🗊Презентация Управління даними (файли і файлові системи)

Підсистеми ядра ОС Підсистема управління введенням-виведенням (периферійними пристроями) Підсистема управління даними (файлові системи) Підсистема управління оперативною пам'яттю Підсистема управління задачами (процесами) Підсистема забезпечення безпеки

Управління даними (файли і файлові системи) «Операційні системи»

План лекції: Основні задачі управління даними Файли. Файлові системи. Файлова система MS DOS Файлова система ОС Windows Файлова система ОС Unix

Основні задачі управління даними виконання операцій створення, видалення, перейменування, пошуку файлів, читання і запису даних у файли, а також ряду допоміжних операцій; забезпечення ефективного використання дискового простору і високої швидкості доступу до даних; забезпечення надійності зберігання даних і їх відновлення у випадку збоїв; захист даних користувача від несанкціонованого доступу; управління одночасним спільним використанням даних з боку декількох процесів.

«УПРАВЛІННЯ ДАНИМИ» = УПРАВЛІННЯ ФАЙЛАМИ «УПРАВЛІННЯ ДАНИМИ» = УПРАВЛІННЯ ФАЙЛАМИ Файл – набір даних, що зберігається на ПП і доступний за іменем (конкретне розташування даних на пристрої не цікавить користувача і повністю передовірено операційній системі)

Характеристики файлів, їх розміщення Атрибути файлів – характеристики файлів Назва файлу. Розширення імені Тип файлу Розмір файлу Часові штампи Номер версії Власник файлу Атрибути захисту Тип доступу Розмір запису Прапори (бітові атрибути) Дані про розміщення файла на диску

Каталоги (папки, директорії) - записи, в яких містяться атрибути кожного файлу Каталоги (папки, директорії) - записи, в яких містяться атрибути кожного файлу У ранніх ОС – однорівневий каталог, дворівневий каталог У сучасних ОС - ієрархічна структура каталогів (кожен каталог може, крім файлів, містити вкладені підкаталоги, глибина вкладення не обмежується. Метадані - всі службові дані, що зберігаються у файловій системі і описують атрибути та розміщення файлів, структуру каталогів, загальну структуру дискового тому і т.п.

І завдання ОС - Разміщення файлів І завдання ОС - Разміщення файлів Безперервне розміщення - кожен файл займає безперервну послідовність блоків

Сегментоване розміщення - файли можуть розміщуватися «по шматочках» - один файл може займати декілька несуміжних сегментів різної довжини

Результат розміщення файлів: Результат розміщення файлів: для файлів – роздробленість для дисків – фрагментація ПРОБЛЕМА: Великий файл → багато блоків (фізичних) → великий обсяг інформації про файл (багато адрес блоків) ВИХІД: Кластери (логічний блок) – сукупність фізичних блоків, приймається рівним 2k секторів.

Кластери? Кластери? Кожному файлу відводиться ціле число кластерів В інформації про розміщення файлу зберігаються номери кластерів, а не секторів. Чим більший кластер, тим менше кластерів треба для файлу Можна адресувати більший обсяг диску Чим більший кластер, тим краще?

Кластери? Кластери? В середньому половина останнього кластера кожного файлу незайнята (внутрішня фрагментацією). Якщо хоча б один із секторів кластеру позначений як дефектний, то і весь кластер вважається дефектним → не може бути використаний → при збільшенні розміру кластера зростає число невикористовуваних секторів диска. Оптимальний розмір кластера обчислюється або автоматично (при форматуванні диска), або задається вручну.

Способи подання інформації про вільні кластери диску: Способи подання інформації про вільні кластери диску: Зв'язаний лінійний список: на початку кожного вільного кластера зберігати номер наступного за списком. Недолік: утруднюється пошук вільного безперервного фрагмента потрібного розміру → складніше оптимізувати розміщення файлів. Список безперервних вільних фрагментів диска, а не окремих кластерів Недолік: працювати з таким списком складніше. Використання бітової карти (bitmap) вільних кластерів - масив, що містить по одному біту на кожний кластер:1 – «кластер зайнятий», 0 - «кластер вільний».

І завдання ОС - Поділ файлів між процесами ПРОБЛЕМА: Два або більше процесів намагаються одночасно використовувати один файл → порушення цілісності даних МОЖЛИВИЙ ВИХІД: 1) тільки один процес працює з файлом, виконуючи читання і запис; 2) з файлом працює довільне число процесів, але всі вони виконують тільки читання. НАСЛІДКИ: Істотне зниження продуктивністі операційної системи

ТИПОВЕ РІШЕННЯ – додаткові параметри: ТИПОВЕ РІШЕННЯ – додаткові параметри: Режим доступу визначає, які операції процес збирається виконувати з файлом: «тільки для читання», «тільки для запису», «для читання і запису». Режим поділу визначає, які операції процес готовий дозволити іншим процесам: «заборона запису», «заборона читання», «заборона читання і запису» «без заборон».

Правила поведінки процесів і системи при відкритті файлу: Правила поведінки процесів і системи при відкритті файлу: режим доступу другого процесу не повинен суперечити режиму поділу, встановленому першим процесом; режим поділу, запитуваний другим процесом, не повинен забороняти той режим доступу, який встановив перший процес. Правила поведінки при роботі з конкретним записом: ексклюзивне (виключне) блокування (на якомога менший інтервал часу) - процес дозволяє собі і читання, і запис, а іншим процесам тимчасово забороняє те й інше. кооперативне (не виключне) блокування – процес забороняє тільки запис всім процесам, у тому числі і собі самому, в той час як читання залишається дозволеним для всіх.

«УПРАВЛІННЯ ДАНИМИ» = УПРАВЛІННЯ ФАЙЛАМИ «УПРАВЛІННЯ ДАНИМИ» = УПРАВЛІННЯ ФАЙЛАМИ Файлова система (ФС) – стандартизована сукупність структур даних, алгоритмів і програм, що забезпечують зберігання файлів і виконання операцій з ними.

ФС призначена ФС призначена для забезпечення користувачеві зручного інтерфейсу при роботі з даними на диску, для забезпечення спільного використання файлів кількома користувачами і процесами. ФС включає: сукупність усіх файлів на диску, набори структур даних для організації файлів: каталоги файлів, дескриптори файлів, таблиці розподілу вільного і зайнятого простору на диску, комплекс СПЗ для керування файлами: створення і знищення, читання і запис, іменування, пошук . . .

Загальна модель файлової системи

Файли – на диску Каталоги – на диску Логічні записи – на диску Фізичні блоки – на диску

Версії NTFS Версії NTFS

Cамостійно! DiskExplorer от Runtime Software – програма для визначення структури диска: DiskExplorer for FAT DiskExplorer for NTFS