECL thông qua:

Một vòng tròn đồng tâm ở cả hai mặt của mỗi đĩa được gọi là rãnh

Đầu truyền động có thể truy cập vào vòng tròn này ở một vị trí tại một thời điểm

Các tuyến đường được đánh số cho mục đích nhận dạng

Một đĩa cứng hiện đại chứa hàng chục nghìn bản nhạc trên mỗi đĩa

Đọc-ghi được thực hiện bằng cách cuộn các tiêu đề từ phần bên trong đến phần ngoài cùng của đĩa

Đánh số theo dõi

+ Đánh số các tuyến đường bắt

đầu từ 0 ở mép ngoài và di chuyển

về phía trung tâm, thường đạt đến

giá trị 1023

+ Các đầu được di chuyển vào và

ra cùng nhau để cả hai đầu luôn

Sector là đơn vị lưu trữ vật lý nhỏ nhất trên đĩa platter

Nó thường chứa 512 byte dữ liệu và một vài byte bổ sung để kiểm soát ổ đĩa và sửa lỗi

Dữ liệu định vị theo dõi nhà máy xác định việc ghi nhãn cho khu vực đĩa

Dữ liệu được lưu trữ trên đĩa trong một chuỗi liền kề

Ví dụ: nếu kích thước của tệp là 600 byte, hai 512 cung được cấp cho tệp

Định dạng nâng cao: Sectors

-Ổ cứng mới sử dụng các cung định dạng nâng cao 4096 byte (4 KB hoặc 4K)

-Nó sử dụng phương tiện bề mặt lưu trữ của đĩa một cách hiệu quả bằng cách hợp nhất tám khu vực 512

byte thành một khu vực duy nhất (4096 byte)

-Cấu trúc của khu vực 4K sectors duy trì các yếu tố thiết kế chính của khu vực 512 byte truyền thống

Trường dữ liệu 512 byte

1 512 Byte Sector

8 512 Byte Sector

1 4K Byte Sector Cải thiện khả năng định dạng

Phân phối ECC

Cụm

Cluster là đơn vị phân bổ nhỏ nhất của đĩa cứng

Hệ thống tệp chia dung lượng

lưu trữ trên một ổ đĩa thành

các phần dữ liệu kín đáo để

sử dụng và hiệu suất ổ đĩa

hiệu quả Những phần này gọi

Quá trình cấp phát sẽ gán các tệp cho các cụm, vì vậy chúng còn được gọi là các đơn vị cấp phát

Kích thước Cụm

- Định dạng kích thước cụm có tác động đáng kể đến hiệu suất của hệ điều hành và việc sử dụng đĩa

- Kích thước cụm có thể được thay đổi để lưu trữ đĩa tối ưu

- Kích thước của một cụm phụ thuộc vào kích thước của phân vùng đĩa và loại hệ thống tệp được cài

đặt trên phân vùng

Kích thước cụm lớn hơn ( lớn hơn một Sector )

Giảm thiểu vấn đề

phân mảng

Tăng xác suất cho không

gian chưa sử dụng trong

Thay đổi kích thước Cụm

Bạn chỉ có thể thay đổi kích thước cụm

khi định dạng lại ổ đĩa

Nhấp chuột phải vào ổ đĩa mà bạn muốn

định dạng và nhấp vào Định dạng…

Trong hộp thoại Định dạng , hãy chọn kích

thước đơn vị phân bổ mà bạn muốn ổ đĩa

mới được định dạng sử dụng

Bạn có thể đặt kích thước cụm từ 521

byte đến 4096 byte

Không gian Slack

Không gian Slack là không gian trống trên cụm sau khi ghi dữ

liệu trên cụm đó

DOS và Windows sẽ sử dụng các cụm kích thước cố định cho

hệ thống tệp

Nếu kích thước của dữ liệu được lưu trữ nhỏ hơn kích thước

của cụm , vùng không sử dụng vẫn được dành riêng cho tệp,

dẫn đến không gian trùng

Hệ thống DOS và FAT 16 ( bảng phân bổ tệp ) trong Windows

sử dụng các cụm có kích thước lớn

Ví dụ: nếu kích thước phân vùng là 4GB, mỗi cụm sẽ là 32K

Ngay cả khi một tệp chỉ cần 10K, toàn bộ 32K sẽ được phân

bổ, dẫn đến 22K không gian trùng.

Không gian Slack

Khu vực 1 và 2 được phân bổ tới file A

tệp A đã bị xóa - Các Sector được đánh dấu

là chưa được phân bổ

tệp B được viết cho không gian chưa phân

bổ

Cụm bị mất

Khi hệ điều hành đánh đấu cụm là được sử dụng, nhưng

không phân bổ chúng cho bất kỳ tệp nào, các cụm đó

được gọi là cụm bị mất

Nó có thể đượ gán lại với dữ liệu, làm cho không gian

đĩa trống

Chúng là kết quả của các hoạt động tệp bị gián đoạn ,

chẳng hạn như “tệp không được hoàn thành và đóng

chính xác”; do đó, các cụm không bao giờ được liên kết

đúng với tên tệp

Tiện ích ScanDisk có thể xác định các cụm bị mất trong

hệ điều hành DOS và Windows

và đánh dấu chúng là xâu

Các thành phần xấu là

do sự cố cấu hình

hoặc bất kỳ rối loạn

vật lý nào đối với đĩa

Phần mềm đặc biệt được sử dụng để

khôi phục dữ liệu

trên một Bad Sector

Địa chỉ dữ liệu Đĩa cứng

Giải quyết dữ liệu đĩa cứng là một phương pháp phân bổ địa chỉ cho từng

khối dữ liệu vật lý trên đĩa cứng

- CHS giải quyết dữ liệu bằng cách chỉ

định cylinder (bán kính), head (mặt

đĩa), sector (vị trí góc)

- CHS sử dụng trên hầu hết các ổ đĩa

IDE

- LBA giải quyết dữ liệu bằng cách phân bổ tuần

tự cho mỗi Sector của đĩa cứng

- LBA được sử dụng trên các ổ đĩa SCSI và IDE drive

Phương pháp Địa chỉ Dữ liệu Đĩa Cứng

Tính toán dung lượng đĩa

Bài toán tính toán dung

lượng đĩa ?

Một ổ đĩa có 16.384 cylinder, 80 head và 63 sector trên mỗi track

Giả sử 1 sector có 512 byte Dung lượng của một đĩa như vậy là bao nhiêu?

= 42,278,584,320 byte

Đo Hiệu suất của đĩa cứng

Dữ liệu được lưu trữ trên đĩa cứng dưới dạng tệp

Khi chương trình đang chạy yêu cầu tệp, đĩa cứng khôi phục nội dung byte của tệp và gửi chúng đến CPU từng lần một để xử lý thêm

Hiệu suất đĩa cứng được

đo bằng các yếu tố sau:

Tổng quan về

ổ cứng HDD ( Hark Disk Drive )

Phân vùng ổ đĩa và khởi động chương trình

Sự hiểu biết

về hệ thống Files

RAID – Lưu trữ dữ liệu

Phân vùng đĩa

Phân vùng ổ đĩa cứng là việc tạo ra các phân chia logic trên một đĩa

cứng cho phép người ta áp dụng định dạng logic cụ thể của hệ điều

hành

Phân vùng chính Phân vùng mở rộng

- Đây là ổ chứa thông tin

liên quan đến hệ điều

Master Boot Record

Master Boot Record (MBR) là khu vực đầu tiên (“khu vực không”) của thiết bị lưu trữ dữ liệu như đĩa cứng

Thông tin liên quan đến các tệp trên đĩa, vị trí, kích thước của chúng và các dữ liệu quan trọng khác được lưu trữ trong tệp

Master Boot Record

Trong thực tế, MBR hầu như luôn đề cập đến 512 byte boot sector , hoặc khu vực phân vùng của đĩa