Файловые системы UFS and S5
Операционные Системы.
Конспект лекций – 1 бал, 10 лекций = 10 балов
Защита Лабораторных работ – 4 бала, 5 лабораторных = 20 балов
Тестирование = 20 балов
Контрольная работа = 10 балов
Конференция = 10 балов
Литература:
Олифер, таненбаун – операционные системы
Лекция 1.
Классификация ПО.
Любое ПО делиться:
1) Систм ПО: ОС, Драйвера
2) Служебное ПО: Антивирусы, Архиваторы, Файловые менеджеры и т.д.
3) Прикладное ПО – это програм обеспеч ктр помаг реш кргу проф задач(текст редктр, эл табл, граф редктр, систм автоматизир проектир САПР, атоматизр систем управ, мат пакеты).
4) Инструментальное ПО – котр помаг или позвол разраб нев програм продукты (СУБД (mysql, acess), среда разработки(rad studio, visual studio)).
ОС – это комплекс управ и обрабат програм ктр с одной стрны выступ как интрейфейс м/у аппаратурой ПК и пользователем а с др стороны предназнач для наибол эфектив испл вычислит ситсем и организации надеж вычислений.
Функции ОС:
1) Предоставляет пользователю вместо реал машины расширенную виртуальную машину с которой удобно работать.
2) Обеспечивает макс эффект использование ресурса вычислительной машины.
MSDOS – ОС
Обладает командным интерфейсом все команд делятся:
1) Директивы выполняются один раз при загрузке ОС.
2) Непосредственно команды выполняются произвол кол-во раз.
Команды:
1) Внешние – исполняемые файлы с расширением com exe.
2) Внутренние – располагаются в командном процессоре command.com (постоянно загруженные в оперативку).
Команды MS-DOS:
1) По работе с дисками:
1.1) Format (имя диска): [ /s ( – позволяет перенести системные файлы)] разбивает сектора.
1.2) Дефрагментация диска – defrag (диск):
1.3) Sys (имя диска): - перенос системных файлов
1.4) Установка текущего диска – (имя диска):
1.5) Просмотри содержимого диска – dir (имя диска):
1.6) Dir – (имя диска): >(куда поместить информацию имя файла его расширение) – перенос информации в файл /w – краткий вывод
1.7) > - создание нового файла
1.8) >> - перезаписать существующий файл
1.9) Con – системное устройство ввода вывода, изменяет направ ввывода
2) Операции с директориями – каталог – папка
2.1) Создание директории - md (имя диска):\ (путь)\(имя директории) Пр: md c: \ab – создает директорию в диске «с»
2.2) Xcopy (имя диска): \путь \имя источника директории (имя диска):\путь\( имя результирующие директории)
2.3) Переименование – ren (имя диска):\путь\(имя директории) (новое имя)
2.4) Удаление директории с информацией – deltree (имя диска):\(путь)\(имя диска)
2.5) Установка текущей директории – cd (имя диска): (путь)\(имя директории)
2.6) Cd.. – переход на выше стоящею директорию
2.7) Cd\ - переход в корневой каталог
2.8) Просмотр содержимого каталога – dir_(имя диска): \(путь)\(имя директории) т.ж. возможно перенос в файл, /w – краткий формат для dir_ (имя диска): (путь)\(имя директории)_/w
3) Операции с файлами
3.1) Edit.com – текстовый редактор
3.2) Copy – копирование, copy_ (имя диска): \(путь)\(имя файла расширение – из чего)_(имя диска): (путь)\(имя файла расширение - результат)
3.3) Слияние нескольких файлов – copy_ (имя диска):\ (путь)\(имя файла1 расширение) +(имя диска): (путь) \(имя файла2 расширение)+… +_ (имя диска): \(путь)\(имя файла расширение - результат)
3.4) Ren_(имя диска):\путь\(имя файла расширение)_(новое имя)
3.5) Rd – удаление директории без инфрмц; RD_[D:][path]
3.6) Del_(имя диска):\ (путь)\(имя файла расширение)
3.7) Про смотрение содержимого файла – type_(имя диска): (путь)\(имя файла расширение)
3.8) Изменение и установка атрибутов файла – attrib_[атрибут]_(имя диска): (путь)\(имя файла расширение) r – чтение, а – архивный, s – системный, h – скрытый, + добавляет атрибут,
«-» - убирает атрибут.
Пример: attrib_+s_c:\ab\x.txt – файл стал системным
4) Системные и служебные команды
4.1) Вывод сообщения
Echo on – выводит на экран все последующие команды а так же результаты их работы
Echo off – результаты команд выводятся на экран а сама команда не выводится
@echo off – вывод результата
4.2) Приостановка выполнения операции – pause_(сообщение)
4.3) Переход на метку goto_метка – испл в файлах расширения «bat»
4.4) Условия
- проверка ошибок - if_ [not]_errorlevel – число команд
- if_[not]_str1 == str2_ком
- проверка существования файлов – if_[not]_exist_имя файла расширение_команда
4.5) Указание путей поиска – path_[путь1]:[путь2]
Лекция 2.
13.02.12
Создание системной переменной
Данная переменная созд в мс дос и может быть испл в любой программе, она указ пути доступ к файлу в рамках заданной переменной, работа с ней выпся ч/з
Set_имя переменной = значение
Пример:
Set_lib = c:\bc – создает доступ к файлу
Отображ или ввод систем данных
Осущ ч/з
Data – if указ без параметров то месяц день год(4 цифр)
Вывод и изменение системного времени – time
Ver – версия ОС
Сервисные и служебные комнд
Передача параметров в комнд файл bat
f.bat on/off
if_”%1” == “on”_goto_m1
goto_m2
:m1
Echo_on
Echo_просто текст
Goto_m3
:m2
@echo_off
Echo_ввывод отключен
:m3
Проверка сущестоввания файла
If_exist_a:\kt\ab.txt_goto_l1
Echo_файл отсутствует
Goto_l2
:l1
Echo_файл существует
:l2
Указание путей поиска исполняемый и командных файлов
Path_[path1];[path2];…без параметров
Path_c:;\dos;c:\sys
Прерывание – процесс возник в резте события внешнего по отношению к вып команде или не предусмотренного программой которой порождает выполнение процедур не содерж в составе программы а имеющиеся в составе ОС
Т.О.- MS DOS – содержит спец программ для обработк прерываний(обработчик прерываний).
Состав ОС MS DOS
1) BIOS – базовая система ввода вывода, содержит 32 низкоуровневых обработчика прерывания (0 - 31) находящихся в ПЗУ
2) BR – начальный загрузчик, предназначен для нахождения загрузочных файлов(системных файлов ОС), находящихся в 0-секторе системного диска
3) IO.sys – системный файл, для организации связи с внешними устройствами, дополнительные обработчики прерываний, находящихся в корневом каталоге системного диска
4) MSDOS.sys – системный файл, содержит все остальные обработчики прерываний, находится в корневом каталоге системного диска (256 возможных).
5) COMMAND.COM – командный процессор, находится в любом месте системного диска
Функции:
1) Выполнение внутренних команд
2) Загрузка внешних команд и выгрузка исполнительных файлов
6) Внешние команды
7) Драйверы устройств – некоторые программы предназначенные для работы с внешними устройствами
Порядок загрузки ОС MS DOS
1) BIOS – тестирование аппаратных компонентов ПК
2) BR – начальный загрузчик – поиск системных фалов
2.1) IO.sys
2.2) CONFIG.SYS
2.3) Драйверы
3) MSDOS.SYS
4) COMMAND.COM
5) AUTOEXEC.BAT
Структура памяти
Max размер = 4гб
0 – 4 гб – fat 32 or fat 16
0 – 1088 – доступное пространство MS DOS
640 кб – 1 мб – верхняя память UMA
1 мб – 1088 кб – старшая память HMA
1088 кб – 4 гб – дополнительная память EMS
Файловые системы –
- совокупность компонентов спецификации и соответств им ПО которое отвечает за создание уничтожение, запись, чтение, модификацию, перемещение, управление доступа к файлам а тж за управ ресурсами которые испл данный файл.
Основ задачей ОС явл представ пользователю удобства при работе с данными на диске.
Следовательно, в место реал устройств ОС представ удобную логическую виртуальную модель представ в виде файловой системы.
Файл – именованная область на диске имеющая начало и конец.
Файловые системы:
1) FAT
2) NTFS
3) S5
4) UFS
5) EXT2(3)
Файловая система явл частью ОС которая включает в себя:
1) Совокупность всех файлов на диске
2) Набор и структур данных испл для управ файлами(каталоги, дескрипторы, таблицы распред свобод и занятого пространства)
3) Комплекс системных программных средств которые реализуют операции над файлами
Цели испл файлов:
1) Долговременность и надёжность хранения вне зависимости от источника питания
2) Совмест испл инф файл может быть создан одним пользователем прочитан другим, а удалён др в любое время
Файловая система позволяет пользователю обходиться простым набором команд скрывая при этом сложности физического устройства и раскрывая логические возможности.
Основные задачи файловой системы являются:
А) Однопользовательская ОС:
1) Именование файлов
2) Программный интерфейс приложений
3) Отображение логической модели файловой системы на физическую организацию конкретного устройства
4) Устойчивость файловой системы к сбоям питания, ошибкам аппаратных и програмных компонентов
5) Совместный доступ к фалам из нескольких приложений (однопользовательская мульти программная ОС)
6) Защита фалов одного пользователя от не законного доступа одного пользователя (многопользовательская мульти программная ОС сетевой доступ)
Типы файлов:
1) Обычные – инф произвол характера содержимое данных файлов ОС не контролирует
2) Каталоги – содержит системно справочную инф о наборе файлов и под каталогов с этими файлами ОС взаимодействует
3) Спец файлы – ктре представ собой фиктивные файлы которые ассоциированы для унификации механизма доступа к устройствам ввода вывода, а тж для работы с логич и физич устройствами ввода и вывода.
Файловые системы бывают двух видов:
1) Иерархическая структура – образ дерево в котором один потомок всегда имеет лишь одного родителя.(путь от корневого каталога к фалу определяется однозначно).

2) Сетевая – один файл, может принадлежать нескольким каталогам, образуя при этом сеть.(линукс системы)

Все типы фалов имеют символические имена, в иерархических файлах существуют три типа имён:
1) Простое или короткое – которое определяется в рамках одного каталога, кроме того в зависимости от файловой системы существуют различные ограничения на длину имени.
Fat32 – 8(имя).3(расширение)
Ntfs – 255(имя).3(расширение)
S5 - 14
2) Полное имя - это цепочка простых символьных имён всех каталогов, через которое проходит путь от корня, до конкретного файла.
3) Относительное имя – часть имени относительно, какого либо текущего каталога.
Лекция 3
Файловая система FAT:
1) Fat12
2) Fat16
3) Fat32
Д/З – в чем их отличия рассмотреть самостоятельно.

Дорожка – это часть поверхности ограниченная двумя концентрическими окружностями.
Цилиндр – это совокупность дорожек одного радиуса.
Сектор – это часть дорожки размером 512 байт наименьшая адресуемая 1-ца обмена данными дискового устройства с оперативкой.
Сектора нумеруются, начиная с нулевого.
Часть секторов объединяются в кластеры.
Кластер – совокупность смежных секторов, наим область на диске предназначенная для размещения одного файла (минимальная область на диске) все кластеры пронумерованные.
Области файловой системы Fat:
1) BR(Boot Record) – представ собой область начального загрузчика которая содержит
1.1) Сведения о носители данных.
1.2) Начальный загрузчик конкретной ОС.
2) FAT(File Allocated Table) – область таблицы распределённых данных.
3) RD(Root Directory) – область корневого каталога
4) DA(Data Area) – область данных
Область FAT – разделена на две копии за идентичностью которых следит ОС.
Каждая копия разделена на два блока размера блока определяет тип файловой системы.
В блоке имеются пронумерованные части которые соответствуют номеру кластера.
В каждой части содержится информация о кластере, с теми же номерами информация о кластере может быть :
1) Кластер свободен.
2) Кластер зарезервирован.
3) Кластер испорчен.
4) Номер следующего кластера в котором продолжается файл.
5) Признак конца файла.
Область корневого каталога разбита, на дескрипторы, каждый дескриптор содержит 32 байта и разбит на 8 полей.
Каждый дескриптор содержит информацию о параметрах файла или директории.
№
| Название
| Размер
|
| имя файла или директории
| 8 байт
|
| расширения
| 3 байта
|
| атрибуты
| 1 байт
|
| резерв
| 10 байт
|
| время последней записи файла или каталога
| 2 байта
|
| дата последней записи файла или каталога
| 2 байта
|
| номер начально кластера файла
| 2 байта
|
| размер файла или каталога
| 4 байта
|
Атрибут представляет собой – набор характеристик файла или каталога.
Структура Атрибута
Резерв редко используется
1-ая 1-ка указывает, что файл архивный
2-ая 1-ка указывает на каталог
Последняя 1-ка указывает, что файл создан только для чтения
Предпоследняя указывает, что файл является скрытым
3 – я с конца указывает, является ли файл системным
Посередине указывает на метку тома 1-ца носителя информации в многотомных файлах.
Логика работы ОС по поиску файлов в файловой системе FAT:
Пусть необходимо найти файл расположенный на диске А:\ab.txt
1) ОС обращается к диску(обращение к нулевому сектору области начально загрузчика BR) и чтение информации о диске.
2) ОС обращается к области корневого каталога, которая разбита на дескрипторы и происходит просмотр всех дескрипторов, начиная с 1-го.
|
|
|
| ab
|
|
|
|
|
|
|
|
| txt
|
|
|
|
|
|
|
|
| 20h
| сведения о файле
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| номер начального кластера
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| Всего 128 полей
После того как ОС просмотрела все лишнее и дошла до совпадения:
3) ОС обращается в область данных где она находит 4-ый кластер, а после нахождения 4-го кластера ей необходимо обратится в область FAT, что бы узнать следующий кластер и т.д. if файл закончен то в области Fat будет стоять EOF.
При этом файл ab.txt будет расположен в трёх кластерах под номерами 4, 6, 9 в области данных а ссылки в области FAT.
Удаление файлов в файловой системе FAT:
1) При удалении в дескрипторе файлов первый символ имени файла замещается на Х в кодировке аски e5h - X.
2) В области фат адреса последующих кластеров заменяются на нули. При этом в области данных никакого реального удаления ни происходит все данных сохранены и их можно восстановить. Он при этом если происходит операции сохранения нового файла то возможно что кластер будет замещён.
Пусть необходимо найти файл A:\T\ab.txt
1) ОС обращается к BR
2) В область корневого каталога просматриваются дескрипторы и ищется каталог
|
| Т
|
| ab
|
|
|
|
|
|
|
|
| txt
|
|
|
|
|
|
| 10h
| сведения о каталоге
| 20h
| сведения о файле
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ссылка на дескриптор где хранятся файлы
|
| номер начального кластера
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| 3) 60-дескрипторе будет располагаться файл ab.txt
Лекция 4
вторник, 6 марта 2012 г.
Файловая система NTFS:
Особенность:
1) Надёжность – обеспечивается двумя механизмами:
1.1) Механизм целостности – он обеспечивается путём использования такой операции как транзакция( операция которая выполняется либо полностью либо не выполняется вообще) все операции протоколируются в журнал транзакции с пометками о выполнении. Если операции прошла, успешна, то отметка о выполнении снимается иначе, устанавливается отметка о переходе в первоначальное состояние.
1.2) Механизм аварийной замены дефектных кластеров(представ собой системные проверки постоянно действующей в системе).
2) NTFS Обеспечивает безопасность на уровне файлов, путём ограничения доступа к файлам зависит от учётной записи пользователи или от его группы.
3) Поддержка диска 2^64 байта.
4) Поддержка длинных символьных имён
5) Высокая скорость поиска файлов
6) Возможность сжатия данных
7) Возможность шифрования данных
Структура файловой системы NTFS:
1) В основе лежит Том – логический раздел диска, при форматировании том разбивается на последовательность пронумерованных кластеров (каждому кластеру соответствует логический номер – Logic Number Cluster - LNC). Все файлы на диске могут содержатся в нескольких кластерах которым присваивается свой виртуальный порядковый номер(Virtual Cluster Number - VCN).
Всё пространство разбивается на логические сектора
Базовая 1-ца для распределения файлов представляет собой непрерывную последовательность кластеров .
(отрезка – адрес отрезка состоит
из двух координат
1 – логический номер начального кластера
2 – количество кластеров в отрезке,
в отрезке может быть часть фалов которые определяются 3-мя координатами
1 – виртуальный номер кластера
2 – логический
3 – количество кластеров в отрезке)
Структура тома представлена 3-мя частями:
1) Загрузочный кластер или блок - BR
2) Зона главной файловой таблицы - Master File Table – MFT
3) Зона данных в ней содержится копия загрузочного кластера, копия части MFT, а тж. Данных файлов размещённые в кластерах.
Блок содержит – сведения о томе (количество кластеров, размер MFT, адрес, где находится копия части MFT).
MFT – состоит из записей, запись содержит информацию о любом файле тома.
В записи от 0 до 15-ти содержится сведения о некоторых системных файлах, которые для интерфейса ОС не доступны.
Д/З., Найти пятнадцать системных записей и пояснить, для чего они нужны.
Загрузочный кластер
|
| 0..15 системные записи таблицы MFT
| MFT
| сведения о др файлах тома
| Данные
| Зона размещения данных
| копия MFT
| копия загрузочного кластера
| Данные
| В файловой системе NTFS каждый файл или каталог состоит из набора атрибутов при этом имя и данные файла так же являются атрибутами, каждый атрибут состоит из => полей:
1) Тип атрибута
2) Длина атрибута
3) Значение атрибута
4) Имя атрибута
Типы атрибутов бывают:
1) Системными – все имена фиксированный, тж. Фиксированы все значения полей.
2) Пользовательскими – имена и значения полей определены пользователем.
Каждый файл расположен полностью в MTF, если он туда помещается, если не помещается, то в каждую запись помещается только часть атрибутов, остальные будут размещены в других атрибутах.
Системные атрибуты:
1) Attribute List – AL – представляет собой список атрибутов из которых состоит файл, данный атрибут используется если все атрибуты файлов не помещаются в MFT.
2) File Name – FN – имя файла в кодировке UNICODE длинное имя файла
3) MSDOS Name – короткое имя файла
4) Security Descriptor – SD – содержит информацию о защите файла(список прав доступа и поле аудита – определяет какие операции необходимо регистрировать).
5) Data – представляет собой данных файла
6) Index Root – IR – корень индекса бинарного дерева, используемого при поиске файлов.
7) Index Allocation – IA – представляет собой индекс размещение не резидентной(то что вне MFT) части индекса списка бинарного дерева.
8) Standard Information – SI – содержит значения которые в файловой системе фат называются атрибутами – расширение, дата обращение, имя и тд.
Типы файлов NTFS:
1) Small - малые файлы целиком размещены в MFT
SI, FN, MSDOS Name, Data, SD
MFT
| SI
| FN
| MSDOS Name
| Data
| SD
|
|
|
|
|
| 2) Large – больше файлы
MFT
| SI
| FN
| MSDOS Name
| Data
| SD
|
|
|
| содержит список атрибутов зоны данных, которые содержит данные файла – ссылки из 3-х координат на область данных
|
| область данных
| 3) Huge - Гигантские файлы не могут поместиться в атрибут дата и поэтому помещается в списки отрезков
MFT
| SI
| FN
| MSDOS Name
| Data
| SD
| AL
|
|
|
|
|
| указывает номер записи MFT в которой содержится атрибут дата ссылки на VCN и DATA
| 4) Extremely - сверх длинные
MFT
| SI
| FN
| MSDOS Name
| SD
| AL
|
|
|
|
| ссылается на VCN и Data
|
И тд…
Каталоги:
Сведения о каталоге содержится в записи MFT, который содержит атрибут IR, каждый элемент состоит из двух значений это имя файла и номер записи в MFT, выделяются две категории каталогов:
1) Small Index – малые, если количество файлов не велико то список файлов содержащихся в атрибуте IR может находится в одной записи MFT.
MFT
| SI
| FN
| MSDOS Name
| IR
| SD
|
|
|
| имя файла: номер записи
и тд.
|
| 2) Large Index – Больше, представляют собой резидентную и не резидентную часть
| MFT
| SI
| FN
| MSDOS Name
| IR
| IA
| SD
|
|
|
| имя файла: номер записи
и тд.
резидентная часть
| не резидентная часть ссылка на атрибут IR
|
|
Логика поиска файлов в файловой системе NTFS:
Ищем D:\t\abc
Загрузочный кластер
|
|
|
| FN
| IR
|
| $
| t:104
|
|
|
| IN
| IR
|
|
|
|
Лекция 5
вторник, 20 марта 2012 г.
Файловые системы UFS and S5
Данные системы относятся к сетевой структуре в которые всегда существует только один корень за которым следуют все логические устройства.
S5
Имена файлов всегда не превышают 14 символов, а раздел любого диска всегда делиться на четыре области :
1) Загрузочный кластер - который содержит общую информацию о системе
2) Супер блок – который содержит общею информацию о данной файловой системе установленной на конкретной системе, за организацию супер блока отвечает индексный дескриптор – imode_list в котором содержится информация о всех файлах и каталогах (размер области индексных дескрипторов, число индексных дескрипторов, список свободных блоков и список свободных индексных дескрипторов).
3) Область индексных дескрипторов, в которых содержится имя дескрипторов.
4) Область данных – содержимое файлов.
Особенностью файловой системы S5 является отделение имени файла от его характеристик которые хранятся в соответствующем данному файлу индексном дескрипторе.
Любой индексный дескриптор содержит:
1) Идентификатор владельца файла
2) Тип файла
3) Права доступа к файлу
4) Временные характеристики - дата время создания дата и время изменения
5) Число ссылок на данный дескриптор
6) Адрес файла
7) Размер файла
Загрузочный кластер
| Супер блок
| ОИД – область индексных дескрипторов
| ОД – область данных
|
Под адрес любого файла выделяется структура:
Данная структура:
1 – 12 непосредственный адрес файла (№ кластеров) в случае если файлу не достаточно 12, то обращается к 13 в котором указан номер косвенной операции, если и его мало то резервируется 14 в котором указан номер кластера с двойной косвенной операцией, если не хватает, то обращение к 15-ой в которой 3 ступени.
Данная файловая система может хранить файлы размером 7^10^13 байт (7 на 10 в 13).
Каждый каталог содержит записи, в которых находится номер № ОИД и имя каталога.
№ ОИД = 1 – соответствует корневому каталогу и содержит о нем сведения.
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:
©2015 - 2023 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.
|