hệ thống quản lý tập tin

BÀI 8 HỆ THỐNG QUẢN LÝ TẬP TIN Nguồn:3c.com.vn Trong hầu hết các ứng dụng, tập tin là thành phần chủ yếu. Cho dù mục tiêu của ứng dụng là gì nó cũng phải bao gồm phát sinh và sử dụng thông tin. Thông thường đầu vào của các ứng dụng là tập tin và đầu ra cũng là tập tin cho việc truy xuất của người sử dụng và các chương trình khác sau này. Trong bài học này chúng ta sẽ tìm hiểu những khái niệm và cơ chế của hệ thống quản lý tập tin thông qua các nội dung như sau: Các khái niệm cơ bản Mô hình tổ chức và quản lý các tập tin Bài học này giúp chúng ta hiểu được tập tin là gì, cách thức tổ chức và quản lý tập tin như thế nào. Từ đó giúp chúng ta hiểu được các cơ chế cài đặt hệ thống tập tin trên các hệ điều hành. Bài học này đòi hỏi những kiến thức về : các thao tác với tập tin, một số tính chất của tập tin ở góc độ người sử dụng và những kiến thức về cấu trúc d ữ liệu cũng như về kiến trúc máy tính phần cấu trúc và tổ chức lưu trữ của đĩa. I. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN I.1 Bộ nhớ ngoài Máy tính phải sử dụng thiết bị có khả năng lưu trữ trong thời gian dài (long-term) vì : Phải chứa những lượng thông tin rất lớn (giữ vé máy bay, ngân hàng ) Thông tin phải được lưu giữ một thời gian dài trước khi xử lý Nhiều tiến trình có th ể truy cập thông tin cùng lúc. Giải pháp là sử dụng các thiết bị lưu trữ bên ngoài gọi là bộ nhớ ngoài. I.2 Tập tin và thư mục 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 k bởi hệ đ Th ư Để lưu t thống c ó I.3 H ệ Các tập gồm : c á dụng và các tha o II. MÔ II.1 M Tập ti n Thư m T ậ Tên t ậ Tập tin l trình tạ o được tr u Cách đặ sử dụng các ký t ự Hệ thốn g phân bi ệ Nhiều h ệ sau đượ c ký tư, p h p rog.c. Z k ết thúc cá c iều hành. ư mục tr ữ dãy các ó thể coi n h ệ thống q u tin được q u á ch hiển thị bảo vệ tập o tác trên th ư HÌNH TỔ M ô hình n m ục ậ p tin : ậ p tin : l à một cơ c h o một tập ti n u y xuất bởi t t ên tập ti n 8 chữ cái đ ự số và ký t g tập tin có ệ t chữ thườ n ệ thống tập c gọi là ph ầ h ần mở rộn Z . Một số k i c tiến t r ình, t ập tin, hệ h ư là tập tin . u ản lý tập t i u ản lý bởi h , các yếu t ố tin, các th a ư mục. CHỨC V À h ế trừu tượ n n , nó sẽ đặt các tiến t r ì n n của mỗi h ệ đ ể đặt t ên t ậ t ự đặc biệt c thể có hay n g và hoa c tin hỗ trợ t ầ n mở rộng . g có từ 1 đ ế i ểu mở rộn g chỉ mất đi thống quả n . i n h ệ điều hàn h ố cấu thành a o tác t r ên t ậ À QUẢN L n g và để q u một t ên, k h n h khác vớ i ệ điều hàn h ậ p tin như c c ũng được s không ph â c òn MS-D O t ên tập tin g . Ví dụ : vi d ế n 3 ký tự. g thông thư ờ khi user th ậ n lý tập tin c h với cơ ch ế t ập tin, cá c ậ p tin. Các h L Ý CÁC T Ậ u ản lý mỗi đ h i tiến trìn h i t ên tập tin h là khác n h c tdl, caycb, s ử dụng nh ư â n biệt chữ t O S thì khôn g g ồm 2 phần d u.txt. Tro n Trong UN I ờ ng là : ậ t sự muốn c ung cấp t h ế gọi là hệ t c h đặt t ên, c h tổ chức t h Ậ P TIN đ ối t ượng p h kết thúc t ậ đó. h au, đa số c á tamhghau v ư baitap2 … t hường và c g phân biệt . được phâ n n g MS-DO S I X có thể c ó xóa. Tập t i h ư mục, mà t hống quản c ách truy x u h ư mục, cá c p hải có một ậ p tin vẫn t ồ á c hệ điều h v .v…, thư ờ … , c hữ hoa. V í . n cách bởi d S tên t ập ti n ó nhiều ph â i n được qu ả trong nhiề u lý tập tin. B u ất, cách s ử c đặc tính v à t ên. Khi ti ế ồ n tại và có h ành cho p h ờ ng thường t í dụ : UNI X d ấu ‘.’ mà p h n có từ 1 đế n â n cách như ả n lý u hệ B ao ử à ế n thể h ép t hì X h ần n 8 .bak, .b a Trên th ự dịch C c Cấu t r Gồm 3 l Dãy tu ầ DOS và Dãy c á Cấu tr ú một trư ờ Kiểu t Nếu hệ đ tin đó. C tập tin t h Tập ti n Thư m ụ Tập ti n tự như m Tập ti n Tập ti n Tập tin có thể k h một edi t cũng dễ Tập tin n phân gồ m đúng. V gồm nă m byte nh ậ a s, .bin, .c, . ự c tế phần m c hỉ nhận bi ế r úc của tậ p l oại : ầ n tự các b y UNIX sử d á c record c ó ú c cây : gồ m ờ ng khóa g i t ập tin : đ iều hành n C ác hệ điều h ường, thư n thường : l à ụ c : là nhữ n n có ký tự đ ặ m àn hình, m n khối : dùn g n thường đ ư văn bản c h h ác nhau. Ư t or thông t h dàng làm đ n hị phân : m dãy các b í dụ một m ộ m thành ph ầ ậ n diện cho . dat, .doc, . f m ở rộng có ế t các tập ti n p tin : y te không c d ụng loại n à ó chiều dài c m cây của n i úp cho việ c n hận biết đ ư hành hỗ tr ợ mục, tập ti n à t ập tin te x n g tập tin h ệ ặ c biệ t : liê n m áy in, mạ n g để truy x u ư ợc chia là m h ứa các dòn Ư u điểm củ a h ường.Đa s ố đ ầu vào và đ có cấu trú c b yte , nhưn g ộ t tập tin n h ầ n : header , biết đó là t f tn, .hlp, .li b hữu ích tr o n có phần m c ấu trúc : h ệ à y. c ố định. n hững reco r c t ìm kiếm n ư ợc loại tập ợ cho nhiề u n có ký tự đ x t hay tập ti ệ thống dù n n quan đến n g. u ất t r ên thi ế m hai loại l à g văn bản c a kiểu tập t i ố các chươ n đ ầu ra cho c c khác tập t i g hệ điều h h ị phân thi h , text, data, t ập tin thi h à b , .obj, .pa s o ng một số t m ở rộng là . ệ điều hành r d, không c ầ n hanh hơn. tin, nó có t u loại tập ti n đ ặc biệt, tậ p n nhị phân n g để lưu gi nhập xuất t ế t bị đĩa. à t ập tin vă n c uối dòng c i n này là n ó n g t r ình dù n c ơ chế pip e i n văn bản. ành chỉ th ự h ành được relocation b à nh. Sau đ ó s , .tex, .txt. tr ường hợp , C không biế t ầ n thiết có c t hể thao tá c n khác nha u p tin khối. chứa thôn g ữ cấu trúc c t hông qua c n bản và tậ p ó ký hiệu e ó có thể hiể n n g t ập tin v ă e line. Mặc dù về ự c thi tập ti n của UNIX. b its, symb o ó là 16 bit c , ví dụ như t nội dung c c ùng độ dà i c một cách h u bao gồm c g tin của ng ư c ủa hệ thố n c ác thiết bị p tin nhị ph â nter. Mỗi d n thị, in ha y ă n bản để n mặt kỹ th u n đó nếu nó Thường t h o l table. He a c ho biết kíc h có những t r c ủa tập tin: M i , mỗi reco r h ợp lý t r ên c ác kiểu nh ư ư ời sử dụn g n g tập tin. nhập xuất t â n. d òng có độ d y soạn thảo n hập xuất, n u ật , tập tin n có cấu trú c h ường nó b a a der bắt đầ u h thước cá c r ình M S- r d có t ập ư : g . t uần d ài với n ó n hị c a o u bởi c thành p h text của symbol đ Một ví d chưa đư và kích t Truy x Tập tin l bộ nhớ c một ph ư cách tru y Kiểu tr u trong tậ p tin theo h ần của tập tập tin. Nó đ ược dùng d ụ khác là t ậ ợc liên kết. t hước… x uất tập ti n l ưu trữ các c ủa máy tí n ư ơng pháp t r y xuất. u y xuất tập t p tin theo t h cách này. H tin, địa chỉ được nạp v để debug. ậ p tin nhị p Bao gồm m n : thông tin. K n h. Có nhiề u r uy xuất, m t in đơn giả n h ứ tự từ đầ u H ai thao tá c bắt đầu th ự v ào bộ nhớ p hân kiểu a r m ột header K hi t ập tin đ u cách để t r m ột số hệ th ố n nhất là tr u u . Các t r ình c chủ yếu tr ê ự c hiện và m và định vị l r chive. Nó c cho biết t ê n đ ược sử dụ n r uy xuất ch ú ố ng khác, n u y xuất tuầ n soạn thảo h ê n t ập tin l à m ột số bit c l ại bởi nhữ n c hứa các th ư n , ngày t ạo , n g, các thô n ú ng. Một s ố n hư IBM c h n tự . Tiến t r h ay t r ình b i à đọc và gh i c ờ. Sau hea d n g bit relo c ư viện đã đ , người sở h n g tin này đ ố hệ thống c h ẳng hạn c h r ình đọc tấ t i ên dịch cũ n i . Thao tác d er là dữ li ệ c ation. Bản g đ ược dịch n h h ữu, mã bả o đ ược đưa v à c ung cấp c h h o phép nhi ề t cả các byt n g truy xuấ đọc sẽ đọc ệ u và g h ưng o vệ, à o h ỉ ề u e t tập một mẫu tin như vậy cho phé p Truy xu ấ dụng. T r xuất th ứ biệt gọi tự từ vị t Một kiể u có kích t cần the o ngẫu nh i trường h hạn. Ng o theo chỉ Thuộ c Ngoài t ê thuộc tí n Các thu ộ tiếp theo t r . Tập tin c ó p di chuyể n ấ t kiểu này r uy xuất tu ầ ứ nhất thao t là SEEK c u t rí bắt đầu. u truy xuất t hước bằng o thứ tự. Ki ể i ên bất kỳ k h ợp phải tr u o ài ra còn c mục c tính tập t i ê n và dữ liệ n h. ộ c tính thô n Tên t h Bảo vệ Mật kh ẩ Người t Người s ê n t ập tin v ó thể tự kh ở n con trỏ tậ p thuận lợi c ầ n tự cần t h t ác đọc bắt u ng cấp vị t khác là tru y nhau, nó c h ể u truy xuấ t k hối dữ liệ u u y xuất mộ t c ó một số c á i n : u , hệ điều h n g dụng tro n h uộc tính ẩ u t ạo s ở hữu v à tự động t ă ở i động lại t ừ p tin đi tới h ho các loại h iết cho nhi ề đầu ở vị trí t rí hiện thờ i y xuất trực h o phép ch ư t này dựa t r u nào của t ậ t khối lượn g á ch truy xu h ành cung c n g một số h Ai có th ể Mật khẩ u Id của n g Người s ở ă ng con trỏ ừ vị trí đầu h oặc đi lui n băng từ v à ề u ứng dụn đầu tập ti n i làm vị trí b tiếp. Một t ậ ư ơng t r ình r ên mô hìn h ậ p tin. Truy g thông tin l ất khác dự c ấp thêm m h ệ thống tậ p Ý ể truy xuất đ u cần thiết đ g ười tạo tậ p ở hữu hiện t tập tin. T h tiên và tro n n mẫu tin. à cũng là cá c g. Có hai c á n , cách thứ h b ắt đầu. Sa u ậ p tin có c ấ đọc hoặc g h h của đĩa. Đ xuất trực t i l ớn như tro n t r ên kiểu tr u m ột số thôn g p tin : Ý nghĩa đ ược và bằ n đ ể truy xuấ t p tin t ại h ao tác ghi c n g một số h c h truy xu ấ á ch truy x u h ai có một t u đó tập ti n ấ u trúc là c á h i nhanh c h Đ ĩa cho phé p i ếp được s ử n g cơ sở d ữ u y xuất nà y g tin cho tậ p n g cách nà o t tập tin c ũng t ương h ệ thống tậ p ấ t khá thôn g u ất. Cách tr u t hao tác đặ c n được đọc t á c mẫu tin l o h óng mà k h p truy xuất ử dụng tron g ữ liệu chẳn g y như truy x p tin gọi là o t ự p tin g u y c t uần o gic h ông g g x uất T h H Ệ T H Chỉ đọ c Aån Hệ thố n Lưu tr ữ ASCII/ b Truy x u nhiên Temp Khóa Độ dài c Vị trí k h Giờ tạo Thời gi a cập cu ố Thời gi a đổi cuố i Kích th ư thời Kích th ư h ư mục : H ỐNG T H c n g ữ b inary u ất ngẫu c ủa record h óa a n truy ố i cùng a n thay i cùng ư ớc hiện ư ớc tối đa. Hình 8.3 M H Ư MỤC T H 0 là đọc g 0 là bình kê 0 là bình 0 đã đuợ c 0 là tập t i 0 truy x u 0 là bình thúc 0 là khô n Số byte t Offset c ủ Ngày và Ngày và Ngày và Số byte c Số byte t M ột số thu ộ H EO CẤP B g hi, 1 là ch ỉ thường, 1 l thường, 1 l c backup, 1 i n văn bản, u ất tuần tự, thường, 1 l n g khóa, kh t rong một r e ủ a khóa tro n giờ tạo tập giờ truy x u giờ thay đ ổ c ủa tập tin t ối đa của t ậ ộ c tính thô n B ẬC : ỉ đọc l à không hi l à tập tin h ệ 1 cần backu p 1 là tập ti n 1 là truy x u l à bị xóa k h ác 0 là khó a e cord n g mỗi rec o tin u ất tập tin g ầ ổ i tập tin g ầ ậ p tin n g dụng củ a ển thị khi l i ệ thống p n nhị phân u ất ngẫu nh i h i tiến t r ình a o rd ầ n nhấ t ầ n nhấ t a tập tin i ệt i ên kết Một thư mục thường thường chứa một số entry, mỗi entry cho một tập tin. Mỗi entry chứa tên tập tin, thuộc tính và địa chỉ trên đĩa lưu dữ liệu hoặc một entry chỉ chứa tên tập tin và một con trỏ, trỏ tới một cấu trúc, trên đó có thuộc tính và vị trí lưu trữ của tập tin. Khi một tập tin được mở, hệ điều hành tìm trên thư mụ c của nó cho tới khi tìm thấy tên của tập tin được mở. Sau đó nó sẽ xác định thuộc tính cũng như địa chỉ lưu trữ trên đĩa và đưa vào một bảng trong bộ nhớ. Những truy xuất sau đó thực hiện trong bộ nhớ chính. Số lượng thư mục trên mỗi hệ thống là khác nhau. Thiết kế đơn giản nhất là hệ thống chỉ có thư mục đơn(còn gọ i là thư mục một cấp), chứa tất cả các tập tin của tất cả người dùng, cách này dễ tổ chức và khai thác nhưng cũng dễ gây ra khó khăn khi có nhiều người sử dụng vì sẽ có nhiều tập tin trùng tên. Ngay cả trong trường hợp chỉ có một người sử dụng, nếu có nhiều tập tin thì việc đặt tên cho một tập tin mới không trùng lắp là một vấn đề khó. Cách thứ hai là có mộ t thư mục gốc và trong đó có nhiều thư mục con, trong mỗi thư mục con chứa tập tin của người sử dụng (còn gọi là thư mục hai cấp), cách này tránh được trường hợp xung đột tên nhưng cũng còn khó khăn với người dùng có nhiều tập tin. Người sử dụng luôn muốn nhóm các ứng dụng lại một cách logic. Từ đó, hệ thống thư mục theo cấp bậc (còn gọi là cây th ư mục) được hình thành với mô hình một thư mục có thể chứa tập tin hoặc một thư mục con và cứ tiếp tục như vậy hình thành cây thư mục như trong các hệ điều hành DOS, Windows, v. v Ngoài ra, trong một số hệ điều hành nhiều người dùng, hệ thống còn xây dựng các hình thức khác của cấu trúc thư mục như cấu trúc thư mục theo đồ thị có chu trình và cấu trúc thư mục theo đồ thị tổng quát. Các cấu trúc này cho phép các người dùng trong hệ thống có thể liên kết với nhau thông qua các thư mục chia sẻ. ĐƯỜ N N G DẪN : Khi một hệ thống tập tin được tổ chức thành một cây thư mục, có hai cách để xác định một tên tập tin. Cách thứ nhất là đường dẫn tuyệt đối, mỗi tập tin được gán một đường dẫn từ thư mục gốc đến tập tin. Ví dụ : /usr/ast/mailbox. Dạng thứ hai là đường dẫn tương đối, dạng này có liên quan đến một khái niệm là thư mục hiệ n hành hay thư mục làm việc. Người sử dụng có thể quy định một thư mục là thư mục hiện hành. Khi đó đường dẫn không bắt đầu từ thư mục gốc mà liên quan đến thư mục hiện hành. Ví dụ, nếu thư mục hiện hành là /usr/ast thì tập tin với đường dẫn tuyệt đối /usr/ast/mailbox có thể được dùng đơn giản là mailbox. Trong phần lớn hệ thống, mỗi tiế n trình có một thư mục hiện hành riêng, khi một tiến trình thay đổi thư mục làm việc và kết thúc, không có sự thay đổi để lại trên hệ thống tập tin. Nhưng nếu một hàm thư viện thay đổi đường dẫn và sau đó không đổi lại thì sẽ có ảnh hưởng đến tiến trình. Hầu hết các hệ điều hành đều hỗ trợ hệ thống thư mục theo cấp bậc vớ i hai entry đặc biệt cho mỗi thư mục là "." và " ". "." chỉ thư mục hiện hành, " " chỉ thư mục cha. II.2 Các chức năng Tập tin Thư mục Tập tin : Tạo : một tập tin được tạo chưa có dữ liệu. Mục tiêu của chức năng này là thông báo cho biết rằng tập tin đã tồn tại và thiết lập một số thuộc tính. Xóa :khi một tập tin không còn cần thiết nữa, nó được xóa để tăng dung lượng đĩa. Một số hệ điều hành tự động xoá tập tin sau một khoảng thời gian n ngày. Mở : trước khi sử dụng một tập tin, tiến trình phải mở nó. Mục tiêu của mở là cho phép hệ thống thiết lập một số thuộc tính và địa chỉ đĩa trong bộ nhớ để tăng tốc độ truy xuất. Đóng : khi chấm dứt truy xuất, thuộc tính và địa chỉ trên đĩa không cần dùng nữa, tập tin được đóng lại để giải phóng vùng nhớ. Một số hệ thống h ạn chế tối đa số tập tin mở trong một tiến trình. Đọc : đọc dữ liệu từ tập tin tại vị trí hiện thời của đầu đọc, nơi gọi sẽ cho biết cần bao nhiêu dữ liệu và vị trí của buffer lưu trữ nó. Ghi : ghi dữ liệu lên tập tin từ vị trí hiện thời của đầu đọc. Nếu là cuối tập tin,kích thước tậ p tin sẽ tăng lên, nếu đang ở giữa tập tin, dữ liệu sẽ bị ghi chồng lên. Thêm : gần giống như WRITE nhưng dữ liệu luôn được ghi vào cuối tập tin. Tìm :dùng để truy xuất tập tin ngẫu nhiên. Khi xuất hiện lời gọi hệ thống, vị trí con trỏ đang ở vị trí hiện hành được di chuyển tới vị trí cần thiết. Sau đó dữ liệu sẽ được đọc ghi tại vị trí này. Lấy thuộc tính :lấy thuộc tính của tập tin cho tiến trình Thiế t lập thuộc tính :thay đổi thuộc tính của tập tin sau một thời gian sử dụng. Đổi tên :thay đổi tên của tập tin đã tồn tại. Thư mục : Tạo : một thư mục được tạo, nó rỗng, ngoại trừ "." và " " được đặt tự động bởi hệ thống. Xóa :xoá một thư mục, chỉ có thư mục rỗng mới bị xóa, tư mục ch ứa "." và " " coi như là thư mục rỗng. Mở thư mục :thư mục có thể được đọc. Ví dụ để liệt kê tất cả tập tin trong một thư mục, chương trình liệt kê mở thư mục và đọc ra tên của tất cả tập tin chứa trong đó. Trước khi thư mục được đọc, nó phải được mở ra trước. Đóng thư mục :khi một thư mục đã được đọc xong, phải đóng thư mục để giải phóng vùng nhớ. Đọc thư mục :Lệnh này trả về entry tiếp theo trong thư mục đã mở. Thông thường có thể đọc thư mục bằng lời gọi hệ thống READ, lệnh đọc thư mục luôn luôn trả về một entry dưới dạng chuẩn . Đổi tên :cũng như tập tin, thư mục c ũng có thể được đổi tên. Liên kết :kỹ thuật này cho phép một tập tin có thể xuất hiện trong nhiều thư mục khác nhau. Khi có yêu cầu, một liên kết sẽ được tạo giữa tập tin và một đường dẫn được cung cấp. Bỏ liên kết :Nếu tập tin chỉ còn liên kết với một thư mục, nó sẽ bị loại bỏ hoàn toàn khỏi hệ thống, nếu nhiề u thì nó bị giảm chỉ số liên kết. Câu hỏi kiểm tra kiến thức [...]...1 Tập tin là gì ? Thư mục là gì ? Tại sao phải quản lý tập tin và thư mục ? 2 Tập tin có những đặc tính gì ? Những đặc tính nào là quan trọng ? Tại sao ? 3 Nêu các chức năng của tập tin và thư mục   . quản lý tập tin thông qua các nội dung như sau: Các khái niệm cơ bản Mô hình tổ chức và quản lý các tập tin Bài học này giúp chúng ta hiểu được tập tin là gì, cách thức tổ chức và quản lý tập. nhớ ngoài. I.2 Tập tin và thư mục 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. c á Cấu tr ú một trư ờ Kiểu t Nếu hệ đ tin đó. C tập tin t h Tập ti n Thư m ụ Tập ti n tự như m Tập ti n Tập ti n Tập tin có thể k h một edi t cũng dễ Tập tin n phân gồ m đúng. V gồm nă m byte