Э. Таненбаум - Архитектура компьютера (1127755), страница 135
Текст из файла (страница 135)
Система ()Ы1Х обычно конфигурируется с главным каталогом, так называемым корневым каталогом, который содержит вложенные каталоги ьап (для часто используемых программ), беч (для специальных файлов устройств ввода-вывода), 11Ь (для библиотек) и изг (для пользовательских каталогов, как показано на рис. 6.27). В нашем примере каталог изг содержит вложенные каталоги азт и З(а. Каталог азт включает в себя два файла (бата и тоо.с) и вложенный каталог Ь1 и, в который входят 4 файла (даве1, даве2, ...). Чтобы назвать файл, нужно указать его путь из корневого каталога. Путь содержит список всех каталогов от корневого каталога к файлу, для разделения каталогов используется слеш. Например, путь к файлу даве2 выглядит следующим образом: /озг/азс/Ып/даве2.
Путь, который начинается с корневого каталога, называется абсолютным. В каждый момент времени каждая работающая программа имеет текущий каталог. Путь может быть связан с текущим каталогом. В этом случае в начале пути слеш не ставится (чтобы отличить от абсолютного пути). Такой путь называется относительным путем. Если /изг/азт — текущий каталог, то можно получить доступ к файлу дааеЗ, использовав путь Ьап/давеЗ. Пользователь может создать связь с чужим файлом, использовав для этого системный вызов 11п)г. В нашем примере пути /озг/азс/Ып/дааеЗ и /изг/61в/Зонте приводят к одному и тому же файлу. Не разрешается применять связи к каталогам, чтобы предотвратить циклы в системе каталогов.
В вызовах орел и сгеат могут использоваться как абсолютные, так и относительные пути. Основные вызовы для манштулирования каталогами ()Ы1Х приведены в табл. 6.6. Вызов в((б( г создает новый каталог, а гвб1г удаляет существующий пустой каталог. Следующие три вызова применяются для чтения элементов каталогов. Первый открывает каталог, второй считывает элементы из него, третий закрывает каталог. Вызов сЬб(г изменяет текущий каталог.
536 Глава 6. Уровень операционной системы Того же можно добиться эквивалентным вызовом, используя относительные пути, которые зависят от текущего каталога. Вызов цп1 1п1с удаляет элемент каталога. Если файл имеет только одну связь, он удаляется. Если файл имеет две и более связей, то он не удаляется. Не имеет никакого значения, была ли удаленная связь создана изначально, или это копия. Следующий вызов делает файл дэаеЗ доступным только через путь /цзг/Яа/ЗоССо: оп11пСС"/оаг/ааС/Ь1п/давез") Вызовы 11пр. и ип1 ?пав.
могут использоваться для перемещения файлов из одного каталога в другой. С каждым файлом (а также с каждым каталогом, поскольку каталог — это тоже файл) связана битовая карта, которая сообщает, кому разрешен доступ к файлу. Карта содержит три поля КЪЪ'Х (Кеас?, ЪЪ'г?се, еХеспсе — чтение, запись, выполнение).
Первое из них контролирует разрешение на чтение, запись и выполнение файлов для их владельца, второе — для других пользователей из группы владельца, третье — для всех остальных пользователей. Например, биты КЪ'Х К-Х вЂ” Х означают, что владелец файла может читать этот файл, записывать что-либо в него и выполнять его (очевидно, файл является исполняемой программой, иначе не было бы разрешения на его выполнение), другие члены группы могут читать и выполнять его, а все остальные — только выполнять. Таким образом, посторонние пользователи смогут выполнить эту программу, но не смогут ее украсть (скопировать), поскольку им запрещено чтение. Включение пользователей в те или иные группы осуществляется системным администратором, которого обычно называют привилегированным пользователем.
Привилегированный пользователь имеет право действовать вопреки механизму защиты и считывать, записывать и выполнять любой файл. Теперь посмотрим, как файлы и каталоги реализованы в системе П?ч?Х. Более детальное описание см. в [2121. С каждым файлом (и с каждым каталогом, поскольку каталог — это тоже файл) связан информационный блок размером 64 байта, который называется индексным дескриптором (1-пос?е). Индексный дескриптор содержит информацию о том, кто владеет файлом, что разрешено делать с файлом, где найти данные и т. п. Индексные дескрипторы для файлов расположены либо последовательно в начале диска, либо, если диск разделен на группы цилиндров, — в начале группы.
Индексные дескрипторы снабжены последовательными номерами. Таким образом, система ???ч?Х может обнаружить 1-пос?е просто путем вычисления его адреса на диске. Элемент каталога состоит из двух частей: имени файла и номера?-пос?е. Когда программа выполняет следующую команду, система ищет текущий каталог файла Соо.с, чтобы найти номер индексного дескриптора этого файла; орепртоо.с". 01 Обнаружив номер ?-пос?е, программа может считать его и узнать всю информацию о файле.
При большей длине пути файла процедура повторяется несколько раз, пока не будет пройден весь путь. Например, чтобы найти номер 1-пос?е для пути /цзг/азС/йаСа, система сначала отыщет корневой каталог для элемента изг. Обнаружив индексный дескриптор цзг, она может прочитать файл (каталог в системе Примеры операционных систем 537 УХ1Х вЂ” это тоже файл). В этом файле оиа отыщет элемент азС и найдет номер Рпоое для файла /озг/азС. Считав информацию о местонахождении каталога /пзг/азС, система сможет обнаружить элемент для оаСа и, следовательно, — номер Рподе для /вэг/азС/оаСа. Найдя номер 1-цобе для этого файла, система узнает об этом файле все.
Формат, содержание и размещение индексных дескрипторов несколько различаются в разных системах (особенно когда идет речь о сетевых системах), ио следующие элементы присутствуют практически в каждом индексном дескрипторе: + тип файла, три поля К'й/Х (всего 9 бит) и некоторые другие биты; + число связей с файлом (число элементов каталогов); + идентификатор владельца; + группа владельца; + длина файла в байтах; + тринадцать дисковых адресов; + время, когда файл читали в последний раз; + время, когда последний раз производилась запись в файл; + время, когда в последний раз менялся индексный дескриптор. Типы файлов могут быть разными: обычные файлы, каталоги, два вида особых файлов для блочных и неструктурированных устройств ввода-вывода. Число связей и идентификатор владельца мы уже обсуждали.
Длина файла выражается 32-разрядиым целым числом, которое показывает самый старший байт файла. Вполне возможно создать файл, перенести указатель иа позицию 1 000 000 и записать 1 байт. В результате получится файл длиной 1 000 001. Однако этот файл потребует сохранения всех <иесуществуюгцих» байтов. Первые 10 адресов иа диске указывают иа блоки данных. Если размер блока — 1024 байт, то можно работать с файлами размером до 10 240 байт. Адрес 11 указывает иа блок косвенной адресации, который содержит 256 адресов диска. Здесь можно работать с файлами размером до 10 240 ь 256 х 1024 = 272 384 байта. Для файлов еще большего размера существует адрес 12, который указывает иа 256 блоков косвенной адресации. Здесь допустимый размер файлов составляет 272384 ь 256 х 256 х 1024 = 67 381 248 байт.
Если и эта схема блока двойной косвенной адресации слишком мала, используется адрес 13. Ои указывает иа блок тройной косвеииой адресации, который содержит адреса 256 блоков двойной косвенной адресации. Используя прямую, косвенную, двойную косвенную и тройную косвенную адресацию, можно обращаться к 16 843 018 блокам. Это зиачит, что максимально возможный размер файла составляет 17 247 250 432 байта. Поскольку размер файловых указателей ограничен значением 32 бита, реальный верхний предел иа размер файла составляет 4 294 967 295 байт.
Свободные дисковые блоки хранятся в виде связного списка. Если нужен новый блок, ои берется из списка. В результате получается, что блоки каждого файла беспорядочно раскиданы по всему диску. Чтобы повысить скорость дискового ввода-вывода, нужно сделать следующее. После открытия файла его индексный дескриптор копируется в таблицу основной 538 Глава 6. Уровень операционной системы памяти и хранится там, пока файл остается открытым. Кроме того, в памяти находится набор блоков, к которым недавно производилось обращение.
Так как большинство файлов считывается последовательно, часто при обращении к файлу требуется тот же блок, что и при предыдущем обращении. Чтобы увеличить скорость, система считывает следующий блок в файл еще до того, как к нему произведено обращение. Все эти моменты скрыты от пользователя. Когда пользователь делает вызов гезу, программа приостанавливается, пока требуемые данные не появятся в буфере. Зная все это, можно понять, как происходит процесс ввода-вывода. Вызов ореп заставляет систему искать каталоги по определенному пути. Если поиск оказывается успешным, индексный дескриптор считывается во внутреннюю таблицу.
Вызовы гезу и иг1 ге требуют, чтобы система вычислила номер блока из текущей позиции файла. Адреса первых 10 дисковых блоков всегда находятся в основной памяти (в индексном дескрипторе); для остальных блоков сначала требуется считать один или несколько блоков косвенной адресации.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
