Bài giảng Hệ điều hành: Chương 10B - Hệ thống file

Bài giảng Hệ điều hành: Chương 10B - Hệ thống file được biên soạn nhằm trang bị cho các bạn những kiến thức về hiện thực hệ thống file và thư mục; các phương pháp quản lý không gian trống; sao lưu và phục hồi. Mời các bạn tham khảo bài giảng để hiểu rõ hơn về những nội dung này.

Chương 10: Hệ Thống File • 10.B  Hiện thực hệ thống file thư mục  Các phương pháp quản lý không gian trống  Sao lưu phục hồi Sơ đồ bố trí (layout) hệ thống file (1/4)  Tổ chức khơng gian đĩa (máy tính cá nhân – PC) Partition control block i-nodesFCB’s Sơ đồ bố trí hệ thống file (2/4)  Partition control block  lưu số lượng block partition, kích thước block, số lượng free block thời trỏ đến chúng,…  lưu số lượng free FCB thời trỏ đến chúng,…  Ví dụ “superblock” UNIX File System  File control block (FCB): file quản lý thông qua FCB  lưu thơng tin file, kể trỏ đến data block  Ví dụ “i-node” UNIX File System: Sơ đồ bố trí hệ thống file (3/4)  Layout partition chứa hệ thống file UNIX Sơ đồ bố trí hệ thống file (4/4)  FAT dùng để bảng FAT dùng để hệ thống file  Layout partition chứa hệ thống file FAT Boot sector FAT Root directory Data blocks VFS (Virtual File System)  Cung cấp giao diện đồng cho ứng dụng độc lập với file system cụ thể  nhiều file system khác hệ thống Ứng dụng open, read, write, opendir,… : gọi hàm/thủ tục VFS switch ext2 file system FAT file system disk partition disk partition NFS file system VFS (Virtual File System)  Vị trí VFS file system software I/O call path (Linux) Ứng dụng user space VFS ext2_file_write() File system cụ thể, ext2 Định thời cho thiết bị block Device driver from Lunde Hiện thực file  Cấp phát không gian lưu trữ cho file/directory, mục tiêu:  sử dụng không gian đĩa hữu hiệu  truy cập file nhanh  Nếu số lượng kích thước file khơng thay đổi động thực file nào?  Các phương pháp cấp phát phổ biến  Cấp phát liên tục (contiguous allocation)  Cấp phát theo danh sách liên kết (linked list allocation)  Cấp phát dùng mục (indexed allocation) Cấp phát liên tục      Seek time? Di chuyển đầu đọc? Có thể truy xuất ngẫu nhiên block file: block nr = start + block offset Phân mảnh ngoại Vấn đề tạo file cần thêm block cho file Ứng dụng: ISO-9660 (CDROM) Cấp phát theo danh sách liên kết (1/2) −1 pointer data layout block −1 10 Duyệt path name để lấy block nr file  Ví dụ: Xác định block liệu file /a/b/c i-node of / (the 1st one of i-list, by convention) 18 i-node: chia sẻ file (1/2) Thư mục i-node 27 i-node 51 19 i-node: chia sẻ file (2/2) Thư mục i-node 27 i-node 51 i-node 27 20 Quản lý không gian trống • Các phương pháp  Bit vector (bit map)  Linked list  Grouping  Counting 21 Phương pháp bit vector (bit map)  n-1 … Ưu: Đơn giản hiệu cần tìm khối trống chuỗi khối trống liên tục  bit[ i ] = ⇒ block i trống ⇒ block i cấp  Khuyết: Cần khơng gian lưu trữ Ví dụ  Ví dụ: bit vector 00111100… ⇔ Thao tác bit   Kích thước block = 212 byte Kích thước đĩa = 230 byte n = 230/212 = 218 bit (32KB) block 0, trống block 2, 3, 4, cấp block 6, trống … 22 Phương pháp dùng linked list  Phương pháp   Liên kết khối trống với Chỉ cần giữ trỏ đến khối nhớ trống đĩa cache nhớ để tăng tốc  Ưu: Ít lãng phí khơng gian đĩa  Khuyết: Khơng hiệu quả; trường hợp xấu phải duyệt toàn đĩa để tìm khơng gian trống liên tục 23 Grouping counting (1/2)  Phương pháp grouping  Địa n khối trống lưu khối trống  Khối nhớ thứ n chứa địa n khối nhớ trống  Phương pháp counting  Tổ chức bảng mục  entry: địa khối trống nhóm khối trống liên tục số đếm số lượng khối trống  Có thể cấp phát thu hồi đồng thời nhiều khối nhớ liên tục 24 Grouping counting (2/2)  Ví dụ: Phương pháp linked list  Phương pháp grouping: n = Block lưu 3, 4, Block lưu 8, 9, 10 Block 10 lưu 11, 12, 13 Block 13 lưu 17, 28, 25 Block 25 lưu 26, 27  Phương pháp counting: nội dung index block 17 25 25 Journaling file system  Journaling file system  Ghi nhận lần cập nhật file system thành giao tác (transaction)  Mọi transaction phải ghi nhận log file  Một transaction xem hoàn tất (commit) ↔ ghi nhận đầy đủ log file (lúc này, file system chưa cập nhật)  Khi file system cập nhật với đầy đủ tác vụ transaction transaction xóa log file  Nếu file system bị hỏng → hệ điều hành dựa vào transaction log file để sửa chữa  Tham khảo thêm Linux-ext3, JFS, NTFS 26 Phụ lục -1.27- MS-DOS File System (1/2)  MS-DOS directory entry 28 MS-DOS File System (2/2)  Maximum partition for different block sizes  The empty boxes represent forbidden combinations 29 Windows 98 File System (1/3)  Extended MOS-DOS directory entry used in Windows 98 Bytes 30 UNIX V7 File System (1/2)  A UNIX V7 directory entry i-node number 34 UNIX V7 File System (2/2)  The steps in looking up /usr/ast/mbox 35 ... (3/4)  Layout partition chứa hệ thống file UNIX Sơ đồ bố trí hệ thống file (4/4)  FAT dùng để bảng FAT dùng để hệ thống file  Layout partition chứa hệ thống file FAT Boot sector FAT Root directory... “superblock” UNIX File System  File control block (FCB): file quản lý thơng qua FCB  lưu thông tin file, kể trỏ đến data block  Ví dụ “i-node” UNIX File System: Sơ đồ bố trí hệ thống file (3/4) ... UNIX file system FAT file system first block nr i-node 17 Duyệt path name để lấy block nr file  Ví dụ: Xác định block liệu file /a/b/c i-node of / (the 1st one of i-list, by convention) 18 i-node: