Занятие 4.1. Файловая структура диска

Цель занятия: освоить основы организации управления информацией, выполнить сравнительную оценку различных способов организации файловой структуры диска

Краткое изложение теоретического материала

Древовидная (иерархическая) файловая система, об­разованная такими элементами, как том, каталог, файл, является стандартной для современных ОС. Файл пред­ставляет собой поименованную единицу хранения инфор­мации; файлы объединяются в каталоги, причём каталог может содержать как файлы, так и другие каталоги; том представляет собой устройство с файловой системой. Единственная разница между семействами доминирующих в настоящее время ОС Unix и MS Windows состоит в представлении томов: Unix использует общую иерархию всех томов, MS Windows представляет файловую систему с разбивкой по томам (устройствам):

Как правило, современные ОС реализуют такие основные файловые операции, как чтение-запись и позиционирование внутри файла, обеспечивая последовательный и прямой доступ к информации. Более сложные методы доступа реализуются СУБД на основе указанных операций ОС.

Логическая структура диска может быть представлена одномерным массивом секторов, образованным занумерованными физическими секторами всех поверхностей, цилиндров и дорожек. Возникает проблема отображения файловой системы на логическую структуру диска для обеспечения доступа к файлам:

Для обеспечения отображения создаются специальные структуры данных, описывающие отображение и невидимые для конечного пользователя. Способ организации таких данных принято называть файловой структурой. Файловая структура обеспечивает решение двух основных задач: нахождение логических секторов заданного файла/каталога на диске; учёт свободных/занятых секторов.

Большинство файловых структур использует специальный блок - дескриптор для каждого из своих объектов: том, каталог, файл. Дескриптор файла/каталога содержит имя, владельца, права доступа, даты создания/корректировки, длину. Дескриптор тома содержит также указатель на дескриптор корневого каталога. Дескрипторы файла/каталога имеют фиксированную длину. ОС используют два основных похода к размещению дескрипторов: в ОС семейства Unix дескрипторы файлов/ каталогов размещаются в общем одномерном массиве - индексе, в этом случае каталог содержит список указателей на дескрипторы его файлов/каталогов; в ОС семейства MS Windows дескрипторы файлов/каталогов размещаются внутри содержащего их каталога:

При решении задачи отображения для уменьшения размера структур данных применяют кластеризацию. Кластер состоит из нескольких блоков (секторов) и является единицей выделения пространства диска. В настоящее время доминируют два подхода к описанию размещения файла на диске: использование общей таблицы размещения для всех кластеров (в ОС семейства MS Windows); использование массива описателей связных участков в дескрипторе файла (в ОС семейства Unix).

Общая таблица размещения содержит по одной записи для каждого кластера. Запись равняется нулю, если соответствующий кластер свободен. Если кластер принадлежит некоторому файлу, то соответствующая запись содержит номер следующего кластера; запись последнего кластера файла имеет специальное значение - признак конца цепочки (например, все двоичные единицы).

Использование таблицы связных участков, описанных указанием начального кластера участка и длины в дескрипторе файла, обеспечивает более быстрое отображение. Однако существенным недостатком этого метода является фиксированное число участков в дескрипторе файла. Размещение больших фрагментированных файлов решается в ОС Unix за счёт выделения дополнительных дескрипторов.

Таблица размещения файлов (File Allocation Table)

Таблица связанных участков (в дескрипторе)

Использование единой таблицы размещения обеспечивает также решение задачи учёта свободных/занятых кластеров: записи свободных кластеров имеют нулевое значение в таблице. К дополнительным способам учёта свободно­го/занятого пространства можно отнести битовые карты и специальный (фиктивный) файл, занимающий все свободные кластеры. В битовой карте каждый бит соответствует кластеру; значение 0 - кластер свободен, значение 1 - занят. Применение специального файла обеспечивает преимущества быстрого поиска наиболее подходящего участка при выделении пространства и способствует уменьшению фрагментации.

Задание

Выполнить ручную трассировку работы файловой системы. Заполнить трассировочную таблицу.

I.

Характеристики ОС: несвязное выделение дискового пространства, таблица связных участков в дескрипторе файла, специальный файл учёта свободного пространства, мультипрограммирование

II.

Характеристики ОС: несвязное выделение дискового пространства, отдельная таблица размещения файлов, учёт свободного пространства в таблице размещения, мультипрограммирование

Порядок выполнения

1. Выполнить ручную трассировку работы сетевых средств ОС.

2. Заполнить трассировочные таблицы.

3. Оценить дополнительный объем информации заголовков пакетов.

4. Сформулировать основные принципы адресации процессов в сети.

Пример выполнения Последовательность операций:

Создать файл 1. Записать 3 блока в файл 1. Создать файл 2. Записать 2 блока в файл 2. Дописать 1 блок в файл 1. Дописать 2 блока в файл 2. Удалить файл 1.

Доступное пространство диска - 10

Варианты заданий - Приложение 1.10.

Контрольные вопросы

1. Каковы основные элементы файловой системы?

2. Для чего необходима специальная файловая структура диска?

3. Какую информацию содержит дескриптор файла (тома, каталога)?

4. Как организуются дескрипторы для описания древовидной файловой системы?

5. Что такое кластер?

6. Каким образом описывается фактическое размещение файла на диске?

7. Какие средства используются для учёта свободного/занятого пространства диска?

8. Каким образом обеспечивается защита файловой системы?

Приложения

Приложение 1. Варианты заданий П.1.1. Мультипрограммирование

n - номер студента в журнале Вариант № 29.

Структура задания:

31: 10ЦП-300МД-20ЦП

32: 30ЦП-1000МЛ-40ЦП

33: 50Ц11-400МД-1ОЦП-100МД-20ЦП

34: 30ЦП-2060ЦЯ-40ЦП-400МД-1 ОЦП

Date: 2016-07-05; view: 290; Нарушение авторских прав