Nghiên cứu tìm hiểu về hệ thống bảo vệ trong HĐH LINUX

ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI - - KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN Đề tài: Nghiên cứu tìm hiểu hệ thống bảo vệ HĐH LINUX Môn: NGUYÊN LÝ HỆ ĐIỀU HÀNH Giáo viên: Ths Nguyễn Tuấn Tú Nhóm : 12 Lớp: ĐH Khoa Học Máy Tính 3- K9 Hà Nội, tháng năm 2016 ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI - - KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN Đề tài: Nghiên cứu tìm hiểu hệ thống bảo vệ HĐH LINUX Môn: NGUYÊN LÝ HỆ ĐIỀU HÀNH Giảng viên hướng dẫn: ThS.Nguyễn Tuấn Tú Nhóm thực hiện: NHÓM 12 Lớp: KHMT3_K9 Thành viên: Nguyễn Thị Thanh Nguyễn Đức Nam Doãn Thanh Tùng Trần Quý Long Doãn Văn Long Hà Nội, tháng năm 2016 MỤC LỤC BẢNG PHÂN CÔNG VIỆC CỦA CÁC THÀNH VIÊN Phần I: GIỚI THIỆU Phần II: CÁCH THỨC TỔ CHỨC, CƠ CHẾ BẢO VỆ DỮ LIỆU TRONG LINUX 2.1 Sơ kiến trúc hệ thống file 2.2 Ý nghĩa thư mục hệ thống Linux 2.3 Linux tệp tin quản lý 10 2.4 Ý nghĩa tệp tin etc số thư mục 11 2.5 Hệ thống ghi nhật ký, chế journaling file system (JFS), journaling block device (JBD) 17 2.5.1 Cơ chế JFS (journaling file system) 18 2.5.2 Cơ chế JBD (journaling block device) 19 2.6 Kiểu hệ thống file trợ giúp bằng chế journaling file system 21 2.6.1 Hệ thống file Reiserfs 21 2.6.2 Hệ thống file XFS 22 2.6.3 Hệ thống File JFS 22 2.6.4 Ext3 22 BẢNG PHÂN CÔNG VIỆC CỦA CÁC THÀNH VIÊN NHÓM 12 STT Người phụ trách Công việc thực - Tìm hiểu hệ thống ghi nhật kí, chế Nguyễn Thị Thanh - journaling file system (JFS), journaling block device (JBD) Lên kế hoạch cho nhóm.(học, nghiên cứu, ) - Tìm hiểu kiểu hệ thống file Reiserfs hệ Nguyễn Đức Nam - thống file XFS Thu thập thêm( bổ xung) tài liệu cho thành viên nghiên cứu - Tìm hiểu linux tập tin quản lý, ý Doãn Thanh Tùng nghĩa tệp tin etc số thư Trần Quý Long mục Tổng hợp nghiên cứu thành viên - Tìm hiểu sơ kiến trúc hệ thống file ý nghĩa thư mục hệ thống LINUX Doãn Văn Long - Tìm hiểu hệ thống file JFS Ext - Chỉnh sửa lại lần cuối đưa báo cáo thức Phần I:GIỚI THIỆU - Linux hệ điều hành lớn có tên Unix - Unix hệ điều hành thông dụng giới nhiều hệ thống hỗ trợ Hệ điều hành tồn hầu hết kiểu máy tính kể máy tính cá nhân - Linux hệ thống Unix tự hình thành từ đồ án giải trí sinh viên Phần Lan: Linus Torvalds, lấy nguồn cảm hứng từ Minix - Ban đầu hệ điều hành linux phát triển hệ điều hành đa nhiệm cho máy mini máy lớn (mainframe) năm 70 Cho tới phát triển trở thành hệ điều hành phổ dụng toàn giới, với giao diện chưa thân thiện chưa chuẩn hóa hoàn toàn - Hiện nay, Linux làm việc tập đoàn Transmeta tiếp tục phát triển nhân hệ điều hành Linux ( Linux kernel) - Linux hệ điều hành khác hoàn toàn với hệ điều hành khác, dựa vào tối ưu:  Là mã nguồn mở hệ thống, hạt nhân, công cụ lập trình phát triển phân  Hệ thống Linux thiết kế dựa xử lý Intel tận dụng tất chức chúng  Linux hệ điều hành bao gồm hạt nhân, thông dịch lệnh nhiều trình tiện ích - Hạt nhân quản lý tài nguyên vật lý (như xử lý, nhớ, thiết bị ngoại vi) logic (như tiến trình, tập tin…) Hạt nhân tạo thành tự tập hợp thủ tục hàm thiết kế ngôn ngữ C Cấu trúc hạt nhân nguyên khối lớp Người sử dụng thao tác với Linux thông qua thông dịch lệnh Một đặc điểm Linux có nhiều shell khác Phần II: CÁCH THỨC TỔ CHỨC, CƠ CHẾ BẢO VỆ DỮ LIỆU TRONG LINUX Trong môi trường làm việc linux cách thức tổ chức file có đặc tính riêng nắm chức quan trọng hệ điều hành Vì cấu trúc chức thư mục thể rõ nét Ở linux file cấu hình có nội dung theo nhóm, cấu trúc cấp bậc thư mục Tất thư mục nhóm theo cấu trúc gốc "/" Linux có tính kế thừa đặc tính bản từ Unix nên hầu hết mang đặc điểm hệ điều hành tiền nhiệm 2.1 Sơ kiến trúc hệ thống file Trên đĩa từ, hệ thống file coi dãy khối lôgic khối chứa 512B 1024B bội 512B cố định hệ thống file Trong hệ thống file, khối liệu địa hóa cách đánh số liên tiếp, địa chứa byte (32 bit) Cấu trúc và hệ thống file, thư mục linux bao gồm thành phần nhau: - Block 0: Boot block thường chứa mã để nạp hệ điều hành(tương ứng với boot sector MS Dos) - Block 1: Siêu khối (Super block) chứa thông tin liên quan đến trạng thái của hệ thống file (số lượng I-node; Số Disk Block; Điểm bắt đầu của danh sách các khối đĩa trống) - Inode: Tương ứng bảng Fat Ms – Dos , chứa thông tin mô tả về lưu trữ file đĩa và số lượng thông tin khác (chủ sở hữu, quyền truy cập, thời gian truy cập file) Mỗi I – node dài 64 byte, mô tả chính xác một file - Khối dữ liệu ( Data block): Tất cả file và thư mục được lưu trữ tại Siêu khối Siêu khối chứa nhiều thông tin liên quan đến trạng thái hệ thống file Trong siêu khối có trường sau đây: - Kích thước danh sách Inode: định kích cỡ vùng không gian hệ thống file quản lý các Inode - Kích thước hệ thống file Hai kích thước tính theo đơn vị dung lượng nhớ ngoài, danh sách số khối rỗi hệ thống file Chỉ số khối rỗi thường trực siêu khối dùng để đáp ứng nhu cầu phân phối Danh sách số khối rỗi có siêu khối phận tập tất khối rỗi có hệ thống file Chỉ số của khối rỗi, dùng để hỗ trợ việc tìm kiếm tiếp khối rỗi, bắt đầu tìm từ khối có số trở Điều có nghĩa khối có số không lớn số có danh sách khối rỗi thường trực cấp phát cho file Hai tham số tạo thành cặp xác định danh sách Inode rỗi hệ thống file thao tác tạo file mới, xoá file cập nhật thông tin Một danh sách Inode rỗi (thường trực siêu khối) hệ thống file Danh sách chứa số Inode rỗi dùng để phân phối cho file khởi tạo Thông thường, danh sách chứa phận Inode rỗi hệ thống file Các trường khóa (lock) danh sách khối rỗi danh sách Inode rỗi Trong số trường hợp, chẳng hạn hệ thống làm việc thực với đĩa từ để cập nhật danh sách này, hệ thống không cho phép cập nhật tới hai danh sách nói Trong thời gian máy hoạt động, theo giai đoạn, nhân đưa siêu khối lên đĩa biến đổi để phù hợp với liệu hệ thống file Một khái niệm cốt lõi xuất hệ thống file Inode Hình : Ví dụ hình ảnh về một Inode 10 mke2fs mkswap mount rdev rdump rmt restore setfdprm swapoff(8) Swapon(8) sync tune2fs umount thúc chạy chương trình riêng phụ thuộc vào loại hệ thống file Tạo hệ thống file linux mở rộng Thiết lập khu vực trao đổi Linux thiết bị file Được sử dụng để gắn kết hệ thống file Ngược lại umount Truy vấn thiết lập hình ảnh gốc điện thoại, trao đổi điện thoại, kích cỡ ram chế độ video Hiện mã số điện thoại có chứa hệ thống file gốc vào ảnh hạt nhân Tương tự biến Giao thức modul Được sử dụng để khôi phục hệ thống file Ext2 Thiết lập thông số ổ đĩa mềm Được sử dụng để khóa từ phân vùng swap Được sử dụng để kích hoạt từ phân vùng swap Không viết tất khối nhớ cache để tiếp tục ghi lên đĩa Điều chỉnh thông số hệ thống file hệ thống file mở rộng Bỏ gắn kết hệ thống file Bảng 1: Linux tệp tin quản lý 2.4 Ý nghĩa tệp tin etc số thư mục profile /dev/MAKEDEV /etc/aliases /etc/bootptab /etc/crontab /etc/dhcpd.conf /etc/ethers Môi trường hệ thống lớn Và script khởi động chương trình Các thư mục / dev / MAKEDEV tập lệnh viết nhà quản trị hệ thống tạo file thiết bị cục thiết bị kết nối thiết bị cho trình điều khiển Người sử dụng có e-mail phù hợp Các file cấu hình cho trình phục vụ BOOTP daemon Danh sách lệnh thời gian chạy cho deamon cron Các file cấu hình cho trình phục vụ DHCP daemon File RARP lập đồ từ địa phần cứng đến 17 /etc/exports /etc/fdprm /etc/filesystems /etc/fstab /etc/group /etc/groups /etc/gshadow /etc/host.conf /etc/hosts /etc/hostname /etc/inittab /etc/inetd.conf /etc/issue /etc/issue.net /etc/ld.so.conf /etc/lilo.conf /etc/limits địa IP Các file mô tả hệ thống xuất cho dịch vụ NFS Các tham số bảng đĩa mềm Mô tả định dạng khác đĩa mềm Được sử dụng setfdprm Có thể sử dụng để thiết lập hệ thống file có lệnh hệ thống file gắn kết với tuỳ chọn tự động Các nodev tham số xác định cho file hệ thống thực gắn kết hệ thống cục proc, devpts, hệ thống nfs Danh sách hệ thống file gắn kết tự động khởi lệnh mount –a lệnh (trong / etc / rc tương đương file khởi động) Tương tự / etc / passwd, cho nhóm người sử dụng Có thể chứa mật cho phép người sử dụng tham gia nhóm Tổ chức nhóm mật mật quản trị viên nhóm có mật bí mật Xác định tên máy chủ tồn Danh sách tra cứu tên cho máy trạm yêu cầu Cho biết tên máy chủ máy chủ Được sử dụng để hỗ trợ chương trình cũ từ có tên máy chủ lưu trữ lưu giữ file /etc/ sysconfig/network File cấu hình cho init, kiểm soát khởi động chạy theo level, xác định để bắt đầu với script Thiết lập dịch vụ chạy theo chế độ inetd daemon Kết đăng nhập nhanh Mô tả tin nhắn chào mừng Kết cho mạng lưới đăng nhập với phiên Linux File cấu hình cho ld.so, thời gian chạy link File cấu hình cho LILO Giới hạn người sử dụng nguồn tài nguyên hệ thống cài đặt mật 18 /etc/localtime /etc/login.defs /etc/logrotate.conf Liên kết xác định hệ thống múi Debian Tính đăng nhập vào hệ thống với mật Cấu hình sử dụng để quản lý log files Chứa các mô tả nhiều định dạng tệp tin cho file /etc/magic lệnh Các thông tin ngày, tự động sản xuất /etc/motd hành động thành công đăng nhập Một danh sách file hệ thống gắn kết /etc/mtab Thiết lập script khởi động cập nhật lệnh mount /etc/named.conf Được sử dụng cho tên miền máy chủ /etc/networks Danh sách tên địa mạng Nếu file tồn tại, đăng nhập quyền root bị vô hiệu hoá /etc/nologin Thường tạo hệ thống Tắt /etc/nsswitch.conf Tên dịch vụ chuyển đổi file cấu hình /etc/passwd Chứa mật người dùng /etc/printcap File cấu hình cho máy in Tệp tin đăng nhập thực thời gian khởi động Bourne hay /etc/profile,/etc/cshlogin, shell lệnh băng ngôn ngữ C Cho /etc/csh/cshrc phép quản trị hệ thống toàn cầu để thiết lập mặc định cho tất người dùng Describes DARPA Internet protocols available from the TCP/IP subsystem Mô tả DARPA giao thức internet /etc/protocols có từ các giao thức TCP / IP Subsystem Bản đồ giao thức số ID vào tên giao thức Script thư mục script để /etc/rc or /etc/rc.d chạy khởi chạy thay đổi or /etc/rc?.d / cấp độ 19 Chứa file sử dụng để kiểm soát hoạt động cấp độ thông thường link mềm Chứa file để kiểm soát hoạt động cấp Script bắt đầu chữ S dành cho bắt đầu, chữ K tương đương lệnh kill (kết thúc) Init chạy bắt đầu Giải cấu hình tên, xác định địa tên máy chủ tên miền Xác định dùng lệnh an toàn từ quyền root thì phép đăng nhập Danh sách mạng dịch vụ mà hệ thống hỗ trợ File mật hệ thống với phần mềm mở hoá mật cài đặt Di chuyển mật mã hóa từ /etc / passwd đến / etc / shadow mà đọc quyền root Hệ thống với mật bí mật đọc file Danh sách shell đáng tin cậy người dùng có quyền thay đổi thông tin đăng nhập liệt kê tệp Sử dụng quản trị viên để đặt biến môi trường phù hợp với người sử dụng Một danh sách đặc quyền đặc biệt với người sử dụng với lệnh mà sử dụng Tệp tin cấu hình dịch vụ SamBa Được sử dụng để cấu hình tự động /etc/rc.d/rc0.d / /etc/rc.d/rc1.d /etc/rc.d/rc.sysinit /etc/resolv.conf /etc/securetty /etc/services /etc/shadow /etc/shadow.group /etc/shells /etc/skel/.profile /etc/sudoers /etc/smb.conf /etc/sysconfig/amd 20 /etc/sysconfig/clock /etc/sysconfig/i18n / /etc/sysconfig/init /etc/sysconfig/keyboard /etc/sysconfig/mouse /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfginterface gắn kết daemon Được sử dụng để cấu hình hệ thống đồng hồ số thông số khác đồng hồ Điều khiển hệ thống cài đặt font chữ Dùng để thiết lập số đặc điểm Terminal biến môi trường Được sử dụng để cấu hình bàn phím Được sử dụng cấu hình chuột Định nghĩa giao diện mạng Được sử dụng để cấu hình card mạng pcmcia Cài đặt sách định tuyến /etc/sysconfig/pcmcia /etc/sysconfig//routed /etc/sysconfig/ static-routes Cấu hình định tuyến tĩnh mạng Được sử dụng để cấu hình thiết bị lưu băng từ Các file cấu hình X server File cấu hình cho các daemon syslog Các lệnh có khả với sở liệu Xem terminfo, termcap, curs_termcap, man pages Chi tiết cho lệnh I/O Hạn chế người sử dụng Người sử dụng sử dụng bí danh, chỉnh sửa đường dẫn chức Người sử dụng công cụ môi trường khởi động chương trình Thực đăng xuất hệ thống người dùng Ngăn không cho kiểm tra email, in ấn lần đăng nhập vào thời gian cuối cùng, thông báo ngày người sử dụng đăng nhập /etc/sysconfig/tape /etc/X11/XF86Config/ /etc/syslog.conf /etc/termcap /etc/terminfo /etc/usertty $HOME/.bashrc $HOME/.bash_profile $HOME/.bash_logout $HOME/.hushlogin 21 $HOME/.inputrc $HOME/Xrootenv.0 /proc/cpuinfo Chứa khoá chốt bit Đó có mạng môi trường thông tin Thông tin vi xử lý Danh sách thiết bị cấu hình hoạt động của hạt nhân Dma các kênh truyền hình sử dụng Các file sử dụng để cấu hình hệ thống file /etc/filesystem không tồn Danh sách cổng I/O sử dụng vào lúc Hệ thống ngắt sử dụng số lần sử dụng Hình ảnh nhớ vật lý hệ thống Thông báo xuất từ hạt nhân chuyển đến Syslog Bảng biểu tượng cho hạt nhân Các tải trung bình hệ thống Thông tin sử dụng nhớ, thể chất vùng trao đổi Module hạt nhân tải Chứa thông tin hệ thống file gắn kết tương tự /etc/mtab Chứa thông tin tình trạng mạng giao thức Các ký hiệu quá trình liên kết với các thư mục chương trình, giống /proc Khi hai trình xem xét proc, thì chúng nhận liên kết khác Thống kê số lượng trang lỗi từ hệ thống khởi động /proc/devices /proc/dma /proc/filesystems /proc/ioports /proc/interrupts /proc/kcore /proc/kmsg /proc/ksyms /proc/loadavg /proc/meminfo /proc/modules /proc/mounts /proc/net /proc/self /proc/stat 22 /proc/uptime /proc/version Thời gian hệ thống đăng Phiên hạt nhân Định nghĩa FVWM-M4 Mạng chứa Xwindows, thông tin khác cài đặt Dữ liệu múi lưu trữ hệ thống Debian Thông báo thông tin đăng nhập cuối Thông tin người sử dụng đăng nhậptheo nhị phân, lần cuối sử dụng thông tin Chứa thông tin người dùng đăng nhập lệnh sử dụng file Được sử dụng máy chủ tên miền Các file sử dụng máy chủ tên miền Lưu trữ thông tin việc đăng nhập không thành công File trước tiên phải tạo kích hoạt Bản ghi chứa thông tin thời gian, qua thực lần đăng nhập vào hệ thống Làm việc với lastlog /tmp/fvwmrca01339 / /usr/lib/zoneinfo /var/log/lastlog /var/log/wtmp /var/run/utmp /var/named/root.hints /var/named/* /var/log/btmp /var/log/lastlog 2.5 Hệ thống ghi nhật ký, chế journaling file system (JFS), journaling block device (JBD) Khi hệ điều hành bị tắt đột ngột (mất điện, lỗi phần mềm, vv ), hệ thống file xuất lỗi file ghi dở, địa chưa cập nhật,… Nếu hệ thống file dùng không thuộc loại hệ thống file nhật ký (ext2,…), khởi động lại, hệ điều hành phát lần tắt bị lỗi (unclean shutdown) trước tự động dùng phần mềm fsck (file system check) để soát sửa lỗi Nhật ký file riêng ghi lại 23 thay đổi hệ thống file vào vùng đệm (thay vì ghi thẳng vào hệ thống file ổ cứng) Sau khoảng thời gian định trước, thay đổi thực thức vào hệ thống file Nếu khoảng thời gian đó, hệ thống bị tắt đột ngột, file nhật ký dùng để khôi phục lại thông tin chưa lưu tránh làm hỏng metadata hệ thống file (Metadata hệ thống gồm thông tin cấu trúc liệu ổ cứng: ngày tạo, xoá file thư mục, tăng giảm dung lượng file, chủ nhân file, ) Tóm lại, hệ thống file nhật ký hệ thống file tự chữa lỗi cách dùng file nhật ký lưu lại thay đổi trước thay đổi thực thật vào hệ thống file Hình : Sơ đồ hệ thống file nhật ký (Các hệ Linux tại, sau khoảng 25-30 lần mount partition, thường số lần khởi động hệ thống, tự động thực kiểm tra hệ thống file partition mount Do vậy, thấy hệ thống khởi động lâu thường lệ) Hệ thống file ext2 Hệ thống file Linux có tên Ext2, cải tiến từ hệ thống file ban đầu Linux Ext thừa hưởng từ Minix Hệ thống file Minix có dung lượng tối đa 64MB tên file 14 ký tự Ext2 hỗ trợ 4TB, tên file 255 ký tự 24 Kiến trúc Ext2 dùng cấu trúc liệu gọi nút định dạng (Inode) để tham chiếu định vị file liệu tương ứng Bảng Inode chứa thông tin gồm loại file, kích thước, quyền truy cập, trỏ đến khối liệu liên quan thuộc tính khác Hệ thống file tổ chức đĩa thành nhóm khối, chứa thông tin Inode khối liệu tương ứng Nhân Linux dùng lớp hệ thống file ảo (Virtual File System viết tắt là VFS) để tương tác với hệ thống file thực tác vụ xuất nhập đĩa Điều mang lại cho Linux khả hỗ trợ nhiều hệ thống file khác DOS, FAT16, FAT32… Hình : Hình ảnh thể hiện vị trí VFS 2.5.1 Cơ chế JFS (journaling file system) Khi khởi động hệ điều hành luôn dùng chương trình để kiểm tra tính toàn vẹn hệ thống file, trình fsck Nếu phát hệ thống file có dấu hiệu bất thường chưa unmount, nguyên nhân điện hệ thống bị treo đột ngột chạy, lúc fsck quét lại toàn hệ thống file để cố gắng khôi phục lại liệu Quá trình kiểm tra khôi phục lại liệu (nếu có) nhanh hay chậm phụ thuộc vào dung lượng ổ cứng, với hệ thống có 25 dung lượng lưu trữ lớn (từ hàng chục đến hàng trăm gigabyte) phải hàng để quét lại toàn hệ thống ổ cứng Nếu hệ thống file có khả ghi lại (log) hoạt động mà hệ điều hành thao tác liệu hệ thống xác định file bị cố mà không cần phải quét lại toàn hệ thống file, giúp trình phục hồi liệu trở nên tin cậy nhanh chóng Hệ thống file gọi Journaling File System Cách thức Journaling File System - Ghi nhận các lần cập nhật file system thành các thao tác (transaction) - Mọi transaction đều phải được ghi nhận log file - Một transaction được coi là hoàn tất (commit)  đã được ghi nhận đầy đủ log file (lúc này file system có thể chưa được cập nhật) - Khi file system được cập nhật với đầy đủ mọi tác vụ transaction thì transaction được xóa log file - Nếu file system bị hỏng thì hệ điều hành dựa vào các transaction log file để sửa chữa và khôi phục 2.5.2 Cơ chế JBD (journaling block device) Journaling Block Device (Thiết bị ngăn chặn ghi nhật ký) JBD cung cấp phần đệm (pad) hỗn tạp để cung cấp nguyên tử vận hành Do đó, hệ thống kiểm soát thiết bị được ngăn chặn tận dụng JBD ngăn chặn một thiết bị khác để trì cố định JBD thể API để sử dụng ứng dụng Một Journal nhật ký mà quản lý cập nhật ngăn chặn bên thiết bị Đầu tiên cập nhật lưu trữ Journal sau ánh xạ tới vị trí thực chúng đĩa Journal sử dụng lại vùng journal đầy 26 Một handle là sự thể cập nhật một nguyên tử Toàn bộ thay đổi/ghi mà thực tự động thực tham chiếu tới handle Để đạt hiệu suất tốt hơn, JBD bó handle lại với thành giao dịch thực giao dịch cho Journal JBD đảm bảo giao dịch nguyên tử tự nhiên Tuy nhiên, handles một thành phần nhỏ giao dịch đảm bảo trở thành nguyên tử Thuộc tính quan trọng giao dịch trạng thái Khi giao dịch uỷ nhiệm, tuân theo vòng đời trạng thái sau: - Hoạt động: giao dịch làm việc chấp nhận handles Trong hệ thống có giao dịch có trạng thái hoạt động - Bị khoá: Giao dịch không chấp nhận handles handles tồn không thực Một tất handles tồn thực hiện, giao dịch chuyển sang trạng thái - Trung hoà: Tất handles giao dịch thực Giao dịch ghi lại vào journal - Ủy nhiệm: Toàn nhật ký giao dịch ghi vào Journal Giao dịch ghi lại ngăn chặn được ủy nhiệm nhật ký phiên giao dịch Journal hoàn tất - Kết thúc: Giao dịch ghi lại hoàn toàn cho Journal Nó phải trì ngăn chặn cập nhật vào vị trí thật đĩa Ủy nhiệm giao dịch kiểm tra điểm Một phiên giao dịch hoạt động ghi lại vào vùng Journal sau giai đoạn Do đó, giao dịch nhớ họat động đĩa Việc làm trung hoà giao dịch cho Journal đánh dấu giao dịch cụ thể chúng hoàn thành tiến trình gọi uỷ nhiệm giao dịch Journal có vùng giới hạn kiểm 27 soát cần sử dụng lại vùng Cũng giao dịch ủy nhiệm, có ngăn chặn của ghi lại đĩa, chúng không tiếp tục phải giữ Journal Sau đó, kiểm tra điểm (Checkpointing) tiến trình trung hoà phiên giao dịch kết thúc lấy lại khoảng trống tương ứng journal Triển khai Lớp JBD thực ghi nhật ký liệu meta, liệu mà đơn giản ghi vào đĩa mà không ghi nhật ký Nhưng điều không làm dừng ứng dụng ghi nhật ký liệu, đó, thể JBD liệu meta Hình : Cơ chế JBD hình ảnh Linux kernel phiên 2.6.0 2.6 Kiểu hệ thống file trợ giúp bằng chế journaling file system Với hình thành phát triển hệ điều hành Linux, có nhiều cách việc chọn lựa hệ thống file (file system) cho loại ứng dụng Các hệ thống file tiên tiến sử dụng Linux Ext3, Reiserfs, XFS, JFS có tính tin cậy cao có khả ghi nhớ trình thao tác liệu (journaling) 2.6.1 Hệ thống file Reiserfs Ý tưởng việc xây dựng hệ thống file Reiserfs xuất phát từ yêu cầu tối ưu việc lưu trữ file nhỏ tăng tốc độ truy cập đến file Reiserfs sử dụng phương pháp “B * Trees” phát triển lên từ “B + 28 Trees” để tổ chức liệu, theo thư mục chứa đến 100.000 thư mục đặc biệt cấp phát động Inode: đối tượng chứa hệ thống file đánh dấu số nhất; hệ thống file khác thực cấp phát Inode tĩnh Ngoài ra, Reiserfs không cấp phát cố định dung lượng theo khối 1KB 4KB hệ thống file khác thường làm mà cấp xác kích thước khối lưu trữ cần thiết, nhờ tối ưu dung lượng lưu trữ file có kích thước nhỏ Tóm lại, chọn Reiserfs để lưu trữ truy cập file nhỏ tối ưu, với tốc độ truy cập file tăng từ 8-15 lần dung lượng tiết kiệm khoảng 5% so với hệ thống ext2 với loại file có kích thước KB Thực tế, việc áp dụng hệ thống file Reiserfs squid proxy server chạy Linux làm cho việc truy cập internet cải thiện đáng kể squid truy cập files nhỏ (*.html, *.gif, *.class ) cache với tốc độ cao 2.6.2 Hệ thống file XFS Để khắc phục hạn chế hệ thống file hành về kích thước số lượng partition, thư mục file Ngày XFS sẵn sàng để sử dụng Linux với tính vụ mạnh mẽ ứng dụng hệ thống có tính chuyên nghiệp cao XFS hệ thống file 64 bit, quản lý file có kích thước 264 - byte = Exabyte (do sử dụng số nguyên có dấu nên bit dùng để biểu thị dấu), có kèm theo công cụ Volume Manager cho phép quản lý lên tới 128 Volume, Volume ghép lên tới 100 partition đĩa cứng vật lý, hỗ trợ chức Journaling liệu Một đặc tính quan trọng XFS khả bảo đảm tốc độ truy cập liệu cho ứng dụng (Guaranteed Rate I/O), cho phép ứng dụng trì tốc độ truy xuất liệu đĩa 2.6.3 Hệ thống File JFS Được phát triển IBM, JFS hệ thống file 64 bit, xây dựng cho internet file server với đặc điểm thời gian khởi động máy nhanh, dung 29 lượng chứa liệu cao JFS hỗ trợ journaling cho liệu, dựa phương pháp thường sử dụng hệ sở liệu, ghi lại trình thao tác thay đổi file (transaction) Trong trường hợp có cố xảy hệ thống cần cho khôi phục lại transaction trước mà không cần phải đọc lại hết journal log, giúp cho trình phục hồi nhanh JFS hỗ trợ tính Logical Volumes cho phép nối partition vật lý thành partition logic với dung lượng cao 2.6.4 Ext3 (Ext3 = Ext2 + journaling file system) Được xây dựng dựa sở hệ thống file chuẩn ext2 mà Linux sử dụng, ext3 đưa vào thêm chức vô quan trọng, journaling file system, giúp thao tác liệu an toàn Ext3 sử dụng chế JBD (Journaling Block Device) để bảo vệ thông tin thao tác liệu đánh giá tin cậy so với hệ thống thực journaling mục liệu (journaling of meta-data only) Reiserfs, XFS hay JFS Với cách bảo vệ hai lần hiệu suất ghi liệu có phần chậm ext2, vài trường hợp, nhờ thông tin journal log mà đầu từ ổ cứng di chuyển hợp lý hơn, nên tốc độ thao tác liệu nhanh Đối với ứng dụng ưu tiên cho độ tin cậy liệu tốc độ ghi đơn ext3 lựa chọn thích hợp Với mode data=writeback, trình khởi động nhanh, liệu ghi vào đĩa sau ghi xong thông tin journal log (write back), với mode xảy tình trạng liệu bị hư cố xảy sau ghi journal log mà chưa kịp ghi vào đĩa, bù lại tốc độ thao tác file nhanh vài trường hợp Với chế độ data = ordered, liệu ghi lên đĩa trước đến journal log, cho phép luôn bảo đảm tính toàn vẹn liệu tình chế độ mặc định ext3 Với chế độ data=journal việc bảo vệ thực hai: liệu journal log; thông tin ghi chi tiết nhiều giúp cải thiện tốc độ truy cập liệu nhờ tối ưu hóa việc di chuyển đầu từ, hoạt hoạt động tốt với kiểu liệu database liệu dùng chung mạng (NFS) 30 Tuy nhiên phải đọc lại nhiều loại thông tin journal log nên thời gian khởi động lại máy chậm so với hai chế độ chút Vì chất cấu trúc ext3 xây dựng hoàn toàn dựa sở ext2 nên ta chuyển đổi dễ dàng liệu tồn hệ thống ext2 sang ext3 mà liệu không bị ảnh hưởng thực tương đối dễ dàng, đơn giản 31 ... 2.1 Sơ kiến trúc hệ thống file Trên đĩa từ, hệ thống file coi dãy khối lôgic khối chứa 512B 1024B bội 512B cố định hệ thống file Trong hệ thống file, khối liệu địa hóa cách đánh số liên tiếp,... File JFS 22 2.6.4 Ext3 22 BẢNG PHÂN CÔNG VIỆC CỦA CÁC THÀNH VIÊN NHÓM 12 STT Người phụ trách Công việc thực - Tìm hiểu hệ thống ghi nhật kí, chế Nguyễn Thị Thanh - journaling... LINUX Môn: NGUYÊN LÝ HỆ ĐIỀU HÀNH Giảng viên hướng dẫn: ThS.Nguyễn Tuấn Tú Nhóm thực hiện: NHÓM 12 Lớp: KHMT3_K9 Thành viên: Nguyễn Thị Thanh Nguyễn Đức Nam Doãn Thanh Tùng Trần Quý Long Doãn