Principy počítačů a operačních systémů



Podobné dokumenty
2010/2011 ZS P i r i nc č py po ít č čů a SOUBOROVÝ SUBSYSTÉM

Souborový systém (File System FS) Souborové systémy. Souborová fragmentace. Disková fragmentace. Organizace dat na pevném disku

Přednáška. Systémy souborů. FAT, NTFS, UFS, ZFS. Katedra počítačových systémů FIT, České vysoké učení technické v Praze Jan Trdlička, 2012

Souborový systém NTFS (New Technology File System) Jan Šváb

Operační systémy 1. Přednáška číslo Souborové systémy

Systém souborů (file system, FS)

Souborové systémy a logická struktura dat (principy, porovnání, příklady).

Paměťová média. Motto dne: Z Berkeley vzešly dvě důležité věci LSD a BSD. Nevěříme, že je to náhoda.

Principy operačních systémů. Lekce 7: Souborový systém

B4B35OSY: Operační systémy

Systém souborů. Účel souborového systému. Organizace dat na disku

B4B35OSY: Operační systémy

Operační systémy 1. Přednáška číslo Struktura odkládacích zařízení

Logická struktura pevného disku

Operační systémy 2. Struktura odkládacích zařízení Přednáška číslo 10

Přednáška 2. Systémy souborů OS UNIX. Nástroje pro práci se souborovým systémem. Úvod do Operačních Systémů Přednáška 2

1. Databázové systémy (MP leden 2010)

Systém souborů Mgr. Josef Horálek

Souborové systémy Mgr. Josef Horálek

IPZ laboratoře Struktura pevného disku L305 Cvičení 1 Cvičící:

Operační systémy. Jednoduché stránkování. Virtuální paměť. Příklad: jednoduché stránkování. Virtuální paměť se stránkování. Memory Management Unit

Faculty of Nuclear Sciences and Physical Engineering Czech Technical University in Prague

Petr Krajča. Katedra informatiky Univerzita Palackého v Olomouci. Petr Krajča (UP) KMI/YOS: Přednáška V. 12. prosinec, / 37

LINUX SOUBORY. Zadejme příkaz ls l! V této lekci se odrazíme od dlouhého výpisu příkazu ls a uvidíme, kam nás to zanese. SPŠ Teplice - 3.

ODBORNÝ VÝCVIK VE 3. TISÍCILETÍ

12. Správa souborů. ZOS 2006, L. Pešička

RAID, LVM a souborové systémy

Faculty of Nuclear Sciences and Physical Engineering Czech Technical University in Prague

Pár odpovědí jsem nenašla nikde, a tak jsem je logicky odvodila, a nebo jsem ponechala odpověď z pefky, proto je možné, že někde bude chyba.

PRINCIPY OPERAČNÍCH SYSTÉMŮ

Operační systémy a sítě

Petr Krajča. Katedra informatiky Univerzita Palackého v Olomouci. Petr Krajča (UP) KMI/YOS: Přednáška V. 9. prosinec, / 40

2.2 Acronis True Image 19

Přednáška. Správa paměti II. Katedra počítačových systémů FIT, České vysoké učení technické v Praze Jan Trdlička, 2012

B Organizace databáze na fyzické úrovni u serveru Oracle

pcdfs/pcdfs.d 7. ledna

Přednáška. Správa paměti I. Katedra počítačových systémů FIT, České vysoké učení technické v Praze Jan Trdlička, 2012

OPERAČNÍ SYSTÉM. Informační a komunikační technologie

OS Správa souborů. Tomáš Hudec.

Relační DB struktury sloužící k optimalizaci dotazů - indexy, clustery, indexem organizované tabulky

Systém adresace paměti

Datové typy a struktury

MODERNÍ SOUBOROVÉ SYSTÉMY - ZFS. Richard Janča

Operační systémy. Přednáška 7: Správa paměti I

Základní příkazy pro práci se soubory

Přidělování paměti II Mgr. Josef Horálek

Základy informatiky. Operační systémy

Západočeská univerzita v Plzni FAKULTA PEDAGOGICKÁ KATEDRA VÝPOČETNÍ A DIDAKTICKÉ TECHNIKY

Karel Johanovský Petr Jelínek. Aneb, co všechno je potřeba

Operační systémy Tomáš Hudec. 11 Soubory a souborové systémy. Obsah: 11.1 Alokace prostoru na médiu,

Soubory. SŠSI Tábor 1

Správa počítačové sítě Novell NetWare

Operační systémy. Správa paměti (SP) Požadavky na SP. Spojování a zavedení programu. Spojování programu (linking) Zavádění programu (loading)

Bezpečn č os o t t dat

Operační systémy (OS)

Bloková zařízení v LINUXu Jan Vrbata - GOPAS

Maturitní téma: Operační MS-DOS

09. Memory management. ZOS 2006, L.Pešička

Informatika základní pojmy

Souborové systémy. Architektura disku

Administrace OS Unix. filesystém UFS mount snapshot RAID

Operační systémy. Přednáška 8: Správa paměti II

IT ESS II. 1. Operating Systém Fundamentals

Jan Kasprzak. XXIX. konference EurOpen.CZ 1. Klov slova: Linux, storage, file system. Abstrakt. Abstract

Téma 7 Souborové systémy

Paměťový podsystém počítače

Souborový systém. ZPS 4 Souborový systém, sdílení souborů a tiskáren, VPN

Linux připojování zařízení. 6 praktická část

POČÍTAČE A PROGRAMOVÁNÍ

ZOS OPAKOVÁNÍ. L. Pešička

OPS Paralelní systémy, seznam pojmů, klasifikace

Informatika / file system KIT.PEF.CZU

Pro označení disku se používají písmena velké abecedy, za nimiž následuje dvojtečka.

Fyzické uložení dat a indexy

Správa paměti. doc. Ing. Miroslav Beneš, Ph.D. katedra informatiky FEI VŠB-TUO A-1007 /

Lekce 3 IMPLEMENTACE OPERAČNÍHO SYSTÉMU LINUX DO VÝUKY INFORMAČNÍCH TECHNOLOGIÍ

Systémy souborů (File Systems)

Michal Krátký. Úvod do programovacích jazyků (Java), 2006/2007

8.2 Používání a tvorba databází

Univerzita Pardubice Fakulta elektrotechniky a informatiky ISOSY Matěj Trakal

Ing. Igor Kopetschke TUL, NTI

Struktura a architektura počítačů (BI-SAP) 11

Fakulta informačních technologií VUT v Brně Ústav počítačových systémů Periferní zařízení, cvičení IPZ Struktura pevného disku

Inovace výuky prostřednictvím ICT v SPŠ Zlín, CZ.1.07/1.5.00/ Vzdělávání v informačních a komunikačních technologií

Osnova. Úkoly OS. BIOS (Basic Input-Output System) programy; kontrola nad přístupem k jednotlivým prostředkům hardwaru (procesoru, paměti,

Pevné disky (Hard disc)

TÉMATICKÝ OKRUH Počítače, sítě a operační systémy

Princip funkce počítače

PA152. Implementace databázových systémů

Helios RED a Internetový obchod

Organizace a zpracování dat I

Adresní vyhledávání (přímý přístup, zřetězené a otevřené rozptylování, rozptylovací funkce)

Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy České republiky. Tematický plán Obor: Informační technologie. Vyučující: Mgr.

Faculty of Nuclear Sciences and Physical Engineering Czech Technical University in Prague

ADT STROM Lukáš Foldýna

Definice OS. Operační systém je základní programové vybavení počítače, nezbytné pro jeho provoz.

ČÁST 1. Základy 32bitového programování ve Windows

Algoritmy a datové struktury

vyhledávací stromové struktury

Operační systémy. Tomáš Hudec.

Transkript:

Principy počítačů a operačních systémů Operační systémy Souborové systémy Zimní semestr 2011/2012

Poděkování Při přípravě této prezentace jsem většinu materiálu převzal z prezentace Yaghob, J. Základy operačních systémů. Katedra SW inženýrství, Matematicko-fyzikální fakulta, Univerzita Karlova v Praze, 2007. 2/34 - OS - soubory

Proč potřebujeme souborové systémy? Kapacita v hlavní paměti je možné pracovat pouze s omezeným množstvím informace soubor umožňuje uložit obrovské množství dat Perzistence dat obsah paměti je při ukončení procesu ztracen informace v souboru přetrvává (perzistence) Sdílení/výměna dat sdílení informace mezi více procesy k souboru může přistupovat více procesů současně přenos informace mezi počítači 3/34 - OS - soubory

Soubory obecné koncepty Co je to soubor? soubor je perzistentní úložiště nestrukturovaných nebo strukturovaných dat, umístěné v pomocné paměti Identifikace soubor má jméno, aby bylo možné se na něj odkazovat po dobu, která značně přesahuje dobu běhu programu, který ho vytvořil Abstrakce soubor je abstrakce, která umožňuje uložit informaci na disk a později ji přečíst odstiňuje uživatele od podrobností práce s disky 4/34 - OS - soubory

Soubory z pohledu OS Informace o souboru (metadata) jméno atributy struktura typ Práce se soubory druhy přístupu operace 5/34 - OS - soubory

Jméno souboru Identifikace umožňuje lidskému uživateli přístup k jeho datům Přesná pravidla pojmenování určuje OS délka jména malá vs. velká písmenka speciální znaky přípony a jejich význam 6/34 - OS - soubory

Atributy souboru Ostatní informace definují vlastnosti a uchovávají informace o souboru Atributy opět určuje OS jméno, typ velikost, umístění na disku vlastník, přístupová práva čas vytvoření, zápisu, přístupu 7/34 - OS - soubory

Struktura souboru Sekvence bajtů Windows, UNIX Sekvence záznamů IBM mainframes Strom 8/34 - OS - soubory

Typ souboru Běžné soubory obsahují data, z pohledu operačního systému se jedná pouze o pojmenovaný souvislý blok dat vnitřní struktura určena programem, který soubor vytváří Adresáře systémové soubory vytvářející logickou strukturu souborového systému vnitřní struktura určena souborovým systémem Speciální soubory znaková/bloková zařízení, roury, sockety, symbolické odkazy 9/34 - OS - soubory

Přístup k souborům Sekvenční pouze pohyb vpřed, možný rewind umožňuje OS přednačítání Přímý přístup umožňuje měnit aktuální pozici Mapování do paměti využití stránkování 10/34 - OS - soubory

Soubory mapované do paměti pojmenovaná virtuální paměť program přistupuje k souboru pomocí bežných instrukcí pro práci s pamětí soubor vypadá v paměti jako pole bajtů ušetří se kopírování souboru po paměti Problémy přesná velikost souboru zvětšování souboru velikost souborů 11/34 - OS - soubory

12/34 - OS - soubory Operace se soubory CREATE DELETE OPEN CLOSE READ WRITE SEEK vytvoření souboru (jméno) smazání souboru (jméno) otevření souboru (jméno) zavření souboru (id) čtení ze souboru (id) zápis do souboru (id) posun aktuální pozice (id)

Adresáře Proč potřebujeme adresáře? udržení organizační struktury souborů dnes typicky hierarchický systém počátečním elementem je kořenový adresář uchovávání atributů souboru Adresář zvláštní typ souboru vnitřní struktura definována OS speciální operace nad adresáři hledání souboru, vypsání adresáře přejmenování, vytvoření, smazání souboru 13/34 - OS - soubory

Cesty Cesta k souboru pojmenování souboru v hierarchickém uspořádání absolutní cesta cesta v grafu od kořene k souboru relativní cesta cesta z aktuálního adresáře k souboru pojmenování pro aktuální (.) a rodičovský (..) adresář Aktuální adresář vlastnost procesu jména souborů, která nezačínají kořenem, se hledají vzhledem k aktuálnímu adresáři 14/34 - OS - soubory

Hierarchická struktura Strom jednoznačné pojmenování /B/D/g root B a C D b c d e f g 15/34 - OS - soubory

Hierarchická struktura DAG Directed Acyclic Graph víceznačné pojmenování /B/D/g nebo /C/g hierarchie neobsahuje cykly mazání souboru kdy smazat data? nutno prozkoumat všechny rodičovské uzly (nedostatek informací) použít reference counting na data souboru (obvyklé) D root B a C b c d e f g 16/34 - OS - soubory

Hierarchická struktura Obecný graf víceznačné pojmenování /B/D/g nebo /B/D/q/C/g cykly vytváří problémy při prohledávání q root při mazání souborů (potřebuje garbage collection, reference counting nestačí) B a C D b c d e f g 17/34 - OS - soubory

Odkazy na soubory (links) Hard link na jedna data souboru (nikoliv adresáře) se odkazuje z různých položek v (různých) adresářích data mají více jmen souborový systém má DAG strukturu Soft link (symbolický odkaz, symlink) speciální soubor obsahující jméno souboru/adresáře při otevření se otevře soubor určený odkazem, při mazání se maže odkaz souborový systém má logicky strukturu obecného grafu bez problémů s mazáním 18/34 - OS - soubory

Implementace souborových systémů Správa souborů kde na disku jsou umístěna data uložená v souboru Správa adresářů mapování jména na jeho binární identifikaci uložení atributů Správa volného místa které bloky jsou ještě volné 19/34 - OS - soubory

Implementace souborových systémů Ukládání souboru na disk disky jsou organizovány po sektorech soubory se ukládají na disk po blocích velké bloky rychlejší práce s diskem nebezpečí velké vnitřní fragmentace průměrná velikost souboru ~1500B malé bloky pomalejší práce s diskem větší režie na informaci o volných blocích větší řežie na informaci o umístění dat souboru 20/34 - OS - soubory

Uložení souborů na disku Souvislá alokace Run list souvislý sled bloků (run, extent) informace o uložení souboru sestává pouze z čísla prvního bloku lepší práce s diskem problém při hledání volného místa problém při zvětšování souborů seznam runů, ze kterých se skládá soubor umožňuje fragmentovat soubor odpadají problémy s hledáním volného místa a při zvětšování souborů 21/34 - OS - soubory

22/34 - OS - soubory Uložení souborů na disku Spojovaná alokace pospojování bloků použitých pro soubor modifikace FAT přemístění spojového seznamu do speciální oblasti disku adresář 216 212 213 214 215 216 217 215 FREE END 213 FREE FAT disk 213 214 215 216

23/34 - OS - soubory Uložení souborů na disku Indexová alokace UNIX a i-node ATTR 212 228 156

Implementace adresářů Záznamy pevné velikosti FAT Spojový seznam delší jména pomalé hledání B-stromy rychlé hledání Win NT 24/34 - OS - soubory

Volné místo na disku Obdoba správy paměti souvislý adresový prostor rozdělený do bloků struktury nutno přizpůsobit práci s diskem co to znamená? Bitmapa NTFS, HPFS, NetWare Spojový seznam volných bloků UNIX, Ext (ne Ext2) 25/34 - OS - soubory

Příklady souborových systémů NTFS

27/34 - OS - soubory NTFS (Windows NT,...) Základní charakteristika v podstatě neomezená velikost systému (16 exab) v podstatě neomezený počet souborů jména v UCS-2 (podmnožina UTF-16), max. 255 znaků libovolné atributy včetně přístupových práv vícenásobné streamy sparse files díry ve streamech šifrování - od NTFS 5 komprese automatická fault tolerance žurnálování, transakce hard linky, symbolické linky od NTFS 5 adresáře jsou soubory s B-stromem s odkazy na soubory

Základní struktura Oblast MFT (Master File Table) řídící struktury obsaženy ve speciálním souboru MFT vyhrazeno cca 12% kapacity, MFT rozdělena na záznamy (1 KB) prvních 16 souborů je speciálních metasoubory Oblast dat $MFT sama MFT $MFTmirr kopie prvních 16 záznamů MFT $LogFile žurnál $AttrDef seznam std. atributů souboru na systému $Volume informace o systému $. kořenový adresář $Bitmap bitmapa volného místa 28/34 - OS - soubory

Soubory Pro každý soubor záznam v MFT počet odkazů příznaky seznam atributů (včetně streamů) jméno, typ, data Data souboru jsou taky stream s názvem :$data přístup ke streamu je soubor:stream data rezidentní přímo v MFT data nerezidentní run list pokud pro popis dat nebo seznamu atributů nestačí základní záznam, tak se připojí další záznamy 29/34 - OS - soubory

Run list VCN virtual cluster number od začátku souboru LCN logical cluster number od začátku systému Jeden run velikost runu, VCN, LCN, odkaz na další run 30/34 - OS - soubory

Příklady souborových systémů Ext2/Ext3

Ext2/Ext3 (Linux) Základní charakteristika max. velikost souborového systému 16TiB jména max. 255 znaků rezervace volného místa pro vybraného uživatele typicky root, ale může být zvolen jiný hard linky, symbolické linky prealokace po 8 souvislých blocích při zápisu, zbytek vrácen při zavření nezávislé žurnálování EXT3 Souborový systém rozumí transakci, ale nedělá žurnálování několik transakcí je cachováno, a pak uloženo najednou do žurnálu jako složená transakce 32/34 - OS - soubory

33/34 - OS - soubory Struktura na disku

Soubory Inode reprezentuje (pouze) data souboru jméno souboru s číslem inode uloženo v adresáři Několik pevných atributů UID, GID, velikost, různé časy, počet odkazů 12 přímých odkazů na bloky Jeden nepřímý, jeden dvojitě- a jeden trojitě-nepřímý odkaz Rezervovaná inode (první volný je 11) EXT2_ROOT_INO kořenový adresář EXT2_BAD_INO seznam špatných bloků 34/34 - OS - soubory