Файлдық жүйе функцияларына шолу

Пән: Информатика, Программалау, Мәліметтер қоры
Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 15 бет
Таңдаулыға:

МАЗМҰНЫ.

Файлдық жүйе функцияларына шолу . . . 3
Файл және каталог құрылымы . . . 4
Жолдық атаулар және жұмыс каталогы . . . 6
Обьектерді бірлесе қолдану, қатынау құқығы және сілтемелер. . 6
Файлдық жүйе интерфейсі . . . 7
Файлдық жүйені жүзеге асыру . . . 8
Қазіргі файлдық жүйелердің архитектурасы. Логикалық томдар . . . 12
Кезектесу және шағылысу (зазеркаливание) . . . 12
UNIX операциялық жүйесінің файлдық жүйесі . . . 14
Файлдарға қатынас құқығы . . . 15

Файлдық жүйе функцияларына шолу.

Файлдық жүйе өз клиенттеріне екі түрлі қызмет көрсетеді:

Сақтау сервисі. Қолданушыға дисктердің физикалық сипаттамасын немесе файлдардың орналасқан жерлерін білу міндетті емес. Файлдық жүйе өзіне тапсырылған файлды аппараттық немесе программалық жаңылысу жағдайларында жоғалтып алмау үшін шаралар қолдануы керек.
Каталог сервисі. Қолданушылар файлдарға өздеріне ыңғайлы текстік атаулар қоя алады, оларды арасындағы байланыстарға қарай каталогтарға топтай алады. Cонымен қатар, әрбір файлға кімнің және қандай қатынас құру құқығын иемденетінін көрсете отырып, өз файлдарына басқа қолданушылардың қатынас құруын басқару мүмкіндігі қамтамасыз етілу керек.

Төмендегі суретте файлдық сервис пен қолданушы арасындағы байланыс схемасы көрсетілген.

Қолданушының файл идентификаторы

Текстік атау

Файлдан сұратылған

ақпарат

Қолданушы

Сервис

1-сурет. Қолданушы мен файлдық сервис арасындағы байланыс.

Файл құрылған кезде оған текстік атау беріледі. Қолданушы файлмен қайтадан пайдаланғысы келген кезде осы атауды нұсқайды. Файлға қатынау бірнеше кезеңдерді қамтиды. Бірінші кезеңде қолданушы файлдық сервистен файл_ашу () сияқты қажетті операцияны сұратады, аргумент ретінде файлдың текстік атауын береді. Келесі аргумент файлды тек оқу немесе оқу және жазу үшін ашу керектігін көрсетеді. Каталог сервисі қолданушы файлға қатынаудың көрсетілген түріне құқығын тексере қатынау бақылауды жүзеге асырады. Бұл сервис сонымен қатар текстік атауды сақтау сервисіне дискте файлды табуға мүмкіндік беретін пішінге түрлендіруге жауап береді, - берілген операция атауды шешу (разрешением имени) деп аталады. Оның орындалуы үшін сақтау сервисін шақырту, ал сақтау сервисіне ақпаратты дискіден оқу үшін диск драйверін шақырту қажет болуы мүмкін.

Екінші кезеңді орындағаннан соң файлдық жүйе файлды қолданушымен қолдану үшін дайын. Ол файл туралы ақпаратты өзінің негізгі жадыдағы кестелеріне жазып алды да пайдаланушының файл идентификаторын (User File Id, UFID) . Бұны қолданушы үшінші және төртінші кезеңдерде көрсетілгендей файлдарды сақтау сервисімен өңделетін келесі файлды оқу немесе жазу сұратуларында береді.

Алғашқы сұратуда файлдық жүйеде бірмәнді идентификациялауға мүмкіндік беретін файл ату көрсетілуі керек екендігіне назар аудару керек. Пайдаланушы идентификаторы тек берілген үрдіспен қолдану үшін ғана тағайындалып, уақытша атау болуы мүмкін.

Файлдарды бірлесе қолдану бір файлға біруақыттық қатынау құқығын сұрату мәселесін туғызады. Сондықтан файлдық жүйе функцияларына параллельді қатынауды басқару кіреді. Оның жүзеге асырылуының қарапайым стратегиясы келесі негізде болады: қолданушыларға бірнеше файлды біруақытта оқуға болады да, ал жазу тек кезекпе-кезек жүргізіледі. Оны іске асыру үшін файлдық жүйе файлдың оқу (және қанша қолданушымен) немесе жазу үшін ашылғанын қадағалап, және соңғы жағдайда келесі оқу немесе жазу сұратуларына жол бермеу керек. Бұл стратегия параллельді қатынауды мәжбүлі басқару (mandatory concurrency control) деп аталады. Пайдаланушының біреуімен қолданылып жатқандықтан, қатынау құру жабық файл оқу немесе жазу үшін бұғатталған деп аталады.

Бірнеше қолданушыдан келген біруақыттық сұратуларды өңдей алатындықтан, файлдық жүйе параллельді құрылымдық деп қарастырамыз.

Файл және каталог құрылымы.

Сақтау сервисі жұмыс жасайтын обьектілер, яғни файлдар оның көзқарасында құрылымға негізделмеген реттелген байттар жинағы. Файлдық жүйе әрбір файлды бірмәнді идентификациялауға қабілетті болу қажет, сол үшін оған файлдың жүйелік идентификаторы (System File Identifier, SFID) тағайындалады.

Каталог - бұл әрбіреуімен текстік атау байланысқан және аталған обьект туралы кейбір ақпарат сақтайтын, оның SFID-ін қоса, элементтер тізімінен құралған құрылымдық обьект. Каталогтың өзінде де файлдың жүйелік идентификаторы болады. Каталогтарды сақтауға жауап беретін сақтау жүйесі, ал файлдық жүйенің қолданушыларымен сұратылатын олармен операцияларға - каталог сервисі.

Ең қарапайым файлдық жүйе барлық файлдардың атауын бір ғана каталогта да сақтай алады. Бұлай ерте кездердегі жүйелерде және кіші дербес компьютерлердің жүйелерінде болған, бірақ оның өте елеулі кемшіліктері бар. Төменде қандай және оларды қалай жөндеуге болатынын көрсетеміз:

Каталог өте үлкен болуы мүмкін. Ал ол дискте сақталатындықтан берілген файл атауын табу көп уақыт алады.
Түрлі қолданушылар өз файлдарына атауларды қайталанып қоюы мүмкін. Оларды ерекшелендіру үшін әрбір файл атауына оның иегерінің атын қосып жалғауға болады. Ең көрнекі жетілдірілу болып, әрбір қолданушының файлдарын бір каталогқа біріктіру болып табылады. Оның нәтижесінде екі деңгейлі иерархия түзеледі. Бұл түрдегі құрылым кейбір ерте жүйелерде қолданған, жиі DecSystem 10 компьютерінің TOPS10 операциялық жүйесінде.
Ақпараттың үлкен көлемдерін құрылымға жіктеу құралдары жоқ. Алдымен файлдарды іздеу және оларға қатынас құруды жеңілдететін файлдарды ыңғайлы топтастыруы орын алу керек. Мысалы, пайдаланушыларда тірлі түрдегі файлдарды түрлі каталогтарда сақтау және логикалық байланысты немесе бір тапсырманы орындауға бағытталған файлдарды бір каталогқа топтастыру мүмкіндігі болу керек.

Теорылық жүзде каталогтар иерархиясы файлдық жүйенің міндетті элементі болып табылмайды да, ал практика жүзінде ол көпшілік жүйлермен қуатталады. Каталогтар өз кезегінде сақтау сервисіне жүгінетін каталогтар сервисіне сұрату жасау арқылы файлдық жүйе пайдаланушыларымен құрылады және аталады. Файлдық жүйенің каталогтарының арасында жоғары деңгейлік каталог бөлінген. Ол - түпкі каталог . Оның SFID-і ерекше механизм көмегімен анықталады, мысалы, ол бекітілген мәнге ие бола алады. Файлдық жүйенің қарапайым мысалы 2-суретте көрсетілген.

Түпкі каталог

Ішкі түйіндердегі

каталогтар

файлдары . . .

Иерархияның ең төменгі

деңгейіндегі карапайым файлдар

2-сурет. Файлдық жүйе.

Жолдық атаулар және жұмыс каталогы.

Иерархиялық файлдық жүйеде файлдар және каталогтар түпкі каталогқа (жоғары деңгелік каталогқа) қатысыты аталады, яғни әрбір файлдың немесе каталогтың толық атауы құрамды болып келеді де, түпкі каталогтан басталады. Файлдың немесе каталогтың құрамды атауы (толық болуы шарт емес) жолдық атау деп аталады. Төменде келтірілген мысалдарда жолдық атаудың компоненттерін бөліп көрсету үшін (/) символы қолданылады, ал осы символдан басталатын жолдық атау түпкі каталогқа қатысты берілген деп есептеледі:

/А/АХ - АХ каталогының толық құрамды атауы, 2-суретте көрсетілгендей бұл каталогтың SFID-і А каталогында, ал А каталогының SFID-і түпкі каталогта сақталады.
/А/АХ/А2 - А2 файлының толық құрамды атауы, 2-суретте көрсетілгендей бұл файлдың SFID-і АХ каталогында, ал АХ каталогының SFID-і А каталогында, соңғысының SFID-і түпкі каталогта сақталады.

Файлдың толық жолдық атауы ұзын болып, онымен қолдану әркез ыңғайлы бола бермейді. Сондықтан көптеген жүйелер жұмыс каталогы концепциясын қолдайды және файл және каталогтар атауларын дәл осы каталогқа қатысты көрсетуге рұқсат етеді. Мысалы, егер пайдаланушы ағымдағы каталог ретінде /А/АХ көрсетіп, А1 атауын белгілесе, ол /А/АХ/А1 деп интерпретацияланады. Әдетте жүйеде пайдаланушыны тіркеу кезінде ол үшін бастапқы жұмыс каталогы автоматты түрде беріледі.

Обьектерді бірлесе қолдану, қатынау құқығы және сілтемелер.

Файлдық жүйенің ең басты артықшылығы болып оның қолданушыларының ішінде сақталатын обьектілермен (файлдар мен каталогтармен ) бірлесе қолдануын қамтамасыз етуі. Бірлесіп қолдануды қолдау мен бақылаудың тәсілдерінің бірі болып әрбір обьектінің иесі кімнің және қалай онымен пайдалана алатындығын көсетіп кетуі табылады. Егер обьект иесі емес пайдаланушы оған (обьектіге) қатынасқысы келгенде, жүйе оның құқығын тексеріп, обьектке қатынауға рұсат береді немесе бермейді.

Файлдық жүйе каталогтардың элементтерінің тағы бір түрін құруды қолдайды - ол бар обьектілерге альтернативалық нұсқағыш. Мұндай элементтер сілтемелер немесе байланыс (link) деп аталады. Сілтемелер авторлынған пайдаланушыға обьектіге өз қажеттіліктеріне сәйкес жаңа атау беруге мүмкіндік береді. Оларды қолданған кезде обьектің бірден көп жолдық атаулары болу мүмкін. Жүйе сілтемелерді каталогтарға емес тек файлдарға құруға рұқсат беріп ғана, сілтемелерді қолдануға шектеу қоя алады. Сілтемелерді жүзеге асыру төменднгі мысалдарда көрсетілген.

(2) (2)

Сілтемелер санағышы Сілтемелер санағышы

Сілтеме

3-сурет. Құрылымдық файлдық жүйелер.

Файлдық жүйе интерфейсі.

Файлдық жүйенің интерфейсінің операцияларының жобамен үлгісі 1, 2-кестелерде көрсетілген. Файлдық жүйелер бір-бірінен айырмашылықта болатындақтан оны міндетті етіп қарастырмаймыз. Операциялар жалпы түрде сипатталған, себебі түрлі файлдық жүйелерде операция синтаксисі түрліше болып келеді.

Операция Аргументтері Қайтарылатын мән

Каталог құру Каталогтың жолдық атауы Орындалды

Каталог жою Каталогтың жолдық атауы Орындалды

Каталог құрамы Каталогтың жолдық атауы Каталог құрамының

тізімі

Файлға немесе каталогқа Файлдың каталогтың жолдық Орындалды

қатынау құқығын орнату атауы, пайдаланушылар мен

олардың құқықтар тізімі

Сілтеме құру Каталогтың жолдық атауы, Орындалды

файлдың немесе каталогтың

жолдық атауы

Файл құру Файлдың жолдық атауы Орындалды

Файл жою Файлдың жолдық атауы Орындалды

Файл ашу Файлдың жолдық атауы, UFID

оқу/жазу

1-кесте. Файлдық жүйенің қолданушыларына арналған каталог сервисінің операциялары.

Операция Аргументтері Қайтарылатын мән

Файлдан оқу UFID, байттар орналасу Сұратылған байттар

жадыдағы байттық ауқымы

Файлға жазу UFID, жазу деректері орналасу Сұратылған байттар

жадыдағы байттық ауқымы

Файлды жабу UFID Сұратылған байттар

Көрсеткішті позициялау UFID, көрсеткіштің байттағы Сұратылған байттар

позициясы

2-кесте. Файлдық жүйенің қолданушыларына арналған сақтау сервисінің операциялары.

Файл немесе каталог құрылған екзде оның атауы каталогқа жазылады. Бұл операцияны орындау үшін аргумент ретінде орналастыруға керек құрылатын обьектің және каталогтың атауын көрсететін файлға толық құрамды жолы берілуі керек. Кестеде қателер туралы мәлімет беретін қайтарылатын мәндері жазылмаған, алайда операциялар түрлі жағдайларға байланысты сәтсіз аяқталуы мүмкін екендігін ескеру керек (мысалы, қатынауды бақылаушы бағыныңқы жүйесі операция орындалуына жол бермеді, диск толып кетті немесе оның ішінде сақталатын деректерді жаңарту мүмкін емес, немесе сұратылған обьект басқа үрдіспен бұғаттаулы) .

Файлдық жүйені жүзеге асыру.

Файлдық жүйе әрбір файл мен каталог туралы ақпарат сақтау керек. Оған оның дискідегі орналасуы, кімге және қандай қатынау құқығы берілгені туралы, оның құрылу уақыты мен соңғы қатынас құруы т. с. с. мәліметтер жатады. Файл немесе каталог туралы ақпараттың типті блогі 4-суретте көрсетілген.

Метадеректер кестесінің жазбалары:

Метадеректер файл мен каталог туралы ақпарат

кестесі

4-сурет. Файлдық жүйенің метадеректер кестесі.

Метадеректер файлды (немесе каталогты) дискіде іздеу үшін қажет, сондықтан ол каталог элементі ретінде емес бөлек сақталуы керек. Сол үшін метадеректер кестесі деп аталатын кесте құрылады, оның әрбір жазбасы файл немесе каталог туралы ақпарат блогі болып табылады. Осындай кесте құрылымы 4-5-суреттерде көрсетілген, файлдар, каталогтар және метадеректер кестесі дискіде сақталады. Көрініп тұрғандай, файлджық жүйенің ең төменгі деңгейінде күрделі құрылымдар орналасуы мүмкін, бірақ сақтау сервисі каталог сервисін олардың ұйымдастырылуының егжей-тегжейінен оқшауландырып, оған файлдар мен каталогтардың ыңғайлы абстракциясын ұсынады. Берілген файл немесе каталог туралы жазбаның іздеуі тез орындалуы маңызды. Ол үшін SFID негізінде іздеудің жақсы алгоритмі қажет.

6-суретте файлдық жүйенің деректер типтік құрылымдары көрініс табады. Мұнда екі пайдаланушының бір файлды ашу жағдайы көрсетілген. А пайдаланушы бұл файлға UFID 3 сілтемесі көмегімен байланысады, ал Б пайдаланушы - UFID 5 көмегімен. Файл бір SFID идентификаторын иемденеді, және оған метадеректер кестесінде бір жазба сәйкес келеді. Суретте ашылатын файлдың негізгі жадыда жасалатын деректердің екі базалық құрылымы берілген. Ашық файлдардың жүйелік кестесінде әрбір онымен жұмыс жасап жатқан пайдаланушы үшін бір-бір жазбадан бар. Активті файлдар кестесінде метадеректер кестесінде сақталып жатқанға ұқсас жазбалар бар. Әдетте олар SFID және параллельді қатынауды басқаруға қатысты қосымша ақпаратты сақтайды. Жиі, файлдың қандай мақсатта - оқу немесе жазу үшін - және пайдаланушылардың қандай санымен ашылғаны көрсетіледі.

5-сурет. Дискіде файлдық жүйе орналасуы.

Активті файлдар Активті файлдар кестесінің жазбалары:

кестесі ашық файл немесе каталог туралы ақпарат

7-сурет. Негізгі жадыдағы активті файлдардың кестесі.

: Б пайдаланушы көрсеткіші

: А пайдаланушы көрсеткіші

: SFID-ақпарат

Пайдаланушы А Пайдаланушы В

Ашық файлдар Ашық файлдар

(әр пайдаланушы (әр пайдаланушы

үшін әр түрлі) үшін әр түрлі)

UFID 1

Пайдаланушы кеңістігі

Жүйе кеңістігі

Бұл кестелер әрқашан резидентті

және файлдық жүйеде қолданылады

Ашық файлдар Активті файлдар

жүйелік кестесі кестесі

Негізгі жадыда

Дискіде

6-сурет. Жадыдағы файлдық жүйенің деректер құрылымы.

6-суретте сонымен қатар диск блоктарына арналған буфер көрсетілген. Буферлеу аймағы әдетте кэш ретінде қолданылады. Дискіге қатынау құруға көп уақыт кететіндіктен, жүйе сұратылымдарға мүмкіндігінше кэшке жүгіну арқылы жауап беруге ұмтылады.

Қазіргі файлдық жүйелердің архитектурасы.

Логикалық томдар.

Барлық қарапайым файлдық жүйелер физикалық дискімен «бірге-бір» қатынасы бойынша байланысқан. Бұл әрбір дискіде өзінің түпкі каталогы, өзінің метадеректер кестесі және деректерді сақтауды басқаруға арналған өзінің ақпараты болатынын білдіреді. Мұндай құрылым тасымалдағыштар (иілгіш дисктер мен CD-ROM) үшін қолайлы, себебі тасымалдағышқа деректердің жазылу моделі пайдаланушылыққа сәйкес келеді. Бірақ компьтердің негізгі жадысы энерготәуелді қатқыл дисктер үшін «бірге-бір» сәйкестігінің талабы келісіңкіремейді, оның себебі нақтылы диск аймағынан тыс файлдық жүйені кеңейтуге немесе дискіні тәуелсіз басқарылатын бөлімдерге бөлуге болмайды.

Осы мәселелерді шешу үшін фалдық жүйенің әрекет ету аймағы - логикалық том концепциясы енгізілген. Том физикалық дисктің бөлімдерінен (partition) тұрады. Әрбір бөлім диск блоктарының экстенті (тоқтаусыз кезектілік) ретінде болады. әрбіреуі бір логикалық том және сәйкесінше бір файлдық жүйені қамтитын дисктің бірнеше бөлімдерге бөлінген қарапайым схемасы кең таралған.

Кезектесу және шағылысу (зазеркаливание) .

Логикалық том, логикалық бөлім және физикалық диск түсініктерін бөлу өнімділігі аппараттық жасау өнімділігінен жоғары болатын файлдық жүйелерді құруға мүмкіндік туғызады. Өнімділік ретінде мұнда дискіге қатынау кідірісі уақытын төмендету, дискіден дискіге деректердің берілу жолының кеңейюі, сонымен қатар аппараттық жаңылысуларға төзімділігінің артуы деп қарастырамыз.

Кезектесумен логикалық том - бұл блоктардың кезекті топтары кезекті бөлімдерде, ал бөлімдердің бөлек физикалық дискіде орналасуы. Суретте (7-сурет) кезектесу әдісі үш бөлімнен тұратын том мысалында көрсетілген. Бұл томның алғашқы сегіз блогі бірінші бөлімде, екінші сегіз блогі - екінші бөлімде, үшіншісі - үшіншіде, ал төртішісі қайта біріншісінде және т. с. с. орналастырылған. Файлды кезекті оқу кезінде біруақытта үш әртүрлі дискіден блоктардың үш тобын оқуға болады, ол өз кезегінде операцияның жылдамдығын өсіреді.

Кезектесу әдісі жылдамдықты арттырғанмен, жаңылысуларға төзімділіктің өсуін қамтамасыз етпейді. Жаңылысуларға төзімділікті арттыруға басқа әдіс - том шағылысуы - мүмкіндік туғызады. Қосымша дискілерде шағылысу кезінде томдардың бір немесе бірнеше толық көшірмелері жасалады. Сонымен қатар шағылысу әдісі екі фактор арқасында өнімділікті арттыра алады:

Біріншіден, кезектесу әдісін қолданғандағыдай бөлек дискілерден блоктардың кезекті топтарын оқға болады, ол өз кезегінде диск жүйесінің өткізу қабілеттілігін арттырады.
Екіншіден, бөлек оқу операцияларының кідірісін, оқу бастиегі сұратылған блоққа жақын орналасқан дискіде орындау.

Кезектесу Шағылысу

1 бөлім

2 бөлім

3 бөлім

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.