Взаимно однозначное соответствие между именем файла и его содержимым.

1. Содержимому любого файла соответствует единственное имя файла.

Н апример,

Или древообразная иерархическая файловая система

1. Содержимому файла может соответствовать два и более имен файла.

«Жесткая связь»

«Символьные связи»

Пространство внешней памяти

Координация использования пространства внешней памяти.

1. Определение оптимального размера блока ФС:

- если «Большой блок»:

- эффективность обмена

- существенная внутренняя фрагментация

( не эффективное использование пространства ВП)

- если «Маленький блок»:

- эффективное использование пространства ВП

- фрагментация данных файла по диску

Развитые системы позволяют параметризовать эту характеристику.

1. Учет свободных блоков ФС:

• исп-ние связного списка свободных блоков. ФС изначально выделяет в пространстве раздела блоки, предназначенные для хранения ссылок на следующие блоки. В ОП - содержимое или часть содержимого 1ого блока, если израсходовалось – читается след блок и т.д.

• исп-ние битового массива. Все пространство представляется ввиде битовой карты.

Состояние любого блока определяется содержимым бита с номером каждого

блока.

Если блок свободен, бит равен 1, занят – 0.

1. Квотирование пространства ФС:

Это Учет количества файлов и их размеров у которых атрибут владельца соответствует конкретному пользователю.

2 категории ресурсов:

• количество имен файлов (ограничивается размером раздела )

• пространство, которое занимают эти файлы

Жесткие лимиты не превышаются

никогда. Гибкие квоты можно

превышать, но после этого

«включается обратный

счетчик» предупреждений. Пока

счетчик  0, при каждой

регистрации пользователя в системе

он получает предупреждение; если

счетчик = 0, пользователь блокируется.

Надежность ФС

При работе с ФС возможна потеря информации в результате аппаратного или программного сбоя или случайное удаление файлов. Есть несколько вариантов решения этой проблемы:

1)Резервное копирование в общем случае должно происходить в ограниченные промежутки времени.

•Копируются не все файлы файловой системы (избирательность архивирования по типам файлов);

• Инкрементное архивирование (резервное копирование) – единожды создается «полная» копия, все последующие включают только обновленные файлы;

• Использование компрессии при архивировании (риск потери всего архива из-за ошибки в чтении/записи сжатых данных);

• Проблема архивирования «на ходу» (во время копирования происходят изменения файлов, создание, удаление каталогов и т.д.)

• Распределенное хранение резервних копий.

2)Архивирование

Стратегии:

•Физическая архивация

- «один в один» (забывая о структуре ФС);

- интеллектуальная физическая архивация (копируются только использованные блоки файловой системы);

- проблема обработки дефектных блоков.

•

Логическая архивация – копирование файлов (а не блоков), модифицированных после заданной даты.

3)Проверка целостности или непротиворечивости файловой системы.

При аппаратных или программных сбоях возможна потеря информации:

- потеря модифицированных данных в «обычных» файлах;

• потеря системной информации (содержимое каталогов, списков системных блоков, индексные узлы и т.д.)

Уже на ходу, в режиме профилактики

1.Формируются две таблицы:

- таблица занятых блоков;

- таблица свободных блоков;

(размеры таблиц соответствуют размеру файловой системы – число записей равно числу блоков ФС)

Изначально все записи таблиц обнуляются.

2. Анализируется список свободных блоков. Для каждого номера свободного блока увеличивается на 1 соответствующая ему запись в таблице свободных.

3. Анализируются все индексные узлы. Для каждого блока, встретившегося в индексном узле, увеличивается его счетчик на 1 в таблице занятых блоков.

4. Анализ содержимого таблиц и коррекция ситуаций.

Возможно 4 случая:

Непротиворечивость файловой системы соблюдена.

В таблице обнаружился пропавший блок : - Можно оставить как есть, но система «замусоривается»;

- Добавить в список свободных блоков файловой системы.

Образуется дубликат свободного блока – пересоздание списка свободных блоков.

Дубликат занятого блока =>

автоматическое решение

максимально затруднено, имеет место потеря информации в одном из файлов.

1. П
   роверка непротиворечивости файлов ФС:

Возможные варианты:

1. L== M – все в порядке

2. L != M - ошибка

Лекция 8. ОС UNIX. Файловая система.

UNIX – революционная ФС, потому что это –

1. первый системный программный продукт, разработанный с использованием языка высокого уровня (обычно – assembler или макрооператоры к нему );

2. элегантная и развитая система управления процессами (fork-exec);

3. особенности ФС:

   • архитектура ФС. UNIX использует древовидную организацию ФС, которая иногда превращается в ориентированный граф, более сложный, чем дерево.

   • исп-ние концепции файлов. Практически все в UNIX-машине представлено в виде файлов. Все через единый интерфейс (раньше все сист вызовы были отдельные).

4. В системе достаточно аккуратно и прагматично организована работа с внешними устройствами. Одно и то же устройство можно в UNIX определить и как байт - и как блок-ориентированное.

5. ОС UNIX получила широкое распространение благодаря «прозрачности» принимаемых системой решений, простоте организации системных данных, алгоритмов и взаимосвязей.

6. UNIX - «переносимая» операционная система. Это означает, что большая часть кода, алгоритмов легко переносятся на другие архитектуры.

Виды файлов в ОС UNIX

Файл Unix – это специальным образом именованный набор данных, размещенный в файловой системе.

Виды файлов:

• обычный файл (regular file). Данные, кот ввели и кот получаем после их выполнения.

• каталог (directory)

• специальный файл устройств (special device file). Файлы, имеющие спец тип, посредством кот можно использовать те или иные драйверы устройств в системе UNIX.

• именованный канал (named pipe). (FIFO) регулярные файлы, имеющие определенную фикс систему доступа

• ссылка (link). Спец файлы, кот могут нарушать древовидную организацию.

• сокет (socket). Спец файлы, предназначенные для вз-я процессов как в рамках одной локальной машины, так и в рамках сети.

Права доступа

Классическая модель рассматривает 3 категории пользователей:

- пользователь (владелец)

- группа

- все пользователи системы

Права каждой категории:

• чтение

• модификация

• запуск на исполнение

права интерпретируются в зависимости от типа файла.

Логическая структура ФС

UNIX предлагает некоторую стандартную структуру ФС, a’priory предполагающую определенные имена каталогов с файлами.

Есть корневой каталог UNIX с точностью до именования. Он содержит программные ядра ОС или часть ядра.

BIN каталог с исполняемыми файлами наиболее распространенных команд UNIXа. Можно перестроить команды в нек каталогах или сделать их разными для разных пользователей.

ETC файл, в кот хранится системная информация, обеспечивающая разного рода настройки в системе, в т.ч. passwd (инф-ция о всех зарегистрированных в системе пользователях).

TMP - временные файлы ФС, сохранность которых не гарантируется после перезапуска системы.

MNT - корневой каталог локальной ФС ассоциируется с к-л каталогом в MNT.

DEV - спец файлы устройств.

USR - размещается пользовательская инф-ция.

LIB – например gcc, cc.

include содержит headerы, кот используются программой пользователя для препроцессора. Например, SYS содержит include – файлы системы.

BIN содержит исполняемые файлы, которые предоставляются для пользовательского доступа и характеризуют конкретную установку. (так, если знаем имя файла, сначала ищем его в USR/BIN, а затем в BIN.

USER – домашни каталоги зарегистрированных пользователей.

Внутренняя организация ФС

1. модель версии SYSTEM V

Суть: ФС в дисковом разделе имеет 3 категории пространства:

• спецобласть – часть ФС, в кот находится инф-ция о настройках ФС и актуальном состоянии ФС;

• одласть индексных дескрипторов – системная структура данных, которая описывает состояние файла в ФС;

• область рабочих блоков ФС, в кот системные структуры данных, блоки файлов и содержимое файлов.

Суперблок файловой системы содержит оперативную информацию о текущем состоянии операционной системы, а также данные о параметрах настройки файловой системы. В частности, суперблок содержит информацию о количестве, так называемых, индексных дескрипторов в файловой системе. Также суперблок содержит информацию о количестве блоков, составляющих файловую систему, а также информацию о свободных блоках файлов, о свободных индексных дескрипторах, и прочие данные, характеризующие время, дату модификации и другие специальные параметры.

За суперблоком следует область (пространство) индексных дескрипторов. Индексный дескриптор - это специальная структура данных файловой системы, которая ставится во взаимно однозначное соответствие с каждым файлом. Размер пространства индексных дескрипторов определяется параметром генерации файловой системы по количеству индексных дескрипторов, которые указаны в суперблоке. Каждый индексный дескриптор содержит следующую информацию:

1. Поле, определяющее тип файла (каталог или нет).

2. Поле кода защиты (доступ).

3. Количество ссылок к данному индексному дескриптору из всевозможных каталогов файловой системы (в ситуации нарушения дерева файловой системы). Если значение этого поля равно нулю, то считается, что этот индексный дескриптор свободен.

4. Длина файла в байтах.

5. Статистика: поля, характеризующие дату и время создания и т.п.

6. Поле адресации блоков файлов.

7. массив номеров блоков файла.

М ассив номеров свободных блоков файла. В суперблоке: все свободные блоки ФС организованы в однонаправленный список: 1й эл-т списка – массив из N ссылок, кот размещены в суперблоке. Нулевой эл-т - № блока из пространства блоков ФС, в котпрод-е списка. ФС работает оперативно с этим массивом. Если много освобождаем – выбираем след блок и складываем.

М ассив свободных индексных дескрипторов. Массив фиксированного размера, без списочной организации. Запускается спец процесс:

•Освобождение ИД

- Есть свободное место – номер –> элемент массива

- Нет свободного места – номер “забывается”

•Запрос ИД

- Поиск в массиве