Chương 11 Cài đặt hệ thống tập tin

Cài ĐẶt HỆ
Cài ĐẶt HỆ
ThỐng TẬp Tin
ThỐng TẬp Tin
Chương 11:
N I DUNG CHÍNH C A Ộ Ủ
CH NGƯƠ

D
iễn tả chi tiết việc thi hành hệ thống tập tin cục bộ và cấu trúc thư
mục

D
iễn tả việc thi hành của hệ thống tập tin từ xa.

T
hảo luận về các thuật toán cấp phát và giải phóng khối và sự cân
bằng ở trong đó.
CẤU TRÚC HỆ THỐNG TẬP TIN

Một hệ thống tập tin đặt ra hai vấn đề :

Tổ chức hệ thống tập tin gồm các lớp.
•
Mỗi lớp sử dụng lớp thấp hơn để tạo ra đặc tính mới cho lớp
cao hơn.

Khối điều khiển tập tin(FCB)-cấu trúc bộ nhớ bao gồm thông tin
về tập tin.
HỆ THỐNG TẬP TIN PHÂN LỚP
CÀI Đ T H TH NG T P TINẶ Ệ Ố Ậ

•
Trên các cấu trúc đĩa
•
Khối điều khiển khởi động(Boot)
•
Khối điều khiển phân khu(SuperBlock)
•
Cấu trúc thư mục
•
Các khối điều khiển tập tin
•
Trong các cấu trúc bộ nhớ:
•
Bảng phân vùng bộ nhớ
•
Cấu trúc thư mục bộ nhớ
•
Bảng tập tin đang mở của hệ thống
•
Bảng tập tin đang mở trên quá trình
Một Khối Điều Khiển Tập Tin
Một Khối Điều Khiển Tập Tin
Tiêu Biểu
Tiêu Biểu
NẠP VÀ PHÂN VÙNG ĐĨA
•
Sắp xếp đĩa có thể có nhiều dạng,phụ thuộc vào hệ điều hành
•
Một đĩa có thể chia thành nhiều phân vùng, hay một phân
vùng có thể được nối bởi nhiều đĩa

•
Raw – Không chứa hệ thống tập tin
•
Cooked – chứa hệ thống tập tin
•
Thông tin khởi động có thể được lưu trữ trong một phân
vùng riêng biệt
•
Phân vùng gốc chứa nhân của hệ điều hành nạp khi khởi
động(các phân vùng khác được nạp sau)
•
Windows gắn mỗi phân vùng với một chữ cái riêng biệt
(Vd:C,D,E )
•
UNIX, các hệ thống tập tin có thể được nạp ở bất kỳ thư
mục nào
TẠO RA TẬP TIN

Để tạo ra tập tin mới chương trình ứng dụng gọi hệ thống
tập tin logic(hệ thống này cho biết định dạng của cấu trúc
thư mục)
•
Cấp phát một FCB(bảng điều khiển tập tin) mới
•
Đọc đường dẫn thích hợp vào trong bộ nhớ
•
Ghi ngược trở lại đĩa
MỞ TẬP TIN
•
Quá trình đưa tập tin tới hệ thống tập tin

•
Các cấu trúc thư mục (thường là cache) tìm kiếm để trả
lại tên tập tin.
•
Chỉ một tập tin được tìm thấy.FCB sao chép tới bảng tập
tin đang mở của hệ thống trong bộ nhớ.
•
Lệnh mở trả về một con trỏ trỏ vào các mục thích hợp
trong bảng tập tin đang mở của hệ thống, tất cả các hoạt
động tập tin được thực hiện thông qua con trỏ này (file
mô tả(Description) trong Unix, thẻ(Handle) trong
Windows)
Các Cấu Trúc Hệ Thống Tập Tin Trong Bộ Nhớ
Các Cấu Trúc Hệ Thống Tập Tin Trong Bộ Nhớ
(a) đề cập tới mở tập tin. (b) đề cập tới đọc tập tin.
ĐÓNG TẬP TIN

Các tổ chức I/O(thiết bị vào/ra) có liên quan tập tin được đóng
lại
•
Mỗi mục từ trong bảng quá trình được xóa và bộ đếm các
tập tin đang mở được giảm bớt
•
Khi tất cả người sử dụng đã mở và đóng tập tin, thông tin
tập tin đã cập nhật được sao chép về cấu trúc đĩa cơ sở và
bảng tập tin đang mở của hệ thống được xóa bỏ
HỆ THỐNG TẬP TIN ẢO

Cho phép các tập tin khác nhau được cài đặt với một cấu
trúc giống nhau


Có 2 chức năng quan trọng:
•
Nó tách biệt thao tác hệ thống tập tin giống nhau từ việc
cài đặt bằng cách định nghĩa một giao diện VFS rõ ràng.
•
VFS cung cấp một cơ cấu đặc biệt để tượng trưng cho
một tập tin xuyên xuốt trên mạng
LƯỢC ĐỒ TỔNG QUAN CỦA MỘT HỆ
THỐNG TẬP TIN ẢO
CÁC PHƯƠNG PHÁP CẤP PHÁT
•
Một phương pháp cấp phát có liên quan đến việc phân bố
các tập tin trong khối đĩa như thế nào.
•
Ba phương pháp cấp phát thông dụng:
- Cấp phát liên tiếp.
- Cấp phát liên kết.
- Cấp phát chỉ số hóa.
CÁC PHƯƠNG PHÁP CẤP PHÁT
•
Mục đích sử dụng các phương pháp cấp phát nhằm sử dụng
và tổ chức không gian nhớ một cách hiệu quả và đảm bảo
việc truy cập tập tin diễn ra nhanh chóng.
•
Mỗi phương pháp có ưu và nhược điểm riêng.
•
Một vài hệ thống hỗ trợ cả 3 phương pháp cấp phát trên
nhưng thông thường một hệ thống chỉ sử dụng một phương
pháp cấp phát cho tất cả các tập tin.

CẤP PHÁT LIÊN TIẾP
•
Mỗi tập tin chiếm 1 khối bộ nhớ liên tiếp nhau trên ổ đĩa.
•
Khi cấp phát lưu trữ 1 tập tin hệ thống chỉ yêu cầu vị trí bắt
đầu và độ dài(số lượng khối để lưu tập tin đó).
VD: Cho tập tin dài n khối và bất đầu từ khối b, khi đó tập tin
này sẽ chiếm các khối: b, b+1, b+2,…, b+n-1.
- Thư mục vào của mỗi khối đặc trưng cho địa chỉ bắt đầu của
khối đó và độ dài được cấp phát cho tập tin.
•

•
Không gian ổ đĩa với phương pháp cấp
Không gian ổ đĩa với phương pháp cấp
phát liên tiếp
phát liên tiếp
CẤP PHÁT LIÊN TIẾP
CẤP PHÁT LIÊN TIẾP

Ưu điểm:
•
Hỗ trợ cả hai cách truy cập: truy cập trực tiếp và truy cập
tuần tự.
•
Đảm bảo được tính an toàn cho dữ liệu được cấp phát.
•
Thuật toán cấp phát đơn giản.

CẤP PHÁT LIÊN TIẾP
CẤP PHÁT LIÊN TIẾP

Nhược điểm:
•
Sự cấp phát động:
* Việc tìm không gian lưu trữ thích hợp cho 1 file mới
gặp nhiều khó khăn.(cần phải có một không gian đĩa liên tục
đủ lớn để lưu file).
•
Xảy ra sự phân đoạn ngoài:
* Khi những file được cấp phát cũng như được xóa đi,thì
sẽ tạo ra những vùng trống nhỏ nằm rải rác trên toàn bộ đĩa,
điều này tạo nên sự phân đoạn ngoài.
•
Khó xác định dung lượng cần cấp phát cho 1 tập tin:
* Cấp phát với dung lượng quá nhỏ thì tập tin có thể
không mở rộng được.
* Cấp phát với dung lượng quá lớn sẽ gây lãng phí bộ
nhớ.
PHƯƠNG PHÁP CẤP PHÁT LIÊN KẾT
•
Phương pháp này giải quyết được các hạn chế của phương
pháp cấp phát liên tục.
•
Các khối đĩa lưu file được liên kết thành một danh sách và các
khối đĩa này có thể nằm rải rác bất kỳ nơi đâu trong đĩa cứng.
•
Thư mục chứa file chứa con trỏ trỏ tới khối đầu tiên và khối
cuối cùng của file.

Con trỏKhối =
Ví dụ:
CẤP PHÁT LIÊN KẾT

Ưu điểm:

Không có sự phân đoạn ngoài.
•
Bất kỳ một khối trống nào trong danh sách không gian
trống cũng có thể được sử dụng khi nó đáp ứng được
yêu cầu lưu file.

Dễ dàng mở rộng file.
•
Một file sẽ được mở rộng một cách dễ dàng nếu như có
đủ các khối trống, không bao giờ cần làm gọn không
gian đĩa.

Nhược điểm:

Chỉ hỗ trợ cách truy cập tuần tự

Tốn không gian để lưu trữ các con trỏ

Không đảm bảo tính an toàn dữ liệu
PHƯƠNG PHÁP CẤP PHÁT CHỈ SỐ HÓA
•
Giải quyết được sự phân đoạn ngoài và việc quy định kích
thước file của phương pháp cấp phát liên tục.
•

Hỗ trợ truy cập trực tiếp bằng cách mang tất cả các con trỏ của
một file vào trong một khối chỉ số
•
Mỗi file đều có khối chỉ số riêng, nó là một mảng địa chỉ của
các khối đĩa
Bảng chỉ số
CẤP PHÁT CHỈ SỐ HÓA

Ưu điểm:
•
Hỗ trợ cả hai cách truy cập: trực tiếp và gián tiếp.
•
Không xảy ra sự phân đoạn ngoài.

Nhược điểm:
•
Phương pháp này tốn không gian để lưu khối chỉ số các
khối đĩa.
Mọi file đều phải có khối chỉ số riêng của nó. Vì vậy chúng
ta cần khối này càng nhỏ càng tốt.
•
Cấp phát chỉ số hóa gặp nhiều khó khăn hơn phương pháp
cấp phát liên kết.
vd
QUẢN LÝ KHÔNG GIAN TRỐNG
•
Cần sử dụng lại không gian trống từ các tập tin bị xóa cho
các tập tin mới
•
Để giữ không gian đĩa trống, hệ thống duy trì một danh sách

không gian trống
•
Lưu trữ tất cả các khối trống – không cấp phát tập tin
hay thư mục
•
Để tạo tập tin mới thì danh sách không gian trống tìm kiếm
và trả về không gian để cấp phát cho tập tin mới, không gian
được xóa khỏi danh sách không gian trống
•
Khi tập tin được xóa trên đĩa thì hệ điều hành thu hồi lại khối
đĩa đã cấp cho nó để cấp cho các tập tin khác sau này.