Основные темы на экзамен по дисциплине "Операционные системы и среды"
 Скачать 326.86 Kb.
|
|
Сегментация - это деление памяти на сегменты. Это механизм адресации, обеспечивающий существование нескольких независимых адресных пространств как в пределах одной задачи, так и в системе в целом для защиты задач от взаимного влияния. Файловые системы Файловая система — регламент, определяющий способ организации, хранения и именования данных на носителях инфы. Она определяет формат физического хранения инфы, кот принято группировать в виде файлов. Конкретная файловая система определяет размер имени файла, max возможный размер файла, набор атрибутов файла. Некоторые файловые системы предоставляют сервисные возможности, напр-р, разграничение доступа или шифрование файлов. Файловая система связывает носитель инфы и интерфейс для доступа к файлам. Когда прикладная прога обращается к файлу, она не имеет никакого представления о том, каким образом расположена инфа в конкретном файле, так же, как и на каком физическом типе носителя он записан. Всё, что знает прога — это имя файла, его размер и атрибуты. Эти данные она получает от драйвера файловой системы. Именно файловая система устанавливает, где и как будет записан файл на физическом носителе. Файлы Обычные файлы подразделяются на текстовые и двоичные. Текстовые файлы состоят из строк символов, представленных в ASCII-коде. Это доки, исходные тексты прог и т.п. Текстовые файлы м. прочитать на экране и распечатать на принтере. Двоичные файлы не use ASCII-коды, они часто имеют слож внутр структуру, напр-р, объектный код проги или архивный файл. Все ОС должны уметь распознавать хотя бы 1 тип файлов - их собственные исполняемые файлы. Имена файлов И́мя фа́йла — строка символов, однозначно определяющая файл в некотором пространстве имён файловой системы (ФС), обычно называемом каталогом, директорией или папкой. Имена файлов строятся по правилам, принятым в той или иной файловой и операционной системах (ОС). Многие системы позволяют назначать имена как обычным файлам, так и каталогам и специальным объектам (символическим ссылкам, блочным устройствам и т. п.). Имя файла является частью полного имени файла, также называемого полным или абсолютным путём к файлу. Полное имя может включать следующие компоненты: протокол или способ доступа (http, ftp, file и т. п.); имя или адрес компьютера, узла сети (wikipedia.org, 207.142.131.206, \\MYCOMPUTER, SYS: и т. п.); устройство хранения, диск (C:, /, SYSLIB и т. п.); путь к каталогу (/usr/bin, \TEMP, [USR.LIB.SRC] и т. п.); собственно имя файла, которое может содержать его расширение (.txt, .exe, .COM и т. п.); версия или номер ревизии (perl6, ping6 и т. п.)[уточнить]. Имя файла необходимо для того, чтобы к файлу мог обратиться пользователь. В одном каталоге не может быть двух файлов с одинаковыми именами (некоторые файловые системы регистрозависимы, что оставляет возможность для создания файлов, имена которых отличаются регистром символов). Имя файла обычно состоит из двух частей, разделенных точкой: Название (до точки, часто также называют именем); Расширение. Структура файла Файловая структура – это совокупность файлов на диске и взаимосвязей между ними. Простые файловые структуры могут использоваться для дисков с небольшим (до нескольких десятков) количеством файлов. Иерархические файловые структуры используются для хранения большого (сотни и тысячи) количества файлов. Типы файлов Файлы бывают разных типов: обычные файлы, спец файлы, файлы-каталоги. Доступ к файлам Общий доступ к файлам – это просто совместное использование одного или нескольких файлов. Файл может существовать на вашем компьютере, чтобы вы могли его использовать, но вы также можете отправить файл кому-то еще в том же доме, в вашей компании или буквально в любую точку мира. Общий доступ к файлам через компьютерную сеть означает, что вы используете сетевое соединение для отправки файлов. Атрибуты файлов Атрибут файла — метаданные, которые описывают файл. Атрибут может находиться в двух состояниях: либо установленный, либо снятый. Атрибуты рассматриваются отдельно от других метаданных, таких как даты, расширения имени файла или права доступа. Каталоги и другие объекты файловой системы также могут иметь определённые атрибуты. Операции с файлами Копирование — это операция, при которой файл остаётся в каталоге и создаётся копия в другом каталоге. Удаление – это операция, при которой файл из каталога уничтожается Поиск файла – это операция, при которой происходит обнаружение файла по некоторым известным характеристикам (по дате создания, по части имени, по расширению файла) Переименование — это операция, при которой пользователь изменяет собственное имя файла. Перемещение — это операция, при которой файл переносится в другой каталог, но его копия не остаётся в исходном. Каталоги Каталог- это 1)группа файлов, объединенных пользователем исходя из некотор соображений, 2) файл, содержащий системную инфу о группе файлов, его составляющих. В каталоге содержится список файлов, входящих в него, и устанавливается соответствие между файлами и их хар-ками (атрибутами). В разных файловых системах м. использоваться в кач-ве атрибутов разные хар-ки, напр-р: инфа о разрешенном доступе, пароль для доступа к файлу, владелец файла, создатель файла, признак "только для чтения", "скрытый файл", "системный файл", "архивный файл", "двоичный/символьный", "временный" (удалить после завершения процесса), признак блокировки, длина записи, указатель на ключевое поле в записи, длина ключа, времена создания, последнего доступа и последнего изменения, текущий размер файла, max размер файла. Системы с одноуровневыми каталогами Организация файловых систем, состоящих только из одного каталога, который содержит все файлы, является самой простой формой организации. Такой каталог называют корневым. Имя данного каталога не имеет особого значения, так как в файловой системе он является единственным. Подобная файловая система использовалась на первых персональных компьютерах, так как работал с системой обычно только один пользователь. Иерархические системы каталогов Поиск файлов в современных персональных компьютерах при использовании одноуровневой системы каталогизации может быть очень сильно затруднен, поскольку количество пользовательских файлов, не считая системных, исчисляется тысячами. Поэтому необходим другой способ организации файловых систем, при котором родственные файлы могут быть сгруппированы. Использование иерархии (дерева каталогов) идеально решает проблемы файловой организации современных систем. При таком подходе в системе может находиться столько каталогов, сколько будет нужно для объединения файлов по общим признакам. Кроме того, если пользователи совместно используют общий файловый сервер (например, в корпоративных сетях), то каждый пользователь может получить свой корневой каталог для организации собственной иерархии файлов. Операции с каталогами 1. Создание каталога Каталог можно создать в корневом меню или в любом другом каталоге текущего диска. Для этого нужно выполнить следующие действия: · В одном из окон открыть каталог (корневой или любой другой), в котором создается новый каталог; · Нажать функциональную клавишу F7; · В появившемся окне диалога ввести имя создаваемого каталога; · Нажать клавишу ввода. В результате в списке каталогов появится имя созданного каталога, пока без содержимого. 2. Просмотр содержимого каталога Просмотр означает вывод перечня имен каталогов и файлов выбранного каталога на экран. Для этого необходимо выбрать имя просматриваемого каталога и нажать клавишу ввода или дважды щелкнуть мышкой по имени нужного каталога. После выполнения этого действия в текущей панели отобразится список каталогов и файлов, в первой строке которого выведены две точки, что означает, что текущий каталог – не корневой. Для возврата в надкаталог необходимо установить курсор на две точки и нажать клавишу ввода или дважды щелкнуть по этим точкам. 3. Удаление каталога. Удаление это очень ответственная и «опасная» операция, так как при ее выполнении каталог удаляется со всем его содержимым и не всегда возможно его восстановление. Поэтому это действие надо выполнять очень аккуратно следующим образом: · Выделить имя нужного каталога; · Нажать функциональную клавишу F8; · Подтвердить удаление клавишей ввода. В результате выполнения операции имя удаленного каталога исчезнет из списка. Реализация файловой системы Структура файловой системы  Возможная структура файловой системы Все что до "Загрузочного блока" и включая его одинаково у всех ОС. Дальше начинаются различия. Суперблок - содержит ключевые параметры файловой системы. Реализация файлов Основная проблема - сколько, и какие блоки диска принадлежат тому или иному файлу. 2.2.1 Непрерывные файлы Выделяется каждому файлу последовательность соседних блоков.  5 непрерывных файлов на диске и состояние после удаления двух файлов Преимущества такой системы: Простота - нужно знать всего два числа, это номер первого блока и число блоков. Высокая производительность - требуется только одна операция поиска, и файл может быть прочитан за одну операцию Недостатки: Диск сильно фрагментируется Сейчас такая запись почти не используется, только на CD-дисках и магнитных лентах. 2.2.2 Связные списки Файлы хранятся в разных не последовательных блоках, и с помощью связных списков можно собрать последовательно файл.  Размещение файла в виде связного списка блоков диска Номер следующего блока хранится в текущем блоке. Преимущества: Нет потерь дискового пространства на фрагментацию Нужно хранить информацию только о первом блоке Недостатки: Уменьшение быстродействия - для того чтобы получить информацию о всех блоках надо перебрать все блоки. Уменьшается размер блока из-за хранения служебной информации 2.2.3 Связные списки при помощи таблиц в памяти Чтобы избежать два предыдущих недостатка, стали хранить всю информацию о блоках в специальной таблице загружаемой в память. FAT (File Allocation Table) - таблица размещения файлов загружаемая в память. Рассмотри предыдущий пример, но в виде таблицы.  Таблица размещения файлов Здесь тоже надо собирать блоки по указателям, но работает быстрее, т.к. таблица загружена в память. Основной не достаток этого метода - всю таблицу надо хранить в памяти. Например, для 20Гбайт диска, с блоком 1Кбайт (20 млн. блоков), потребовалась бы таблица в 80 Мбайт (при записи в таблице в 4 байта). Такие таблицы используются в MS-DOS и Windows. 2.2.4 i - узлы С каждым файлом связывается структура данных, называемая i-узлом (index-node- индекс узел), содержащие атрибуты файла и адреса всех блоков файла.  Примеры i-узла Преимущества: Быстродействие - имея i-узел можно получить информацию о всех блоках файла, не надо собирать указатели. Меньший объем, занимаемый в памяти. В память нужно загружать только те узлы, файлы которых используются. Если каждому файлу выделять фиксированное количество адресов на диске, то со временем этого может не хватить, поэтому последняя запись в узле является указателем на дополнительный блок адресов и т.д.. Такие узлы используются в UNIX. Реализация каталогов При открытии файла используется имя пути, чтобы найти запись в каталоге. Запись в каталоге указывает на адреса блоков диска. В зависимости от системы это может быть: дисковый адрес всего файла (для непрерывных файлов) номер первого блока (связные списки) номер i-узла Одна из основных задач каталоговой системы преобразование ASCII-имени в информацию, необходимую для нахождения данных. Также она хранит атрибуты файлов. Варианты хранения атрибутов: В каталоговой записи (MS-DOS) В i-узлах (UNIX)  Совместно используемые файлы Журналируемые файловые системы Журналируемая файловая система - операции выполняются в виде транзакций, если транзакция не завершена, то во время загрузки происходит откат в системе назад. Два типа проверки на непротиворечивость системы: проверка блоков - проверяется дублирование блоков в файле или в списке свободных блоков. Потом проверяется, нет ли блока файла, который еще присутствует в списке свободных блоков. Если блока нет в занятых и в незанятых, то блок считается не достающем (уменьшается место на диске),такие блоки добавляются к свободным. Также блок может оказаться в двух файлах. проверка файлов - в первую очередь проверяется каталоговая структура. Файл может оказаться; либо в нескольких каталогах, либо не в одном каталоге (уменьшается место на диске). Виртуальные файловые системы Виртуальная файловая система (VFS) или коммутатор виртуальной файловой системы - это абстрактный слой поверх более конкретной файловой системы. Цель VFS - предоставить клиентским приложениям единообразный доступ к различным типам конкретных файловых систем. Например, VFS может использоваться для прозрачного доступа к локальным и сетевым устройствам хранения данных так, чтобы клиентское приложение не заметило разницы. Ее можно использовать для устранения различий в файловых системах Windows, классических Mac OS / macOS и Unix, чтобы приложения могли получать доступ к файлам в локальных файловых системах этих типов, не зная, к какому типу файловой системы они обращаются. Резервное копирование файловой системы Случаи, для которых необходимо резервное копирование: Аварийные ситуации, приводящие к потере данных на диске Случайное удаление или программная порча файлов Основные принципы создания резервных копий: Создавать несколько копий - ежедневные, еженедельные, ежемесячные, ежеквартальные. Как правило, необходимо сохранять не весь диск, а только выборочные каталоги. Применять инкрементные резервные копии - сохраняются только измененные файлы Сжимать резервные копии для экономии места Фиксировать систему при создании резервной копии, чтобы вовремя резервирования система не менялась. Хранить резервные копии в защищенном месте, не доступном для посторонних. Существует две стратегии: Физическая архивация - поблочное копирование диска (копируются блоки, а не файлы) Недостатки: - копирование пустых блоков - проблемы с дефектными блоками - не возможно применять инкрементное копирование - не возможно копировать отдельные каталоги и файлы Преимущества: - высокая скорость копирования - простота реализации Логическая архивация - работает с файлами и каталогами. Применяется чаще физической. Дефрагментация дисков |