Отчет 2 (Лабораторные работы)

Московский Государственный Технический Университет Имени Н.Э. Баумана

Отчет по Лабораторной Работе №2

По Курсу “Операционные Системы”

Выполнил:

Студент группы ИУ5-52

Зайков Сергей

Москва 2014.

1. Содержание Отчета:

1.Содержание

2.Цель Работы

3. Итоги по выполнению работы

4. Контрольные вопросы

1. Цель работы

Целью работы является изучение логической организации и физической реализа-

ции файловых систем, создание разделов жёсткого диска и форматирование логических

дисков для различных файловых систем.

1. Итоги по выполнению работы

В ходе выполнения лабораторной работе была получена информация о логической организации файлов и физической реализации файловых систем. Были изучены такие понятия как файловая система, атрибуты файла, было выяснено, какие бывают типы файлов и модели хранения файловых систем на внешних устройствах. Также в лабораторной работе подробно рассматривалось устройство жесткого диска. Были получены практические навыки создания разделов диска и логических дисков в этих разделах.

1. Контрольные вопросы

1. Под файлом понимают некоторый набор данных, связанные с этим набором атрибуты(имя, размер и т.д.) и множество допустимых операций над данными.

Файловая система определяет способ организации данных на диске или на каком-нибудь ином носителе данных и принципы доступа к данным, организованных в файлы.

Система управления файлами – это конкретная реализация файловой системы, комплекс программных модулей, обеспечивающих работу с файлами в конкретной операционной системе(ОС).

1. Создание, удаление, переименование (и другие операции) файлов из своих

программ или посредством специальных управляющих программ, реализующих функции интерфейса пользователя с его данными,

обмен данными между файлами, между устройствами, между файлом и устройством (и наоборот),защита файлов от несанкционированного доступа.

В некоторых ОС может быть несколько систем управления файлами, что обеспечивает им возможность работать с несколькими файловыми системами.

1. Атрибут это свойство самого файла, а данные файла это информация, которую он содержит. То есть по сути файл это набор данных, организованной в виде совокупности однородных записей и совокупности атрибутов, которые задают характеристики файла.

1. Поле это основной элемент данных, содержащий единственное значение, а запись это набор связанных между собой полей.

1. Логическая организация данных файла: неструктурированная последовательность байтов, последовательная организация с логическими записями фиксированной длины, последовательная организация с логическими записями переменной длины, дерево записей.

1. При последовательном доступе записи или байты файла можно читать только по порядку – от начала к концу, при произвольном чтении можно найти нужную позицию в файле или указать ее и начать чтение файла оттуда.

1. Операции с файлами: Create (создание),Delete (удаление),Open (открытие),Close (закрытие),Read (чтение), Write (запись), Append (добавление), Seek (поиск),Get attributes (получение атрибутов), Set attributes (установка атрибутов), Rename (переименование).

Операции с каталогами: Создать, Открыть, Закрыть, Удалить, Прочитать следующий элемент каталога, Переименовать, Связать с файлом, Удалить символическую связь.

1. Можно выделить следующие модели хранения файловых систем на данных устройствах:

Базовая модель. На основе одного физического устройства и разделов. Жёсткий диск разбивается на разделы, размеры которых остаются фиксированными. Файловая система размещается в пределах выделенного ей раздела

Модель на основе томов. На основе нескольких физических устройств. Реализуется концепция диспетчера томов, обеспечивающая представление нескольких устройств в виде одного устройства

Модель на основе пулов. В этом случае устройства объединяются в пул устройств хранения данных. Пул устройств хранения данных описывает физические характеристики

хранения (размещение устройств, избыточность данных и т.д.) и выступает в качестве хранилища данных для создания файловых систем. Файловые системы больше не ограничиваются отдельными устройствами, что позволяет им совместно использовать пространство в пуле.

1. Непрерывные файлы

Простейшей схемой выделения файлам определенных блоков на диске является система, в которой файлы представляют собой непрерывные наборы соседних блоков диска.

Связные списки

Второй метод размещения файлов состоит в представлении каждого файла в виде связного списка из блоков диска. Первое слово каждого блока используется как указатель на следующий блок. В остальной части блока хранятся данные.

Связный список с таблицей размещения

Метод, при котором указатели на следующие блоки хранить не прямо в блоках, а в отдельной таблице.

Эта схема позволяет использовать для данных весь блок. Кроме того, случайный доступ при этом становится намного проще.

1. Особенность заключается в том, что записи в каталоге могут иметь

разный размер. При таком подходе каждая запись в каталоге начинается с порции фиксированного размера, обычно начинающейся с длины записи, за которой следуют данные в фиксированном формате - идентификатор владельца, дата создания, информация о защите и прочие атрибуты.

Следом за заголовком фиксированной длины идет часть записи переменной длины, содержащая имя файла.

1. Традиционные ФС. В промежутках времени между выполнением операций( например,между временем выделения блока данных и его присвоением файлу) файловая системанаходится в противоречивом состоянии. В случае сбоя система может остаться в такомсостоянии. Проблема решается с помощью специальных команды(fsck, scandisk), которыеиспользуются для просмотра и проверки состояния файловой системы с попыткой устранения всех противоречий. Эта задача была особенно сложной для администраторов и всегда вызывала сопутствующие затруднения.

Журналирование.

В процессе журналирования операции регистрируются в отдельном журнале, который при необходимости может быть безопасно воспроизведен в случае полного отказа системы. Этот процесс влечет за собой дополнительные расходы, поскольку запись данных выполняется дважды и часто ведет к появлению новых проблем, например, когда не удается корректно воспроизвести журнал.

Транзакционная файловая система

В транзакционной файловой системе любая последовательность операций либо полностью выполняется, либо полностью игнорируется. Этот механизм обеспечивает невозможность повреждения файловой системы в результате непредвиденного отключения электропитания или полного отказа системы. Поэтому в этой системе эквивалент команды fsck отсутствует. Несмотря на то, что последние записанные элементы данных могут быть потеряны, сама файловая система всегда остается целостной. Это означает, что ее состояние на диске всегда является непротиворечивым.

1. Часто оказывается удобным, чтобы файл одновременно присутствовал в различных каталогах, принадлежащих различным пользователям. Совместное использование файлов удобно, но в то же время создает некоторые новые проблемы. Если дисковые адреса содержатся в самих каталоговых записях, тогда при добавлении новых данных к совместно используемому файлу новые блоки будут числиться только в каталоге того пользователя, который производил эти изменения с файлом. Другим пользователям эти изменения будут не видны.

1. Физическая архивация состоит в поблочном копировании всего диска с блока 0 по последний блок.

Логическая архивация сканирует один или несколько указанных каталогов со всеми их подкаталогами и копирует все содержащиеся в них файлы и каталоги, изменившиеся с указанной даты (например, с момента последней архивации).

1. Файловые системы обычно читают блоки данных, модифицируют их и записывают обратно. Если в системе произойдет сбой прежде, чем все модифицированные блоки будут записаны на диск, файловая система может оказаться в противоречивом состоянии.

1. Чтобы не допустить захвата пользователями слишком больших участков дискового пространства, многопользовательские операционные системы часто содержат механизм предоставления дисковых квот. Суть в том, что администратор назначает каждому пользователю максимальную долю файлов и блоков, а операционная система гарантирует, что пользователи не превышают выделенных им квот.

1. Типичный механизм реализации этой идеи.

Когда пользователь открывает файл, операционная система находит его атрибуты и дисковые адреса и помещает их в таблицу в оперативной памяти. Среди атрибутов нахо дится элемент, сообщающий, кто является владельцем данного файла. Любые увеличения размеров файла будут учитываться в записи квоты для этого пользователя.

Вторая таблица содержит запись квоты для каждого пользователя, файл которого открыт в данный момент, даже если этот файл был открыт кем-либо другим. Эта таблица извлекается из файла квот, хранящегося на диске. Когда все файлы закрыты, запись записывается обратно в файл.

Когда в таблице открытых файлов создается новый элемент, в него помещается указатель на запись квоты владельца файла. При каждом добавлении нового блока к файлу общее количество блоков, числящееся за пользователем, увеличивается и сравнивается с гибким и жестким лимитом. Гибкий лимит может быть превышен, но жесткий нет. При достижении жесткого лимита любая попытка добавить блок к файлу будет завершаться ошибкой. Аналогично проверяется количество файлов пользователя.

1. Сектор – наименьшая физическая адресуемая единица обмена данными диска с оперативной памятью. Доступ к секторам осуществляется на уровне контроллеров дисководов. Адрес сектора включает три составляющих: номер цилиндра, номер поверхности и номер сектора.Совокупность дорожек одного радиуса на всех поверхностях всех пластин называется цилиндром.

Жесткий диск состоит из пакета пластин. На каждой стороне каждой пластины размещены дорожки, на которых хранятся данные.

1. Жесткие диски являются основными устройствами хранения информации в компьютерных системах. Жесткий диск состоит из пакета пластин. На каждой стороне каждой пластины размещены дорожки, на которых хранятся данные. Нумерация дорожек начинается с 0 от внешнего края диска. Совокупность дорожек одного радиуса на всех поверхностях всех пластин называется цилиндром. Каждая дорожка разбивается на секторы, или блоки фиксированного размера, (как правило, 512 байтов). Все дорожки имеют одинаковое число секторов, поэтому плотность записи тем выше, чем ближе дорожка к центру. Дорожки и секторы создаются при физическом, или низкоуровневом форматировании диска, предшествующем его использованию. Низкоуровневый формат не зависит от типа операционной системы, которая будет этот диск использовать.