1. Nguyên lí chung về quản lí vào ra trong HĐH
a. Phân cấp quản lí giữa CPU và ngoại vi (trung ƣơng với địa phƣơng) - CPU chỉ thực hiện vào ra ở mức logic
- Ngoại vi thực hiện vào ra ở mức vật lí
- Khi cần thực hiện vào ra CPU tạo ra ngắt yêu cầu bằng cách đƣa ra lời gọi ngắt (ngắt mềm)
- Thực hiện vào ra xong ngoại vi phát sinh ngắt báo cáo (ngắt cứng)
- Máy thế hệ I và II: Processor làm việc trực tiếp với thiết bị ngoài tốc độ thấp - Máy thế hệ III trở lên: Processor Thiết bị điều khiển Thiết bị ngoại vi b. Để thực hiện vào ra, HĐH xây dựng 2 hệ thống con:
- Quản lý thiết bị ngoại vi: Cần đảm bảo hệ thống thích nghi với: Số lƣợng nhiều
Chất lƣợng đa dạng
Thuận tiện cho ngƣời dùng - Quản lý files: Cho phép ngƣời dùng:
Tạo files ở các loại bộ nhớ ngồi Tìm kiếm, truy nhập files
Đảm bảo độc lập giữa CT và thiết bị
2. Các thành phần cơ bản
- Thành phần giao tiếp giữa ngƣời với máy:
Yêu cầu đối với thành phần này:thân thiệt,thuận tiện,dễ sử dụng HĐH hỗ trợ ngƣời sử dụng ở 2 mức :
Mức điều hành: Hỗ trợ các macro cho điều hành viên (delete, copy, cut)
Mức lập trình: Hỗ trợ các macro lập trình: open, close, read, write
- Thành phần quản lí các truy nhập tệp: Căn cứ vào các dặc trƣng vật lí của thiết bị để xây dựng các phƣơng pháp truy nhập nhằm đảm bảo thời gian truy nhập thông tin trên thiết bị. - Thành phần liên kết các trình thiết bị điều khiển:
Làm nhiệm vụ chuyển giao các dữ liệu, yêu cầu xử lí từng ứng dụng ngƣời dùng cho đến các thiết bị
Yêu cầu: nội dung phần này có tính chuẩn hóa cao, tốc độ thực hiện nhanh.
3. Cách dịch vụ cơ bản
- Dịch vụ đặt tên: HĐH cung cấp cho ngƣời sử dụng quy cách đặt tên cho tệp tin. Quy cách này tùy thuộc vào từng HĐH khác nhau
- Dịch vụ thƣ mục (DIRECTORY) hỗ trợ ngƣời sử dụng quản lí tệp tin, đảm bảo tính riêng tƣ của ngƣời sử dụng, đƣa ra chế độ bảo mật trong Windows. Khái niệm FOLDER có ý nghĩa rộng hơn.
- Dịch vụ quản trị hệ thống: hỗ trợ phân quyền ngƣời sử dụng, cho phép ngƣời sử dụng truy nhập tệp tin nhƣ thế nào? Quyền truy cập là gì? Các dịch vụ mở rộng nhƣ: dịch vụ truyền File FTP, các dịch vụ mạng.
- Hệ quản trị Cơ sở dữ liệu (CSDL) :
CSDL là kho dữ liệu có cấu trúc đƣợc tổ chức theo mơ hình dữ liệu xác định. Mơ hình dữ liệu là 1 phƣơng thức tổ chức nhƣ:
Mơ hình đẳng cấp
Mơ hình phân cấp
Mơ hình mạng
Mơ hình quan hệ
Hệ quản trị CSDL (DBMS) là công cụ cho phép tạo lập, cập nhật, truy vấn tới Database.
4. Vấn đề tối ƣu hóa vào ra:
a. Mục tiêu: Giảm thời gian trao đổi giữa thiết bị ngoại vi với hệ thống. b. Biện pháp:
Kết khối dữ liệu:
- Gom kết nhiều bản ghi logic thành 1 bản ghi vật lí sao cho phù hợp với kiến trúc vật lí của thiết bị.
- Phƣơng thức chung: việc kết khối có thể tiến hành ở mức ngƣời dùng hoặc HĐH, ai kết khối thì ngƣời đó phải phân rã khối.
- Có 5 phƣơng pháp kết khối:
Dạng F (Fixed): mỗi bản ghi vật lí có 1 bản ghi logic, độ dài bản ghi Không thay đổi. Dạng FB (Fixed Block) một khối nhiều bản ghi độ dài giống nhau.
Dạng V (Variant) bản ghi có độ dài thay đổi đầu vào mỗi bản ghi có 1 trƣờng ghi lại độ dài.
Dạng VB (Variant Block) ở đầu mỗi khối có 1 trƣờng ghi độ dài khối.
Dạng U (Undefined) Bản ghi có độ dài khơng xác định cuối bản ghi ln có kí hiệu kết thúc.
Kĩ thuật vùng đệm: (Buffer)
- Khái niệm: Vùng đệm là vùng bộ nhớ liên tục ở bộ nhớ trong hoặc trên đĩa từ, đƣợc dùng làm nơi trung chuyển thông tin giữa CPU với ngoại vi.
- Vai trò của vùng đệm:
Hỗ trợ phân cấp quản lý giữa CPU với ngoại vi Tăng hệ số hoạt động song song của các thiết bị
Đồng bộ hóa giữa truyền và xử lý thơng tin: có 2 tình huống cần đồng bộ hóa có thể xảy ra:
Tốc độ truyền tin chậm, CPU phải đợi chờ cần buffer
Tốc độ truyền tin nhanh, phức tạp, CPU Không đáp ứng kịp cần buffer
Trong vùng đệm có các loại phịng đệm: Vào, Ra, Xử lý. Ngồi ra cịn có Spool (1 loại phịng đệm đặc biệt)
Chi tiết:
- Quản lý vòng đệm vào: Nguyên tắc: Khi gặp lệnh nhập tin, HĐH quan sát bộ đệm, nếu cịn thơng tin thì đƣa vào xử lý ngay (thiết bị không phải làm việc), ngƣợc lại phát sinh ngắt yêu cầu (ngắt mềm), thiết bị thực hiện vào ra xong phát sinh ngắt báo cáo (ngắt cứng)
- Quản lý vịng đệm ra: Ngun tắc: khi đƣa thơng tin ra ngoài, HĐH quan sát bộ đệm, nếu cịn chỗ, đặt tiếp thơng tin vào bộ đệm, nếu hết chỗ thì phát sinh ngắt yêu cầu để thiết bị giải phóng bộ đệm, sau đó mới đặt tiếp thơng tin vào bộ đệm
- Spool: Có 3 dịng xếp hàng: Dịng xếp hàng vào Dòng xếp hàng chờ Dòng xếp hàng ra. Mỗi dịng xếp hàng có 2 thành phần:
Dòng xếp hàng các khối điều khiển
Spool cũng là một loại vòng đệm đặc biệt để dùng tổ chức các dòng xếp hàng trong hệ thống.Về bản chất thì nó là những vùng bộ nhớ liên tục, thƣờng ở trên đĩa từ. Nó đƣợc phục vụ bởi chƣơng trình điều phối cơng việc và theo ngun tắc lập lịch.
Các phƣơng pháp truy nhập:
Tùy thuộc vào đặc trƣng vật lí của thiết bị, HĐH lụa chọn phƣơng pháp điều khiển truy nhập thích hợp nhằm tối ƣu hóa thời gian vào ra.
Từ mục đích đó ta có 5 phƣơng pháp:
- QSAM (Queue Sequential Access Method): Áp dụng cho mọi thiết bị Ghi tuần tự, đọc tuần tự
Bổ xung vào cuối tệp (phải chép sang tệp mới và bổ sung ở tệp mới) Sửa 1 phần tử (phải chép sang tệp mới và sửa ở tệp mới)
- QISAM (Queue Index Sequential Access Method): Dùng cho thiết bị từ tính nhƣ băng từ đĩa từ ...
Khi truy nhập một tập tin theo một khóa nào đó, ngƣời ta xây dựng một thẻ chỉ mục tƣơng ứng với khóa đó (2 trƣờng: khóa, vị trí vật lý)
Bƣớc 1: Truy cập qua tệp chỉ dẫn (tìm kiếm nhị phân) xác định vị trí vật lý lƣu khóa cần tìm
Bƣớc 2: Truy cập trực tiếp vào tệp: Chỉ áp dụng cho địa chỉ vật lý, sử dụng bộ đệm vào ra
- BSAM (Basic Sequential Access Method): Áp dụng cho thiết bị từ tính có sử dụng phịng đệm khi truy nhập. Cũng truy cập tuần tự nhƣng có sử dụng bộ đệm vào ra và ngay từ khi gặp lệnh mở tệp để đọc thì dữ liệu đã tự đóng lấp đầy bộ đệm
- BDAM (Basic Direct Access Method): Áp dụng cho các thiết bị đĩa từ và trống từ, vật mạng tin chuyển động, thực hiện phép toán trực truy
Phƣơng pháp truy nhập: Có sử dụng bộ đệm, các thao tác đọc, ghi ngẫu nhiên. Có thao tác bổ sung vào cuối, sửa đổi phần tử trực tiếp trên tệp (không phải sao ra tệp mới).
- BPAM (Basic Partition Access Method): Dữ liệu đƣợc phân đoạn. Tổ chức tiến hành lƣu trữ trên các đoạn, việc truy nhập đƣợc tiến hành song song trong các đoạn. Chỉ áp dụng cho đĩa từ và trống từ. Ứng dụng RAID
5. Khối FCB (File Control Block)
- Khi mở 1 tệp, HĐH sẽ cấp phát 1 khối FCB để phục vụ truy nhập tệp.
- Không gian lƣu trữ các khối này đƣợc khởi tạo ngay từ khi hình thành HĐH (Trong tệp config.sys với lệnh File= “…”) quy định số tệp đƣợc phép truy nhập đồng thời. Số tệp đƣợc phép truy nhập đồng thời của mỗi HĐH là khác nhau.
Trong q trình truy nhập tệp có thể xảy ra lỗi: “too many files be opened”. Có 2 giải pháp để sửa lỗi trên:
Tắt các file không cần thiết đang mở. Sửa tệp config.sys
- Khối này chứa các thông tin sau: Tên tệp và đƣờng dẫn. Thuộc tính tệp.
Địa chỉ lƣu trữ tệp:
Địa chỉ logic của thiết bị lƣu trữ (ổ A, B, C, D ...)
Địa chỉ vật lí trên thiết bị đó. Phƣơng pháp truy nhập
Trạng thái tệp (Vị trí đầu ghi, đọc)
Chƣơng trình điều khiển thiết bị, phục vụ vào ra tệp.
6. An toàn truy nhập tệp
- Hệ điều hành phải có độ an tồn cao - Mục tiêu :CIAA
C: Bí mật với ngƣời khơng có thẩm quyền I: Tồn vẹn:
Vật lí
Giá trị (Tránh sự truy nhập bất hợp pháp)
A: Sẵn dùng cho ngƣời có thẩm quyền (Ngƣời có thẩm quyền thì muốn dùng là có ngay)
A: Tính xác thực: Tính đúng đắn của thơng tin. - Nguyên lí xây dựng 1 hệ thống thông tin: 5 bƣớc:
Bƣớc 1: Nghiên cứu hệ thống
Bƣớc 2: Nghiên cứu nguy cơ, điểm yếu. Phân tích khả năng rủi ro (Tính đến các trƣờng hợp xấu nhất)
Bƣớc 3: Xây dựng chính sách an tồn Bƣớc 4: Xây dựng các giải pháp
Bƣớc 5: Cài đặt, kiểm nghiệm các giải pháp. - 4 Nguy cơ dẫn đến mất an toàn :
Thơng tin dùng chung (Thơng tin có thể bị sao chép hoặc bộ nhớ bị ghi đè)
Thiết bị dùng chung (Chung thiết bị găng có thể làm phong tỏa tài nguyên găng lỗi) Các bộ dữ liệu dùng chung Dịch vụ dùng chung - Các chính sách an tồn: Sử dụng phần cứng Sử dụng phần mềm Sử dụng hỗn hợp - Giải pháp an toàn: Phân mức bảo vệ. Share all or not share.
Bảo mật dựa trên các quyền điều khiển truy nhập. a. Kĩ thuật sao lƣu và phục hồi:
- Tạo bản sao cho các tệp và phục hồi lại các tệp bị lỗi - Phục hồi lại dữ liệu nhờ các bản sao đó.
b. Che dấu dữ liệu
- Các kỹ thuật vật mang
- Sử dụng cấu trúc của các tệp (khóa dữ liệu, cấu trúc bộ dữ liệu) - Mã hóa trực tiếp thơng tin
c. An toàn ở dạng lƣu trữ:
- Giải pháp chung: Kĩ thuật mã hóa.
Mã hóa theo thiết bị lƣu trữ (Kiến trúc đĩa) Mã hóa theo cấu trúc tệp tin
Mã mật
- Đối với mã mật: có 2 loại:
Mã đối xứng: mã hóa và giải mã theo cùng 1 phƣơng pháp. Ví dụ: mã cổ điển, mã khối DES
Mã cơng khai: mã hóa và giải mã theo các phƣơng pháp khác nhau (mã bất đối xứng). Ví dụ: Mã RSA
e. Bảo vệ qua điều khiển truy nhập:
- Xác lập quyền thao tác trên các tệp dữ liệu: Có 7 quyền (Tạo mới, Sao chép (Copy), Xóa (Delete), Cut, Quản trị, Bổ sung mới, Sửa đổi (Modify)).
- 2 chính sách DAC, RBAC
DAC: Bảo mật rời rạc: Gom nhóm các đối tƣợng và nhóm ngƣời dùng. Sij: Bộ các quyền mà nhóm ngƣời sử dụng thứ I tác động lên đối tƣợng j
O1 O2 … On
U1
… Sij
Um Danh sách các quyền:
4 quyền đầu là dối với toàn bộ đối tƣợng (tạo mới, sao chép, hủy bỏ, quản trị đối tƣợng)
3 quyến sau là đối với thành phần (bổ sung mới, xóa, sửa đổi) Nếu số lƣợng sử dụng lớn, đa lớp thì DAC phù hợp
RBAC: 5 quan hệ này đều là quan hệ nhiều – nhiều
User Role
Case
BÀI 2: ÔN TẬP
1. Khi nào có lỗi “Too many Files Opened”? Nguyên nhân, khắc phục?
- Lỗi “Too many Files Opened” xuất hiện khi có quá nhiều truy nhậpvào hệ thống tệp đồng thời. HĐH quy định số tệp truy nhập đồng thời. Mỗi HĐH khác nhau thì số tệp khác nhau. Quy định này đƣợc ghi trong file config.sys (đối với winXP là config.nt) với lệnh “files=” - Cách khắc phục: 2 cách:
Đóng những tệp khơng cần thiết Sửa tệp config.sys
2. Tại sao cặp lệnh mở và đóng tệp lại là cặp lênh P,V
- Khi mở một tệp, hệ điều hành sẽ cấp phát một khối FCB để phục vụ cho việc truy nhập tệp. Về không gian lƣu trữ các khối FCB này, nó đƣợc hình thành ngay từ khi nạp hệ điều hành (đƣợc khai báo trong file config.sys, ở dòng FCBs = …)
- Ta thấy, các khối FCB này về nguyên tắc cũng giống nhƣ tài nguyên găng (tài nguyên hữu hạn khả năng phục vụ nhƣng trong một khoảng thời gian nào đó đƣợc nhiều tiến trình yêu cầu, cụ thể là các tiến trình mở tệp tin mới, yêu cầu cấp phát khối FCB). Khi có quá nhiều tệp tin mở đồng thời, sẽ xuất hiện lỗi “Too many files open!”
- Phải có giải pháp để điều độ các tiến trình qua đoạn găng này. Hệ điều hành sử dụng kĩ thuật Semaphore để giải quyết bài tốn này. Vì thế, các cặp lệnh mở và đóng tệp là các cặp lệnh p,v
3. Quản lí vào ra là gì? Nhiệm vụ? Vấn đề tối ƣu hóa trong quản lí vào ra?
- Nhiệm vụ chính:
Gửi mã lệnh điều khiển đến thiết bị. Tiếp nhận các yêu cầu ngắt từ thiết bị.
Phát hiện và xử lí lỗi trong quá trình vào ra (đƣờng truyền hoảng, thiết bị chƣa sẵn sàng….)
Tối ƣu hóa thời gian trao đổi giữa thiết bị ngoại vi với hệ thống.
- Tối ƣu hóa thời gian vào ra (kết khối dữ liệu và kĩ thuật vùng đệm - đã trình bày)
4. Quản lí thiết bị là gì? Mục tiêu, nhiệm vụ? 5. Truy nhập thông tin trên đĩa từ nhƣ thế nào? 6. An toàn tệp trong HĐH?
7. Virus là gì? Cơ chế tồn tải, ẩn mình và phá hoại của virus. Phân loại spyware với Virus?
Virus: là những chƣơng trình hay đoạn mã đƣợc thiết kế để tự nhân bản và sao chép chính nó vào các đối tƣợng lây nhiễm khác.
- Cơ chế tồn tại: Tự nhân bản
- Cơ chế phá hủy: sao chép chính nó vào các đối tƣợng lây nhiễm khác để phá hủy đối tƣợng đó (chiếm quyền các khối điều khiển)
- Cơ chế ẩn mình:
- Tác hại: Làm cạn kiệt bộ nhớ, phá hoại các chƣơng trình, dữ liệu của máy tính.
Phân biệt Virus với Spyware: - Giống:
Xuất phát vì những mục đích khơng tốt. Phá hoại máy tính.
Có cơ chế lây nhiễm - Khác:
Spyware thƣờng là phần mền chuyên thu thập thông tin từ máy chủ (mục đích thƣơng mại)
Virus là đoạn mã phá hoại máy tính
8. Khi in tài liệu thì đƣờng kể bảng bị mờ đi hoặc 1 phần của ảnh bị mờ đi. Giải thích nguyên nhân và cho cách xử lí?
- Hệ điều hành Windows sử dụng một cơ chế spool để phục vụ việc in ấn. Khi in một tài liệu, đầu tiên trình ứng dụng gửi tạm dữ liệu vào đĩa cứng. Mặc đinh, windows sẽ tạo ra tập tin spool trong folder windows/spool/printers. File spool này là vùng trên đĩa mà windows sử dụng để lƣu trữ các printing jobs khi chúng đƣợc thực hiện in. Cơ chế spool giúp cho windows có thể trả quyền điều khiển ngay lập tức cho chƣơng trình khi tài liệu đã đƣợc in.
- Hiện tƣợng đã miêu tả ở trên là do: File hoặc ảnh mà bạn đang cố gắng in đòi hỏi quá nhiều bộ nhớ. Cho nên khi vào folder spool thì file hoặc ảnh đó khơng đƣợc đƣa vào hết, dẫn đến khi in ra bị mờ hoặc mất một phần.
Cách xử lý:
- Tắt tất cả các ứng dụng khác mà bạn đang sử dụng
- Tắt tất cả các tài liệu khác trừ tài liệu mà bạn đang muốn in - Tắt tất cả các chƣơng trình đang mở và khởi động lại máy
- Xem thử xem bạn có đủ dung lƣợng đĩa cần thiết khơng. Nếu thiếu thì có thể sử dụng các chƣơng trình nhƣ disk defragment hoặc disk cleanup để giải phóng ổ đĩa.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Đề cƣơng ôn tập Hệ Điều Hành (ali_hobao – http://hedspi.net) 2. Slide Nguyên Lý Hệ Điều Hành + Bài giảng của thầy Uy 3. …