Околения компьютеров
 Скачать 1.67 Mb.
|
|
“Жесткая” связь Есть содержимое файла, есть атрибут файла, и одним из полей атрибутов является количество имен у этого файла, и есть произвольное количество имен, которые как-то распределены по каталогам ФС. В этом случае каждое из этих имен равнозначно, т.е. имеет место некоторая симметричная организация: каждое из имен синонимов равноправно, т.е. нет никакого старшинства в не зависимости от порядка образования этих файлов. “Символическая” связьесть файл с именем Νame 2 , этому имени соответствуют атрибуты и соответствует содержимое, и есть специальный файл Νame 1 , который ссылается на имя Νame 2. В этом случае имеет место ассиметричное именование файлов. Имя Νame 2 позволяет организовывать более широкую работу с файлом, можно удалять, если файл будет удален, соответственно содержимое пропадет. Имя Νame 1 имеет свои правила интепретации, поскольку они идут через ссылку на имя Νame 2 ,т.е. можно осуществлять доступ к содержимому, но если удалить файл Νame 1 , то содержимое Νame 2 останется неизменным. 1.2 “Символическая” связь Билет 41 Файловые системы. Координация использования пространства внешней памяти. Квотирование пространства ФС. Надежность ФС. Проверка целостности ФС. Квотирование пространства файловой системы Одним из ресурсов ВС является лимитированное пространство ФС, выделенное для пользователя. Количество имен файла ограничено сверху размером раздела. Пространство, занимаемое файлами лимитировано. Для каждого из этих ресурсов определяется 2 квоты : на блоки и на файлы. Существуют жесткие и гибкие лимиты . С гибким лимитом блоков связывается два параметра – это непосредственно значение, которое лимитирует использование ресурсов – это первый параметр. Второй параметр – это так называемый счетчик предупреждений. Работа осуществляется следующим образом. Пользователь заходит в свой номер, система определяет статус использования соответствующего лимита. Если реально используемый лимит, предположим это лимит на блоки файлов, превосходит гибкий лимит блоков, то пользователю при входе в систему дается предупреждение, что он израсходовал свой лимит, и счетчик предупреждения уменьшается на 1. Пользователю дается возможность заходить к себе в номер и работать до тех пор пока счетчик предупреждений не станет равен 0. Так только он станет равен 0 работа пользователя будет блокирована. Жесткое лимитирование – этот тот лимит, который перейти нельзя никогда. Если при входе пользователя в систему обнаружится, что он превзошел жесткий лимит, то его работа блокируется сразу все зависимости от других ситуаций. Гибкий и жесткий лимит – это есть средства, в принципе, возможно использование различных Если пользователь попытался превзойти жесткий лимит, то он блокируется сразу. Н Н а а д д е е ж ж н н о о с с т т ь ь ф ф а а й й л л о о в в о о й й с с и и с с т т е е м м ы ы Критерий надежность файловой системы достаточно просто формулируется. Т.е. нужно обеспечить работу таким образом, чтобы при возникновении внештатной ситуации объем потерянной информации был минимальной. Внештатная ситуация может быть самой разнообразной – сбой в любом из узлов компьютера, в том числе на носителе, в котором находится файловая система, физическое уничтожение информации (в том числе и случайное) и т.д. Первым и наиболее исторически традиционным путем решения этой проблемы является резервное копирование или резервное архивирование файла. => Нужно, чтобы при возникновении внештатной ситуации потеря информации стремилась к нулю. Резервное копирование должно проходить в ограниченный промежуток времени. Различные модели резервного копирования 1.Копируются не все файлы файловой системы (избирательность архивирования по типам файлов); Не копируются *.obj и системные (те, которые можно переустановить). 2. Создается мастеркопия архива по расписанию, или в произвольные моменты времени. Копируются все файлы, которые были изменены с момента создания последней мастеркопии. Копии получаются очень большие. 3. Использование компрессии при архивировании (риск потери всего архива из-за ошибки в чтении/записи сжатых данных); 4. Проблема архивирования «на ходу» (во время копирования происходят изменения файлов, создание, удаление каталогов и т.д.). Возможность потери информации из-за внештатной ситуации (например отключение от питания) 5. Распределенное хранение резервных копий. Лучше держать много копий в разных местах – хоть где-нибудь, да останется. 1.1.1.1.1.1.1.1 Стратегии архивирования Физическая архивация 1.«один в один»; При этом можно копировать свободные блоки, что не надо. Решение этой проблемы – п.2 2. интеллектуальная физическия архивация (копируются только использованные блоки файловой системы); 3. проблема обработки дефектных блоков. Чем больше носителей, тем больше дефектных блоков. Логическая архивация – копирование файлов (а не блоков), модифицированных после заданной даты. П П р р о о в в е е р р к к а а ц ц е е л л о о с с т т н н о о с с т т и и ф ф а а й й л л о о в в о о й й с с и и с с т т е е м м ы ы Проблема – при аппаратных или программных сбоях возможна потеря информации: • потеря модифицированных данных в «обычных» файлах; • потеря системной информации (содержимое каталогов, списков системных блоков, индексные узлы и т.д.) Необходим контроль целостности или непротиворечивости файловой системы. Модельная стратегия контроля 1.Формируются две таблицы: - таблица занятых блоков; - таблица свободных блоков; (размеры таблиц соответствуют размеру файловой системы – число записей равно числу блоков ФС) Изначально все записи таблиц обнуляются. 2. Анализируется список свободных блоков. Для каждого номера свободного блока увеличивается на 1 соответствующая ему запись в таблице свободных. 3. Анализируются все индексные узлы. Для каждого блока, встретившегося в индексном узле, увеличивается его счетчик на 1 в таблице занятых блоков. 4. Анализ содержимого таблиц и коррекция ситуаций. Варианты анализа таблиц 1.Таблица занятых блоков и таблица свободных блоков дополняют друг друга до всех единиц, тогда все в порядке, целостность системы соблюдена. 2. Пропавший блок – не числится ни среди свободных, ни среди занятых. Можно оставить как есть и ждать претензий со стороны пользователя, но система замусоривается. Считаем свободным. 3. таблица занятых блоков корректна, а какой-то из свободных блоков дважды или более раз посчитан свободным, т.е. список свободных блоков (таблица) не корректен. В этом случае нужно запустить процесс пересоздания списка свободных блоков. Т.е. нужно запустить процесс, который проанализирует все индексные дескрипторы и соответственно сформирует список свободных блоков. 4.Дубликат занятого блока. Блок повстречался в 2х индексных дискрипторах. Локализуем проблему на уровне файлов. Действие: 1.Name1 ---> копируется Name12 2.Name2 ---> копируется Name22 3.Удаляются Name1, Name2 4.Запускается переопределение списка свободных блоков 5.Обратное переименование файлов и фиксация факта их возможной проблемности. Билет 42. ОС Unix: файловая система Появление ФС UNIX совершило революцию в файловых системах по нескольким направлениям – в СПО, в организации ОС. Например: 1.UNIX был первой ОС, разработанной с помощью языка высокого уровня. 2. Элегантная и развитая система управления процессами. 3. Древовидная организация ФС. (Древовидная в общем случае, но есть средства нарушающие древовидность.) Такая организация – не абсолютное первенство UNIX, это было заимствовано из Maltix, однако UNIX - первая файловая система с древовидной организацией, которая получила широкое распространение. 4. Использование концепции файлов. Все представляется в виде файлов. Все работает через унифицированный интерфейс. Организация ФС Unix Файловая система операционной системы UNIX является примером многопользовательской иерархической файловой системой с трехуровневой организацией прав доступа к содержимому файлов. Файл Unix – это специальным образом именованный набор данных, размещенный в файловой системе. •обычный файл (regular file) – традиционный тип файла, содержащий данные пользователя. Интерпретация содержимого файла производится программой, обрабатывающей файл. OC Unix трактует понятие файла шире традиционного. В частности, в системе в качестве файла рассматриваются: •каталог (directory) – специальный файл, обеспечивающий иерархическую организацию файловой системы. С каталогом ассоциируются все файлы, которые принадлежат данному каталогу. •специальный файл устройств (special device file) – cистема позволяет ассоциировать внешние устройства с драйверами и предоставляет доступ к внешним устройствам, согласно общим интерфейсам работы с файлами. •именованный канал (named pipe) – специальная разновидность файлов, позволяющая организовывать передачу данных между взаимодействующими процессами; •ссылка (link) – позволяет создавать дополнительные ссылки к содержимому файла из различных точек файловой системы; Они могут нарушать древовидность организации ФС. •сокет (socket) – средство взаимодействия процессов в пределах сети ЭВМ. ОС UNIX поддерживает широкий диапазон типов файлов. Каталог в ОСУ тоже файл. Права доступа Категории пользователей: 1. пользователь (владелец) 2. группа (всепользователи, которые принадлежат группе владельца за исключением самого владельца) 3. все пользователи системы (все пользователи системы, за исключением группы владельца и самого владельца.) Права 1. на чтение 2. на запись 3. на исполнение (0исполняемым файлом может быть только файл полученный в результате сборки и ли командный файл. Интерпретация этих прав зависит от типа файла. Так для обычных файлов это традиционные права на чтение, запись данных файла и исполнение содержимого файла в качестве процесса. Интерпретация прав доступа для других типов файлов может различаться. Например, для файлов каталогов это: право на чтение каталога – получение списка имен файлов; право на исполнение каталога – получение дополнительной информации о файлах (т.е. тогда, когда требуется информация, большая чем имя файла), право на использование каталога в качестве текущего, возможность использования имени каталога внутри имени файла; право на запись – возможность создания, переименования и удаления файла в каталоге. Логическая структура каталогов Все UNIX-системы имеют соглашения о логической структуре каталогов, расположенных в корне файловой системы. Это упрощает работу операционной системы, ее обслуживание и переносимость. Эти соглашения используются при работе почтовой системы, системы печати и т.д. Содержимое основных каталогов: Корневой каталог / является основой любой файловой системы ОС UNIX. Все остальные файлы и каталоги располагаются в рамках структуры, порожденной корневым каталогом, независимо от их физического положения на диске. /unix - файл загрузки ядра ОС. /bin - файлы, реализующие общедоступные команды системы. /etc - вэтом каталоге находятся файлы, определяющие настройки системы (в частности, файл passwd), а также команды, необходимые для управления содержимым подобных специальных файлов. /tmp - каталог для хранения временных системных файлов. При перезагрузке системы не гарантируется сохранение его содержимого. Обычно этот каталог открыт на запись для всех пользователей системы. /mnt - каталог, к которому осуществляется монтирование дополнительных физических файловых систем для получения единого дерева логической файловой системы. Заметим, что это лишь соглашение, в общем случае можно примонтировать к любому каталогу. /dev - каталог содержит специальные файлы устройств, с которыми ассоциированы драйверы устройств. Каждый из файлов имеет ссылку на соответствующий драйвер и указание типа устройства (блок- или байт- ориентированные). Этот каталог может содержать несколько подкаталогов, группирующих специальные файлы по типам. Таким образом, имеется возможность легко добавлять и удалять новые устройства в систему. /lib - здесь находятся библиотечные файлы языка Си и других языков программирования. /usr - размещается вся информация, связанная с обеспечением работы пользователей. Здесь также имеется подкаталог, содержащий часть библиотечных файлов (/usr/lib), подкаталог /usr/users (или /usr/home), который становится текущим при входе пользователя в систему, подкаталог, где находятся дополнительные команды (/usr/bin), подкаталог, содержащий файлы заголовков (/usr/include), в котором, в свою очередь, подкаталог, содержащий include-файлы, характеризующие работу системы (например, signal.h - интерпретация сигналов). Билет 43. Модель версии System V Структура ФС Файловая система Unix может занимать раздел диска (partition). Количество разделов на каждом диске, их размеры определяются при предварительной подготовке устройства (разметка). Unix рассматривает разделы как отдельные, независимые устройства. Суперблок файловой системысодержит оперативную информацию о текущем состоянии файловой системы, а также данные о параметрах настройки, в частности: •размер логического блока (512б, 1024б, 2048б); •размер файловой системы в логических блоках (включая суперблок); •максимальное количество индексных дескрипторов (определяет размер области индексных дескрипторов); •число свободных блоков; •число свободных индексных дескрипторов; •специальные флаги; •массив номеров свободных блоков; •массив номеров свободных индексных дескрипторов; •и др. В ОП постоянно находится актуальная копия суперблока. Область (пространство) индексных дескрипторов. Индексный дескриптор – это специальная структура данных файловой системы, которая ставится во взаимно однозначное соответствие с каждым файлом. Размер пространства индексных дескрипторов определяется параметром генерации файловой системы по количеству индексных дескрипторов, которые указаны в суперблоке. Содержит: 1.Тип файла 2. права доступа к файлу 3. число имен каталогов ФС, ассоциированных с данным индексным дискриптором. 4. идентификатор владельца 5. размер файлда в байтах 6. время послдней модификации 7.Массив номеров блоков файлов Блоки файлов. Это пространство на системном устройстве, в котором размещается вся информация, хранящаяся в файлах и о файлах, которая не поместилась в предыдущие блоки файловой системы. Работа с массивами номеров свободных блоков В суперблоке файловой системы размещается массив номеров свободных блоков, этот массив является началом полного списка содержащего номера всех свободных блоков файловой системы. Все свободные блоки ФС организованы в однонаправленный список, структурная организация которого следующая: 1-й элемент этого списка – это есть массив из Ν ссылок, которые размещаются в суперблоке. Ν зависит от конкретной ОС, пусть это будет 100. 0-й элемент этого массива есть номер блока из пространства блоков ФС, в котором находится продолжение этого списка. Соответственно 0-й элемент этого блока есть ссылка на следующий массив из Ν ссылок и т.д. ФС оперативно работает с этим массивом. Если в нем есть свободные места, то при освобождении блоков, они записываются на свободные места, если требуются новые блоки, то они выбираются из этого массива. Если массив исчерпывается, то информация берется из следующего блока. Если массив полностью заполнен, т.е. освобождается много блоков, то выбирается следующий свободный блок и этот массив скидывается на этот блок. Это достаточно важная информация, которая в каждый момент отражает состояние ФС. Оперативный доступ к списку осуществляется посредством использования массива в суперблоке. Работа с массивом свободных ИД Массив номеров свободных индексных дескрипторов содержит оперативный набор номеров свободных индексных дескрипторов. Размер массива - Nиндекс. При освобождении индексного дескриптора, если есть свободное место в массиве, то номер освободившегося индексного дескриптора записывается в соответствующий элемент массива. Если свободного места в массиве нет, то этот номер «забывается». При запросе нового индексного дескриптора осуществляется поиск в массиве, если массив не пустой, то все в порядке, если массив пустой – происходит операция обновления его содержимого (происходит просмотр области индексных дескрипторов и занесение в массив обнаруженных свободных). Т.е. массив свободных индексных дескрипторов – это своеобразный буфер. Индексные дескрипторы Индексный дескриптор (ИД) – описатель файла, содержит все необходимые для работы с файлом служебные атрибуты. Через ИД осуществляется доступ к содержимому файлов. Любое имя файла в системе ассоциировано с единственным ИД, но это соответствие неоднозначно. Т.е. ИД может соответствовать произвольное количество имен. Структура индексного дескриптора: •тип файла, права, атрибуты выполнения (если = 0, то ИД свободен); •число имен, которые ассоциированы с данным ИД; •идентификаторы владельца-пользователя, владельца-группы; •размер файла в байтах; •время последнего доступа к файлу; •время последней модификации содержимого файла; •время последней модификации ИД (за исключением времени доступа и времени модификации файла) •массив номеров блоков файла. Адресация блоков файла Для простоты изложения будем считать, что размер блока равен 512 байт. Размещение данных файла задается списком его блоков. Это снимает проблемы непрерывных файловых систем, т.е. систем, где блоки файла располагаются последовательно. Таким образом реально блоки файла могут быть разбросаны по диску, но логически они образуют цепочку, содержащую весь набор данных. Ключом, задающим подобное расположение служит массив номеров блоков файла, содержащий список из 13 номеров блоков на диске, хранящихся в |