Bài giảng Hệ điều hành - Chương 4: Quản lý tập tin - Đặng Minh Quân

Hệ điều hành 
Chương 4 : Quản lý tập tin 
Tổng quan 
Khái niệm về tập tin 
Cấu trúc thư mục 
Cài đặt hệ thống tập tin 
Truy cập hệ thống tập tin 
Khái niệm tập tin 
Tập tin là đơn vị lưu trữ thông tin của bộ nhớ ngoài . 
Các tiến trình có thể đọc hay tạo mới tập tin nếu cần thiết . 
Thông tin trên tập tin là vững bền không bị ảnh hưởng bởi các xử lý tạo hay kết thúc các tiến trình , chỉ mất đi khi user thật sự muốn xóa . 
Tập tin được quản lý bởi hệ điều hành . 
Cấu trúc tập tin 
Không cấu trúc – chuỗi các byte 
Cấu trúc bản ghi đơn giản 
Các dòng 
Độ dài cố định 
Độ dài thay đổi 
Cấu trúc phức tạp 
Tài liệu có cấu trúc 
Các thuộc tính tập tin 
Tên – thông tin ở dạng con người có thể đọc được . 
Loại – dùng cho các hệ thống hỗ trợ nhiều loại tập tin. 
Vị trí – con trỏ chỉ ra vị trí của tập tin trên thiết bị . 
Kích thước – độ lớn hiện thời của tập tin. 
Bảo vệ – kiểm soát xem ai có thể đọc , viết , chạy . 
Thời gian , ngày tháng , và nhận diện người dùng – dữ liệu phục vụ cho bảo vệ , an ninh và giám sát . 
Thông tin về tập tin được lưu giữ trên cấu trúc thư mục . 
Các hoạt động với tập tin 
Khởi tạo 
Viết 
Đọc 
Thay đổi vị trí con trỏ trong tập tin 
Xóa 
Chặt bỏ 
Mở tập tin 
Đóng tập tin 
Loại tập tin – tên , phần mở rộng 
Loại tập tin 
Phần mở rộng 
Chức năng 
Chạy được 
exe, com, bin or none 
Đối tượng 
obj , o 
Mã nguồn 
c, p, pas, 177, asm , a 
Lô 
bat, sh 
Text 
txt, doc 
Word 
wp , tex , rrf , etc. 
Thư viện 
lib, a 
In ấn 
ps , dvi , gif 
Lưu trữ 
arc, zip, tar 
Các phương pháp truy cập 
Truy cập tuần tự 
	 read next 
	write next 
	reset 
	 no read after last write 
	(rewrite) 
Truy cập trực tiếp 
	 read n 
	write n 
	position to n 
	read next 
	write next 
	 rewrite n 
	 n = số hiệu tương đối của khối 
2. Cấu trúc thư mục 
Một tập các nút chứa thông tin về tất cả các tập tin 
F 1 
F 2 
F 3 
F 4 
F n 
Directory 
Files 
Cấu trúc thư mục và các tập tin đều ở trên đĩa 
Thông tin trong một nút thư mục 
Tên 
Loại 
Địa chỉ 
Độ dài hiện tại 
Độ dài cực đại 
Ngày truy cập cuối 
Ngày cập nhật cuối 
ID của chủ 
Thông tin bảo vệ 
Các thao tác trên thư mục 
Tìm một tập tin 
Tạo một tập tin 
Xóa một tập tin 
Liệt kê một thư mục 
Đổi tên một tập tin 
Di chuyển trong hệ thống tập tin 
Mục đích tổ chức thư mục 
Hiệu quả – định vị nhanh một tập tin. 
Đặt tên – tiện dụng cho người dùng . 
2 người dùng có thể đặt cùng một tên cho nhiều tập tin khác nhau . 
Cùng một tập tin có thể có nhiều tên khác nhau . 
Gom nhóm – gom nhóm các tập tin theo thuộc tính (e.g., tất cả các chương trình Pascal, tất cả các trò chơi , ) 
Thư mục đơn tầng 
Một thư mục cho tất cả người dùng . 
Gặp vấn đề về đặt tên 
Gặp vấn đề về gom nhóm 
Thư mục hai tầng 
Thư mục riêng biệt cho mỗi người dùng . 
Tên đường dẫn 
Có thể có tập tin trùng tên cho các người dùng khác nhau 
Tìm kiếm hiệu quả 
Không có khả năng gom nhóm 
Cấu trúc thư mục dạng cây 
Cấu trúc thư mục dạng cây (Cont.) 
Tìm kiếm hiệu quả 
Khả năng gom nhóm 
Thư mục hiện hành ( Thư mục làm việc ) 
cd /spell/mail/ prog 
type list 
Cấu trúc thư mục dạng cây (Cont.) 
Tên đường dẫn tương đối và tuyệt đối 
Tạo tập tin mới được thực hiện tại thư mục hiện tại . 
Xóa một tập tin 
	 rm 
Tạo thư mục con trong thư mục hiện hành 
	 mkdir 
Ví dụ : Nếu thư mục hiện tại /spell/mail 
	 mkdir count 
mail 
prog 
copy 
prt 
exp 
count 
Xóa “mail” xóa toàn bộ thư mục con trong “mail”. 
3. Cài đặt hệ thống tập tin 
Cấu trúc tập tin 
Đơn vị lưu trữ logic 
Tập hợp các thông tin liên quan 
Hệ thống tập tin nằm trên đĩa . 
Hệ thống tập tin được tổ chức theo tầng . 
Khối điều khiển tập tin – cấu trúc lưu trữ chứa các thông tin về tập tin. 
Phân phối liên tục 
Mỗi tập tin chiếm một tập các khối liên tục trên đĩa . 
Đơn giản – chỉ vị trí bắt đầu (block #) và độ dài ( số lượng các khối ) yêu cầu . 
Truy cập ngẫu nhiên . 
Lãng phí không gian ( vấn đề phân phối lưu trữ động ). 
Các tập tin không thể tăng kích thước . 
Phân phối liên tục 
Phân phối bằng danh sách liên kết 
Phân phối bằng danh sách liên kết 
FAT – File allocation table 
Phân phối bằng danh sách liên kết 
Mọi khối đều được cấp phát , không bị lãng phí trong trường hợp phân mảnh và directory entry chỉ cần chứa địa chỉ của khối đầu tiên . 
Tuy nhiên khối dữ liệu bị thu hẹp lại và truy xuất ngẫu nhiên sẽ chậm . 
Danh sách liên kết sử dụng index 
Gom tất cả các con trỏ vào khối index . 
Nhìn một cách logic. 
index table 
Ví dụ phân phối dùng index 
Indexed Allocation (Cont.) 
Cần bảng index 
Truy xuất ngẫu nhiên 
Truy xuất động không gây phân mảnh ngoại vi, nhưng có overhead của khối index. 
Quản lý không gian rỗi 
Bit vector ( n blocks) 
0 
1 
2 
n-1 
bit[ i ] = 
 
0 block[ i ] free 
1 block[ i ] occupied 
Cài đặt thư mục 
Danh sách tuyến tính các tên tập tin với con trỏ tới các khối dữ liệu . 
Lập trình đơn giản 
Chạy mất nhiều thời gian 
Bảng băm – danh sách tuyến tính với cấu trúc dữ liệu băm 
Giảm thời gian tìm kiếm thư mục 
Xung đột – hai tên tập tin băm tới cùng một vị trí 
Kích thước cố định 
4. Truy cập hệ thống tập tin 
Bảo vệ 
Hiệu quả và hiệu năng 
Hồi phục 
Bảo vệ 
Chủ tập tin có thể kiểm soát : 
Cái có thể được thực hiện 
Bởi ai 
Loại truy cập 
Đọc 
Ghi 
Chạy 
Thêm vào 
Xóa 
Liệt kê 
Danh sách truy cập và nhóm 
Loại truy cập : đọc , ghi , chạy 
Ba lớp người dùng 
	 RWX 
	a) Truy cập của chủ 	 7	 	1 1 1	RWX 
	b) Truy cập của nhóm 	 6	 	1 1 0 
	RWX 
	c) Truy cập tự do 	1	 	0 0 1 
Hiệu quả và hiệu năng 
Hiệu quả phụ thuộc vào : 
Thuật toán phấn phối đĩa và thư mục 
Loại dữ liệu chứa trong điểm thư mục tập tin 
Hiệu năng 
Bộ đẹm đĩa – một phần riêng biệt của bộ nhớ chính cho các khối được sử dụng thường xuyên 
Xóa sau và đọc trước – các kỹ thuật để tối ưu truy cập tuần tự 
Tăng hiệu năng PC bằng cách dành một phần bộ nhớ để làm đĩa ảo . 
Bộ đệm đĩa ở các vị trí khác nhau 
Hồi phục 
Bộ kiểm tra nhất quán – so sánh dữ liệu trong cấu trúc thư mục với các khối dữ liệu trên đĩa và cố gắng khác phục sự không nhất quán . 
Dùng các phần mềm hệ thống để sao lưu dữ liệu từ đĩa ra các thiết bị lưu trữ khác . 
Khôi phục các tập tin bị mất từ sao lưu .