Giáo trình hướng dẫn phân tích chuyển địa chỉ trong kỹ thuật table indecator kết hợp paging p8

Tham khảo tài liệu ''giáo trình hướng dẫn phân tích chuyển địa chỉ trong kỹ thuật table indecator kết hợp paging p8'', công nghệ thông tin, quản trị mạng phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả

y o c u -tr a c k c hành phải kiểm soát chặt chẽ trường hợp Để tránh tượng hệ điều hành phải tạo chế thích hợp để loại trừ lẫn thao tác đọc/ghi file file đồng thời Để thực loại trừ lẫn hệ điều hành đưa thêm hai trường vào entry bảng danh mục người sử dụng: Trường thứ nhất, Bítghi, = có tiến trình ghi vào file, = khơng có tiến trình ghi vào file Trường thứ hai, Bộ đếm, = Theo tiến trình mở file để đọc Bít ghi = 0, mở file để ghi Bít ghi = Bộ đếm = Như vậy, sau chấp nhận yêu cầu mở file để ghi từ tiến trình hệ điều hành phải gán Bít ghi = 1, sau chấp nhận yêu cầu mở file để đọc từ tiến trình hệ điều hành phải tăng Bộ đếm lên đơn vị, Bộ đếm = đếm + Khi tiến trình đọc file đóng file Bộ đếm = đếm + 1, tiến trình ghi file đóng file Bít ghi gán = Rõ ràng kỹ thuật dẫn đến lỗi hệ thống khơng giám sát tốt việc thay đổi giá trị trường Bítghi Bộ đếm, điều thấy chương Quản lý tiến trình tài liệu IV.1.6 Hiệu suất hệ thống file Như biết, tốc độ truy xuất liệu đĩa chậm nhiều so với tốc độ truy xuất liệu nhớ, tốc độ truy xuất liệu đĩa tính đơn vị milliseconds, tốc độ truy xuất liệu nhớ tính đơn vị nanoseconds Do đó, để tạo đồng việc trao đổi liệu nhớ đĩa, tăng tốc độ truy xuất liệu nhớ, hệ điều hành phải thiết kế hệ thống file cho tốc độ đọc liệu nhanh giảm số lần truy cập đĩa truy xuất file xuống mức thấp Một kỹ thuật hệ điều hành sử dụng tạo block cache buffer cache Trong ngữ cảnh này, cache tập block logic đĩa, tạo giữ nhớ để phục vụ cho mục đích cải thiện hiệu suất hệ thống Có nhiều thuật tốn khác sử dụng để quản lý cache, tất hướng tới mục đích việc sử dụng cache nguyên lý hoạt động cache: Khi nhận yêu cầu đọc liệu từ tiến trình người sử dụng phận quản lý cache kiểm tra block liệu cần đọc có cache hay chưa, có cache đọc trực tiếp cache mà không cần truy cập đĩa, cache liệu cần đọc đọc ghi vào cache trước sau chép đến nơi cần thiết Việc ghi vào cache nhằm chuẩn bị cho lần đọc liệu sau Tức là, sau có yêu cầu đọc block liệu đọc trực tiếp từ cache mà không cần truy cập đĩa Khi cache bị đầy block vài block phải bị xoá bị xoá ghi trở lại d o m o w w w d o C lic k to bu y bu to k lic C w w w N O W ! h a n g e Vi e N PD ! XC er O W F- w m h a n g e Vi e w PD XC er F- c u -tr a c k c y o c u -tr a c k c đĩa block có thay đổi kể từ mang vào nhớ kể từ lần mang vào gần Trong trường hợp hệ điều hành sử dụng thuật toán thay trang quản lý nhớ FIFO, LRU, … để chọn block cache để đưa đĩa Tuy nhiên cache truy xuất thường xuyên hơn, nên hệ điều hành tổ chức danh sách liên kết để theo dõi việc truy xuất block cache, danh sách liên kết sử dụng cho thuật toán thay block: LRU Một số khái niệm dùng quản lý đĩa  Track (từ đạo): Là vòng tròn đồng tâm tạo bề mặt đĩa, nơi chứa liệu sau Các track đánh số Số track mặt đĩa phụ thuộc vào loại đĩa  Sector (cung từ): Các track chia thành khối có kích thước cố định đánh địa chỉ, khối gọi sector Các sector đánh địa track, đĩa tồn nhiều sector có số hiệu địa chỉ, cách đánh địa gây khó khăn nhiều người lập trình Kích thước sector, số byte liệu chứa sector, phụ thuộc vào phần cứng Trên họ processor x86, kích thước sector đĩa cứng thường 512 byte, kích thước sector đĩa CD_ROM thường 2048 byte  Các sector đánh địa theo kiểu gọi sector vật lý Trong thực tế lập trình hệ điều hành sử dụng sector logic, theo địa sector đánh kể từ track mặt đĩa thứ Như đĩa khơng có sector có số hiệu địa Bảng sau cho thấy tương ứng sector vật lý với sector logic đĩa mềm: Mặt đĩa Trac k 0 1 0 0 Sector Sector logic 2-5 6-9 1-3 4-9 1-4 5-8 - 11 12 - 17 Thông tin lưu trữ Boot record FAT Thư mục gốc Thư mục gốc Dữ liệu d o m o w w w d o C lic k to bu y bu to k lic C w w w N O W ! h a n g e Vi e N PD ! XC er O W F- w m h a n g e Vi e w PD XC er F- c u -tr a c k c y o c u -tr a c k c 1-9 18 - 26 Dữ liệu Bảng 4.1: Tương ứng sector vật lý sector logic đĩa mềm  Trên bề mặt đĩa tồn sector mà hệ điều hành khơng thể ghi liệu vào khơng thể đọc liệu từ Các sector gọi bad sector Trong trình định dạng đĩa hệ điều hành đánh dấu loại bỏ bad sector  Cluster (liên cung): Một nhóm gồm 2, sector liên tiếp tạo thành cluster Kích thước cluster thường bội số kích thước sector Các cluster đánh địa Số sector cluster phụ thuộc vào loại đĩa Một số hệ điều hành cho phép người sử dụng quy định số sector cluster Các hệ điều hành thường tổ chức lưu trữ liệu, nội dung tập tin, đĩa theo cluster Trên bề mặt đĩa tồn bad cluster, cluster có chứa bad sector Một số hệ điều hành khơi phục lại liệu chứa badsector hay bad cluster ghi vào lại cluster Hệ điều hành khơi phục thay liệu sector bị bad phải khôi phục thay tồn liệu cluster có chứa bad-sector Hệ thống file NTFS windowsNT/2000 tham chiếu đến vị trí vật lý đĩa số hiệu cluster logic (LCNs: logical cluster numbers) LCN kết việc đánh số tất cluster volume từ vị trí bắt đầu volume đến kết thúc volume Để chuyển LCN thành địa vật lý đĩa, NTFS nhân LCN với thừa số cluster (số sector cluster) để có byte offset vật lý volume NTFS tham chiếu đến liệu phạm vi file số hiệu cluster ảo (VCNs: Virtual cluster numbers), VCN đánh số cluster dựa vào file cụ thể đánh số từ đến m Các VCN không cần phải liên tục mặt vật lý, nhiên ánh xạ đến LCN volume  Cylinder (từ trụ): Các track có số hiệu mặt đĩa khác hệ thống đĩa tạo thành cylinder Như mặt đĩa có track đĩa có nhiêu cylinder Cylinder có ổ đĩa cứng  Partition (phân khu): Partition tập sector liền kề đĩa Mỗi partition có bảng partition sở liệu quản lý đĩa riêng, dùng để lưu trữ sector đầu tiên, kích thước đặc tính khác partition  Volume: Một volume tương tự partition logic đĩa, tạo ta định dạng đĩa phần đĩa theo hệ thống file NTFS Trong hệ điều hành windowsNT/2000 ta tạo volume trãi dài nhiều đĩa vật lý khác Một đĩa có nhiều volume NTFS điều khiển volume cho không phụ thuộc vào volume khác Một volume bao gồm tập file với không gian d o m o w w w d o C lic k to bu y bu to k lic C w w w N O W ! h a n g e Vi e N PD ! XC er O W F- w m h a n g e Vi e w PD XC er F- c u -tr a c k c y o c u -tr a c k c chưa cấp phát lại partition đĩa Trong hệ thống file FAT, volume chứa vùng đặc biệt định dạng cho việc sử dụng hệ thống file Trong volume NTFS ngược lại lưu trũ tất liệu hệ thống file, bitmap, directory system bootstrap, file  Simple volume: đối tượng đại diện cho sector từ partition đơn, mà trình điều khiển hệ thống file, quản lý đơn vị đơn  Multipartition volume: đối tượng đại diện cho sector từ nhiều partition khác nhau, mà trình điều khiển hệ thống file quản lý đơn vị đơn Các multipartition volume có đặc tính mà simple volume khơng có như: hiệu suất cao, độ tin cậy cao khả mở rộng kích thước  Metadata: dạng liệu đặc biệt, lưu trữ đĩa, hỗ trợ cho thành phần quản lý dạng thức hệ thống file khác nhau, liệu vị trí tập tin/ thư mục ổ đĩa Metadata không sử dụng ứng dụng  File system (hệ thống file): Các dạng thức hệ thống file định nghĩa cách mà liệu file lưu trữ thiết bị lưu trữ tác động hệ thống file đến file Một dạng thức hệ thống file đưa giới hạn kích thước file thiết bị lưu trữ mà hệ thống file hỗ trợ Một vài hệ thống file hỗ trợ cho file lớn nhỏ, đĩa lớn nhỏ Một hệ thống file thường bao gồm thành phần: Sector khởi động (Boot sector), bảng định vị file (FAT: File Allocation Table), bảng thư mục gốc (Root Directory), tập file thư mục công cụ quản lý thành phần Các thành phần có cấu trúc phương thức tổ chức khác dạng thức hệ thống file khác Người ta thường dùng tên FAT hệ thống file để gọi tên hệ thống file Hệ điều hành MS_DOS sử dụng hệ thống file FAT12 FAT16, hệ điều hành Windows9x sử dụng hệ thống file FAT32 CDFS, hệ điều hành Windows NT Windows 2000 sử dụng hệ thống file FAT12, FAT16, FAT32, CDFS (CD_ROM File System, UDF (Universal Disk Format) NTFS (New Technology File System) Các điều khiển hệ thống tập tin Các điều khiển hệ thống tập tin (FSD: File system driver) quản lý dạng thức hệ thống file khác FSD thức xuất từ windowsNT/2000 Trong windows 2000 có loại FSD: Local FSD Network/ Remote FSD Local FSD: quản lý volume nối trực tiếp với máy tính Network/ d o m o w w w d o C lic k to bu y bu to k lic C w w w N O W ! h a n g e Vi e N PD ! XC er O W F- w m h a n g e Vi e w PD XC er F- c u -tr a c k c y o c u -tr a c k c Remote FSD: cho phép người sử dụng chương trình người sử dụng truy cập liệu volume nối với máy tính xa  Local FSD (FSD cục bộ): Các Local FSD bao gồm tập tin: Ntfs.sys, Fastfat.sys, Cdfs.sys Raw FSD (được tích hợp Ntoskrnl.exe) Hình sau cho thấy cách local FSD tương tác với quản lý I/O thiết bị lưu trữ Các local FSD chịu trách nhiệm đăng ký với phận quản lý I/O, FSD đăng ký phận quản lý I/O gọi để thực việc xác nhận volume ứng dụng hệ thống khởi tạo truy cập đến volume Applicat Applicat User mode Kernel mode I/O manager File system Logical volume (partition) Storage device Hình 4.7.a: FSD cục Việc xác nhận volume bao hàm việc kiểm tra boot sector volume thông tin hệ thống khác Sector dạng thức hệ thống file hỗ trợ windows 2000 dành riêng cho boot sector volume Boot sector chứa đầy đủ thông tin cần thiết để local FSD vừa nhận biết mà sector chứa dạng thức mà FSD quản lý tìm kiếm metadata khác lưu trữ đĩa Để cải tiến hiệu suất, local FSD thường sử dụng hệ thống quản lý cache để cache liệu hệ thống file bao gồm metadata  Các Network/Remote FSD (FSD mạng/từ xa): Các Remote FSD bao gồm thành phần: Một Client Server Các client remote FSD cho phép ứng dụng truy cập đến file thư mục xa Client FSD chấp nhận yêu cầu I/O từ ứng dụng chuyển thành lệnh giao thức hệ thống file mạng để thơng qua mạng d o m o w w w d o C lic k to bu y bu to k lic C w w w N O W ! h a n g e Vi e N PD ! XC er O W F- w m h a n g e Vi e w PD XC er F- c u -tr a c k c ... có kích thước cố định đánh địa chỉ, khối gọi sector Các sector đánh địa track, đĩa tồn nhiều sector có số hiệu địa chỉ, cách đánh địa gây khó khăn nhiều người lập trình Kích thước sector, số... sector đánh địa theo kiểu gọi sector vật lý Trong thực tế lập trình hệ điều hành sử dụng sector logic, theo địa sector đánh kể từ track mặt đĩa thứ Như đĩa khơng có sector có số hiệu địa Bảng sau... cluster logic (LCNs: logical cluster numbers) LCN kết việc đánh số tất cluster volume từ vị trí bắt đầu volume đến kết thúc volume Để chuyển LCN thành địa vật lý đĩa, NTFS nhân LCN với thừa số cluster