Giáo trình hình thành quá trình cấu hình giá trị dữ liệu dùng bảng FAT p3

Tham khảo tài liệu ''giáo trình hình thành quá trình cấu hình giá trị dữ liệu dùng bảng fat p3'', công nghệ thông tin, cơ sở dữ liệu phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả

y o c u -tr a c k c 2000 Vùng bao quanh place-holding partition loại MS_DOS nơi LDM tạo soft partition mà cở sở liệu LDM tổ chức Hình 4.17.b sau cho thấy vùng dynamic disk Cơ sở liệu LDM gồm có vùng: Một sector header mà LDM gọi Private Header Một bảng nội dung vùng (Table of Contens) Một sở liệu ghi vùng Và vùng Tramsectional log 1MB Table of contens Private Header Database record Database Record Header Hình 4.17.b: Cơ sở liệu LDM Transtion log Private Header  Private Header sector Private Header mirror: Các thành phần khác Windows 2000 sử dụng giá trị 128 bít gọi GUID: globally unique identifier, để định danh đối tượng LDM gán cho dynamic disk GUID, Private Header sector ghi GUID dynamic disk lên vùng thường trú nó, Private Header thiết kế thông tin riêng đĩa Private Header lưu trữ tên nhóm đĩa, tên máy tính cộng thêm Dg0, điểm bắt đầu sở liệu nội dụng Để an toàn LDM lưu trữ Private Header sector cuối đĩa Private Header mirror  Table of contens chiếm 16 sector chứa thông tin layout sở liệu  Database record header lưu trữ thông tin database record area, bao gồm số record mà chứa, tên GUID nhóm đĩa số thứ tự định danh mà LDM sử dụng cho entry mà tạo sở liệu  Các sector sau database record header chứa record có kích thước cố định 128 byte mà lưu trữ mục vào (entry) mơ tả volume partition nhóm đĩa Một mục vào sở liệu loại: Partition, Disk, Component Volume LDM sử dụng mục vào sở liệu để định danh cấp mô tả volume LDM nối entry với định danh đối tượng bên Tại cấp thấp nhất, entry partition mô tả soft partition, định danh lưu trữ partition entry liên kết entry đến mục vào 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 componemt disk Một entry disk trình bày dynamic disk, phần nhóm đĩa bao gồm GUID đĩa Một entry componemt kết nối nhiều entry partition entry volume mà partition kết nối với Một entry volume lưu trữ GUID volume, tổng kích thước trạng thái volume, kí tự đĩa gợi ý Các entry Entry partition mô tả vùng đĩa mà hệ thống gán thành volume, entry component nối entry partition với entry volume, entry volume chứa GUID mà Windows 2000 sử dụng để định danh volume Các volume multipartition yêu cầu nhiều entry Ví dụ striped volume bao gồm entry partition: entry component entry volume Chỉ có loại volume có nhiều entry component Mirror, mirror có entry component, entry trình bày (one-half) mirror LDM sử dụng entry component cho mirror bạn break mirror, LDM split cấp component, tạo volume mà volume entry component Bởi simple volume yêu cầu entry MB sở liệu chứa khoảng 8000 entry, số volume mà ta tạo hệ điều hành Windows 2000 khoảng 2500  Vùng cuối sở liệu LDM transactional log area, gồm vài secctor dùng để lưu trữ thông tin backup sở liệu, với mục đích bảo vệ sở liệu trường hợp lỗi crash power Các loại volume Multipartition Các volume multipartition phức tạp so với volume simple, tạo từ phân vùng không liên tiếp đĩa khác Trong windows 2000 có loại volume multipartiton sau đây: Spanned volume: Một spanned volume volume logic đơn bao gồm tối đa 32 partition tự nhiều đĩa Windows 2000 cho phép kết hợp nhiều partittion thành spanned volume, định dạng theo hệ thống file windows 2000 hỗ trợ Hình sau cho thấy spanned volume 100Mb định danh kí tự ổ đĩa D, mà tạo từ 1/3 dung lượng đĩa thứ 1/3 dung lượng đĩa thứa Trong hệ điều hành windows NT spanned volume gọi “volume sets” Hình 4.18.a: Spanned volume 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 Nếu spanned volume định dạng theo hệ thống file NTFS, mở rộng cách thêm vào vùng tự đĩa tự mà không làm ảnh hưởng đến liệu lưu trữ volume Khả mở rộng lợi ích lớn việc mô tả tất liệu volume NTFS file NTFS tăng kích thước volume logic cách động, trạng thái cấp phát volume ghi lại file khác, gọi file bitmap File bitmap mở rộng để bao gồm không gian đĩa thêm vào volume Trình quản lý volume ẩn cấu hình vật lý đĩa từ hệ thống file cài đặt windows 2000 Ví dụ, NTFS xem volume D: hình volume 100Mb thơng thường NTFS tra cứu bitmap để xác định khơng gian volume trống để thực việc cấp phát Rồi gọi phận quản lý volume để đợc ghi liệu bắt đầu offset byte liên quan volume Bộ phận quản lý volume xem sector vật lý spanned volume đánh số thứ tự từ vùng trống đĩa đến vùng trống cuối đĩa cuối Nó xác định sector vật lý đĩa tương ứng với byte offset đưa Striped volume: Một striped volume dãy lên đến 32 partition, partition đĩa, partition không cần phải trải dài đĩa mà cần có kích thước với Striped volume hiểu volume RAID cấp (RAID-0) Hình sau cho thấy striped volume bao gồm partition, partition đĩa Hình 4.18.b: Striped volume Đối với hệ thống file striped volume volume đơn 450Mb thông thường, đới với phận quản lý volume striped volume giúp tối ưu thời gian lưu trữ đọc lại liệu nó, cách phân tán liệu volume đĩa vật lý khác volume Bộ phận quản lý volume truy cập sector vật lý đĩa đánh số thứ tự stripe xuyên qua đĩa, đưa hình đây: 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 Hình 4.18.c: Đánh số logic sector vật lý striped volume Trong hệ thống striped volume, tất liệu đĩa truy xuất đồng thời, thời gian cho thao tác vào/ra đĩa giảm xuống Điều đặc biệt có lợi hệ thống cần nhiều thao tác nạp liệu từ đĩa Mirrored volume: Trong mirrored volume nội dung partition đĩa nhân đơi (duplicate) partition có kích thước đĩa khác Mirrored volume tham chiếu volume RAID1 Hình sau cho thấy mirrored volume Hình 4.18.d: Mirrored volume Khi chương trình ghi đến đĩa C:, phận quản lý volume ghi liệu đến vị trí partition mirror Nếu liệu partition C: trở thành khơng thể đọc lý phần cứng hay phần mềm, phận quản lý volume tự động truy cập đến liệu từ partition mirror Một mirrored volume định dạng hệ thống file hỗ trợ windows 2000 Mirrored volume giúp cải thiện thông lượng nạp liệu hệ thống yêu cầu nhiều thời gian cho việc nạp liệu, hệ thông thường gọi hệ thống tải nặng (heavily load) Khi hoạt động vào/ra tăng cao, phận quản lý volume cân tải cách cho thực thao tác đọc partition partition mirror, nhờ mà thời gian đọc giảm Khi file bị thay đổi thay đổi cập nhật partition partition mirror Mirrored volume loại multipartition volume 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 hỗ trợ cho các volume boot system RAID-5 volume: RAID-5 volume trường hợp chịu lỗi striped volume RAID-5 volume cài đặt RAID cấp Nó hiểu striped volume với parity (kiểm tra lỗi chẵn lẻ), dựa cách tiếp cận stripe tạo nên striped volume Khả chịu lỗi trường hợp có cách dự trữ phần tương đương đĩa để lưu trữ parity cho stripe Hình sau trình cách nhìn trực quan RAID-5 volume Hình 4.19.e: RAID-5 volume Trong hình trên, parity cho stripe lưu trữ đĩa Nó chứa tổng phép logic XOR byte stripe đĩa Parity cho stripe lưu trữ đĩa 2, parity cho stripe lưu trữ đĩa Sự xoay vòng parity xuyên qua đĩa theo cách kỹ thuật tối ưu vào Mỗi liệu ghi đến đĩa, byte parity tương ứng với byte bị thay đổi phải tính tốn lại ghi vào lại Nếu parity ghi đến đĩa Đĩa trở thành bận liên tục trở thành tượng thắt cổ chai I/O Khôi phục lỗi đĩa RAID-5 volume dựa vào nguyên lý sau: biểu thức có n biến, ta biết giá trị n-1 biến, ta xác định giá trị biến lại phép trừ Ví dụ, biểu thức x + y = z, parity stripe, phận quản lý volume tính z – y để xác định nội dung x, tính z – x để xác định nội dung y Bộ phận quản lý volume sử dụng logic tương tự để khôi phục liệu bị Nếu đĩa RAID-5 volume lỗi liệu đĩa trở thành đọc được, phận quản lý volume tìm lại liệu cách sử dụng thao tác XOR Nếu đĩa hình lỗi nội dung stripe tính tốn lại cách XOR stripe tương ứng đĩa với stripe parity đĩa Nội dung stripe đĩa xác định tương tự cách XOR stripe tương ứng đĩa với stripe parity đĩa Quản lý lưu trữ file đĩa WindowsNT/2000 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 Một số chức hỗ trợ NTFS windows 2000 Hệ thống NTFS thiết kế bao gồm tính yêu cầu hệ thống file chuyên nghiệp Để giảm tối đa việc liệu hệ thống bị ngưng đột ngột bị phá hỏng, hệ thống file phải đảm bảo metadata hệ thống phải trạng thái nguyên vẹn Để bảo vệ liệu tránh truy xuất bất hợp lệ, hệ thống file phải có mơ hình bảo mật thích hợp Cuối cùng, hệ thống file phải tính đến việc dư thừa liệu, cho phép ngăn chặn dư thừa liệu dựa phần mềm, giải pháp mang lại hiệu mặt kinh tế so với giải pháp phần cứng Với mục tiêu trên, NTFS cung cấp cho người sử dụng chương trình người sử dụng tính cao cấp: Tên dựa mã Unicode; Chỉ mục chung; Ánh xạ động Bad cluster; Nén giải nén File; Cấp hạn ngạch đĩa; Chống phân mảnh; Mã hoá File; vv Sau xem xét vài tính số đó: Chỉ mục chung: Kiến trúc NTFS cấu trúc phép mục thuộc tính file volume đĩa Cấu trúc cho phép hệ thống file tìm kiếm file đĩa cách hiệu dựa điều kiện kết hợp Hệ thống file FAT chỉ mục theo tên file khơng có xếp nên hiệu việc tìm kiếm file thư mục lớn thấp Ánh xạ tự động Bad Cluster: Thơng thường chương trình cố gắng đọc liệu từ sector hỏng đĩa, việc đọc thất bại liệu cluster định vị trở thành truy cập Nhưng volume cài đặt hệ thống NTFS có khả sửa lỗi trình điều khiển lỗi windows 2000 tự động tìm liệu tốt liệu sector hỏng báo cho NTFS biết sector bị hỏng NTFS cấp cluster thay cho cluster chứa sector hỏng chép liệu vào sector Và sector báo để khơng sử dụng Nén file: NTFS hỗ trợ việc nén liệu tập tin Bởi NTFS thực việc nén gải nén suốt, nên ứng dụng khơng cần thay đổi để có thuận lợi từ tính Các thư mục nén, tức tất file tạo thư mục nén Cấp hạn ngạch (Quotas) đĩa cho người sử dụng: Người quản trị hệ thống thường muốn theo dõi giới hạn không gian lưu trữ volume mà họ chia sẻ cho người sử dụng, NTFS cung cấp công cụ quản lý hạn ngạch để họ thực điều Với công cụ quản lý hạn ngạch, NTFS cho phép định không gian đĩa mà nỗi người sử dụng phép sử dụng thông báo cho người sử dụng biết không gian đĩa lại mà họ phép sử dụng để lưu trữ, cách tức thời .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 IV.9.2 Cấu trúc MFT Trong hệ thống file NTFS, tất liệu lưu trữ volume chứa tập tin, bao gồm cấu trúc liệu dùng để định vị đọc lại file, liệu bootstrap, bitmap mà dùng để ghi lại trạng thái cấp phát tất block (cluster) volume (gọi metadata NTFS) Việc lưu trữ liệu tập tin cho phép hệ thống file dễ dàng tìm kiếm bảo trì liệu, tập tin riêng bảo vệ mơ tả an tồn liệu riêng MFT (Master File Table) trung tâm cấu trúc volume NTFS Windows 2000 sử dụng MFT để quản lý việc lưu trữ file thư mục volume MFT bao gồm dãy record (cịn gọi record file hay entry), có kích thước cố định 1Kb Mỗi record MFT dùng để mô tả file thư mục volume, kể record Nó chứa thuộc tính file, tên file, timestamps (các đặc trưng thời gian tạo thay đổi tập tin), danh sách địa đĩa (cluster) nơi lưu trữ block file Nếu kích thước file lớn hệ điều hành cần phải sử dụng 2, nhiều record MFT để lưu danh sách địa tất block đĩa chứa file volume Trong trường hợp này, record MFT file gọi record sở, trỏ đến record MFT mở rộng khác Hệ thống file Windows 2000 sử dụng bitmap để theo dõi toàn MFT cịn trống Số lượng record MFT tăng lên cần tăng đến 248 record thân MFT file, đuợc xuất nơi volume Hình sau cho thấy đoạn MFT volume 16 15 14 13 12 11 10 …………… Các file thư mục người sử dụng Unused Unused Unused Unused $Extend: Extentions: quotas, $Upcase: Case conversion table $Secure: Security descriptor for all files $BadClus: List of bad of block $Boot: Bootstrap Loader $Bitmap: Bitmap of blocks used \ Root directory Metadata File 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 $AttrDef $Volume $ LogFile $MftMirr $MFT Attribute definitions Volume file Log file to recovery Mirror copy of MFT Master File Table Hình 4.6: Các record MFT Mỗi record MFT bao gồm tập cặp (attribute header, value) Mỗi thuộc tính thường biểu diển phần bắt đầu giá trị thuộc tính, tất cả, giá trị có chiều dài thay đổi Nếu giá trị thuộc tính ngắn lưu record MFT, ngược lại dài lưu nơi khác đĩa record có trỏ trỏ đến địa Mười sáu record MFT dành riêng cho file metadata NTFS Mỗi record mơ tả file có thuộc tính block liệu, giống file khác Tên file metadata bắt đầu dấu ‘$’:  Record (tên $MFT) mơ tả thân MFT Đặc biệt, địa block, nơi lưu trữ bảng file (MFT), hệ thống dễ dàng tìm thấy file MFT Rõ ràng, Window 2000 cần phải có chế để tìm thấy block file MFT để tìm đến thơng tin lại hệ thống file Cơ chế tìm đến block khởi động, nơi mà địa cài đặt lúc cài đặt hệ thống  Record (tên $MftMirr) đến phần file MFT Thông tin quan trọng phải có khác để khắc phục việc block file MFT thường bị bad  Record (tên $LogFile) đến log-file Khi thêm vào volume thư mục hay xoá khỏi volume thư mục hệ thống ghi lại thay đổi vào log file trước thực Sự thay đổi thuộc tính file ghi lại log file Sự thay đổi liệu người sử dụng không ghi  Record (tên $volume) đến file chứa thơng tin volume kích thước volume, nhãn volume version  Như đề vập trên, record MFT chứa dãy cặp: thuộc tính header, giá trị File Attribute chứa bảng định nghĩa thuộc tính, định nghĩa loại thuộc tính hỗ trợ windows 2000 volume Thơng tin file record (tên $Attr Def) MFT  Kế tiếp thư mục gốc, file có kích thước tăng tuỳ ý Nó mơ tả record (tên \) MFT Entry dự trữ cho thư mục gốc Nó file chứa mục file thư mục lưu trữ 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 phần gốc cấu trúc thư mục NTFS Khi NTFS yêu cầu để mở file, bắt đầu tìm kiếm file thư mục gốc Sau trình mở file, NTFS lưu trữ tham chiếu MFT file để truy cập trực tiếp record MFT file đọc ghi file sau  Khơng gian trống volume theo dõi bitmap Bitmap file Địa đĩa file bipmap ghi record (tên $bitmap) MFT  Record đến file Bootstrap (có tên $Boot): File chứa mã bootstrap windows 2000 Để hệ thống boot được, mã bootstrap phải nạp vào vị trí đặc biệt đĩa Trong trình format đĩa hệ điều hành định nghĩa vùng byte cách tạo file record cho File boot file metadata NTFS, bảo vệ riêng cơng cụ mơ tả bảo mật mà áp dụng cho tất đối tượng windows 2000  Record (có tên $BadClus) đến file, file dùng để lưu trữ danh sách liên kết block (cluster) bị bad volume  Record (tên file $Secure): đến file chứa thông tin bảo mật, file lưu trữ sở liệu mô tả bảo mật tồn volume Các file thư mục NTFS có thiết lập mơ tả bảo mật riêng, NTFS lưu trữ thiết lập file chung, cho phép file thư mục có thiết lập bảo mật tham chiếu đến mô tả bảo mật Trong nhiều môi trường, tồn thư mục có thiết lập bảo mật, nên chế mang lại nhiều thuận lợi việc tiết kiệm không gian lưu trữ mô tả bảo mật  Record 10 (tên $Upcase): đến file case mapping, file chứa bảng chuyển đổi kí tự thường kí tự hoa  Cuối cùng, record 11 (tên $Extend) đến thư mục, thư mục chứa file hỗn hợp như: hạn ngạch đĩa (Quotas), định danh đối tượng (Object identifier),  record MFT cuối dự trữ cho việc sử dụng sau Khi lần truy cập volume, NTFS phải Mount nó, tức đọc metadata từ đĩa xây dựng cấu trúc liệu bên để xử lý truy cập từ ứng dụng Để mount volume, NTFS tìm boot sector địa vật lý MFT Theo trên, record file riêng MFT entry MFT, record file thứ hai trỏ đến file định vị vùng đĩa, MFT mirror (tên $MftMir) Khi NTFS tìm thấy record file MFT, lấy thơng tin ánh xạ từ VNC-to-LCN thuộc tính data lưu vào nhớ để chuẩn bị cho trình ghi/đọc file sau .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 Các Record File Hệ thống file NTFS lưu trữ file tập cặp thuộc tính/giá trị (attribute/value), số liệu chứa (được gọi thuộc tính liệu khơng tên) Các thuộc tính file bao gồm tên file, thơng tin time stamp thuộc tính có tên thêm vào Hình 4.19.a sau cho thấy record MFT cho file nhỏ: có thuộc tính: Standard Information (thơng tin chuẩn), Filename (tên file) Data (dữ liệu) Mỗi thuộc tính file lưu trữ dịng tách biệt byte phạm vi file Nói cách khác NTFS khơng đọc ghi file mà đọc ghi dịng thuộc tính NTFS cung cấp thao tác thuộc tính như: create, delete, read (byte range), write (byte range) Các dịch vụ ghi đọc thường thao tác thuộc tính liệu khơng đặt tên Tuy nhiên, lời gọi thuộc tính liệu khác cách sử dụng cú pháp dòng liệu đặt tên Standard Information File name D ata Hình 4.19.a: Một record MFT cho file nhỏ, có thuộc tính Cả NTFS FAT cho phép tên file đường dẫn dài đến 255 kí tự, có kí tự unicode dấu phân cách khác Để tương thích với ứng dụng 16 bít DOS, có file với tên file dài tạo windows 2000 tự động sinh tên file theo kiểu DOS (tên file 8.3) Tên theo kiểu DOS lưu trữ record MFT với tên file NTFS (tên file dài), tham chiếu đến file Hình 4.19.b: Một record MFT có chứa tên MS_DOS Windows 2000 tạo tên file theo kiểu DOS từ tên file dài tương tự cách mà hệ điều hành windows98 làm Tên MS_DOS dùng để ghi, đọc, copy file Thuộc tính thường trú thuộc tính khơng thường trú Với file có kích thước nhỏ tất thuộc tính giá trị chứa record MFT Khi giá trị thuộc tính lưu trực tiếp 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 ... -tr a c k c IV.9.2 Cấu trúc MFT Trong hệ thống file NTFS, tất liệu lưu trữ volume chứa tập tin, bao gồm cấu trúc liệu dùng để định vị đọc lại file, liệu bootstrap, bitmap mà dùng để ghi lại trạng... Table Hình 4.6: Các record MFT Mỗi record MFT bao gồm tập cặp (attribute header, value) Mỗi thuộc tính thường biểu diển phần bắt đầu giá trị thuộc tính, tất cả, giá trị có chiều dài thay đổi Nếu giá. .. Thơng thường chương trình cố gắng đọc liệu từ sector hỏng đĩa, việc đọc thất bại liệu cluster định vị trở thành truy cập Nhưng volume cài đặt hệ thống NTFS có khả sửa lỗi trình điều khiển lỗi