|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
|
|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
ОС как система управления ресурсамиСтр 1 из 20Следующая ⇒
История ОС Первые (1945-1955г.г.) компьютеры работали без операционных систем, как правило, на них работала одна программа. Когда скорость выполнения программ и их количество стало увеличиваться, простои компьютера между запусками программ стали составлять значительное время. Появились первые системы пакетной обработки (1955-1965г.г.), которые просто автоматизировали запуск одной программ за другой и тем самым увеличивали коэффициент загрузки процессора. Системы пакетной обработки явились прообразом современных операционных систем. Совокупность нескольких заданий, как правило, в виде колоды перфокарт, получила название пакета заданий. Многозадачность (1965-1980) - это способ организации вычислительного процесса, при котором на одном процессоре попеременно выполняются несколько задач. Пока одна задача выполняет операцию ввода-вывода, процессор не простаивает, как это происходило при последовательном выполнении задач, а выполняет другую задачу. Для этого создали систему распределения памяти, когда каждая задача загружается в свой участок оперативной памяти, называемый разделом. Спулинг (spooling-подкачка) в то время задания считывались с перфокарт на диск в том темпе, в котором они появлялись в помещении вычислительного центра, а затем, когда очередное задание завершалось, новое задание с диска загружалось в освободившийся раздел. Системы разделения времени - вариант многозадачности, при котором у каждого пользователя есть свой диалоговый терминал. Это было сделано, чтобы каждый программист мог отлаживать свою программу в реальном времени. Фактически это была многопользовательская система. Естественно стали возникать проблемы защиты задач друг от друга. В это время была разработана многопользовательская система MULTICS, которая должна была обеспечивать одновременную работу сотни пользователей. В это время также стали бурно развиваться мини-компьютеры (первый был выпущен в 1961г.), на которые была перенесена система MULTICS. Эта работа в дальнейшем развилась в систему UNIX. Появилось много разновидностей несовместимых UNIX, основные из них были System V и BSD. Чтобы было возможно писать программы, работающие в любой системе UNIX, был разработан стандарт POSIX. Стандарт POSIX определяет минимальный интерфейс системного вызова, который должны поддерживать системы UNUX. В 1974г. был выпущен центральный процессор Intel 8080, для него была создана операционная система CP/M. В 1977г. она была переработана для других процессоров, например Z80. В начале 80-х была разработана система MS-DOS, и стала основной системой для микрокомпьютеров. В 80-х годах стало возможным реализовать графический интерфейс пользователя (GUI - Graphical User Interface), теория которого была разработана еще в 60-е годы. Первой реализовала GUI корпорация Macintosh. С 1985 года выпустили Windows, в то время она была графической оболочкой к MS-DOS вплоть до 1995г., когда вышла Windows 95. Уже тогда было ясно, что DOS с ее ограничениями по памяти и по возможностям файловой системы не может воспользоваться вычислительной мощностью появляющихся компьютеров. Поэтому IBM и Microsoft начинали совместно разрабатывать операционную систему OS/2. Она должна была поддерживать вытесняющую многозадачность, виртуальную память, графический пользовательский интерфейс, виртуальную машину для выполнения DOS-приложений. Первая версия вышла 1987г. В дальнейшем Microsoft отошла от разработки OS/2, и стала разрабатывать Windows NT. Первая версия вышла в 1993г. В середине 80-х стали бурно развиваться сети персональных компьютеров, работающие под управлением сетевых или распределенных операционных систем. Сетевая операционная система не имеет отличий от операционной системы однопроцессорного компьютера. Она обязательно содержит программную поддержку для сетевых интерфейсных устройств (драйвер сетевого адаптера), а также средства для удаленного входа в другие компьютеры сети и средства доступа к удаленным файлам. Распределенная операционная система, напротив, представляется пользователям простой системой, в которой пользователь не должен беспокоиться о том, где работают его программы или где расположены файлы, все это должно автоматически обрабатываться самой операционной системой. В 1987г. была выпущена операционная система MINIX, она была построена на схеме микро ядра. В 1991г. была выпущена LINUX, в отличии от микроядерной MINIX она стала монолитной. Чуть позже вышла FreeBSD (основой для нее послужила BSD UNIX). Назначение ОС Более подробная информация - http: //ru.wikipedia.org/wiki/Операционная_система ОС как виртуальная машина ОС предоставляет пользователю виртуальную машину, которую легче программировать и с которой легче работать, чем непосредственно с аппаратурой, составляющей реальную машину. Например, чтобы считать или записать информацию на дискету, надо: o Запустить двигатель вращения дискеты o Управлять шаговым двигателем перемещения головки o Следить за индикатором присутствия дискеты o Выбрать номер блока на диске o Выбрать дорожку o Выбрать номер сектора на дорожке o и т.д. Все эти функции берет на себя операционная система. ОС как система управления ресурсами Чтобы несколько программ могло работать с одним ресурсом (процессор, память), необходима система управления ресурсами. Способы распределения ресурса: o Временной - когда программы используют его по очереди, например, так система управляет процессором. o Пространственный - программа получает часть ресурса, например, так система управляет оперативной памятью и жестким диском.
Структура операционных систем Монолитная система Более подробная информация - http: //ru.wikipedia.org/wiki/Монолитное_ядро Структура системы: 1. Главная программа, которая вызывает требуемые сервисные процедуры. 2. Набор сервисных процедур, реализующих системные вызовы. 3. Набор утилит, обслуживающих сервисные процедуры.
Простая модель монолитной системы В этой модели для каждого системного вызова имеется одна сервисная процедура (например, читать из файла). Утилиты выполняют функции, которые нужны нескольким сервисным процедурам (например, для чтения и записи файла необходима утилита работы с диском). Этапы обработки вызова: o Принимается вызов o Выполняется переход из режима пользователя в режим ядра o ОС проверяет параметры вызова для того, чтобы определить, какой системный вызов должен быть выполнен o После этого ОС обращается к таблице, содержащей ссылки на процедуры, и вызывает соответствующую процедуру.
Более подробная информация - http: //ru.wikipedia.org/wiki/Модульное_ядро Обобщением предыдущего подхода является организация ОС как иерархии уровней. Уровни образуются группами функций операционной системы - файловая система, управление процессами и устройствами и т.п. Каждый уровень может взаимодействовать только со своим непосредственным соседом - выше- или нижележащим уровнем. Прикладные программы или модули самой операционной системы передают запросы вверх и вниз по этим уровням.
Пример структуры многоуровневой системы Преимущества: o Высокая производительность Недостатки: o Большой код ядра, и как следствие большое содержание ошибок o Ядро плохо защищено от вспомогательных процессов Пример реализации многоуровневой модели UNIX.
Структура ОС UNIX
Ядро ОС UNIX Пример реализации многоуровневой модели Windows
Структура Windows 2000 Модель экзоядра Более подробная информация - http: //ru.wikipedia.org/wiki/Экзоядро Если предыдущие модели брали на себя максимум функций, принцип экзоядра, все отдать пользовательским программам. Например, зачем нужна файловая система? Почему не позволить пользователю просто читать и писать участки диска защищенным образом? Т.е. каждая пользовательская программа сможет иметь свою файловую систему. Такая операционная система должна обеспечить безопасное распределение ресурсов среди соревнующихся за них пользователей. Аппаратная часть дисков Магнитные диски Более подробная информация - http: //ru.wikipedia.org/wiki/Жёсткий_диск Демонстрация работы жесткого диска
Устройство жесткого диска с IDE разъемом Основные понятия: Головка (Head) - электромагнит, скользящий над поверхностью диска, для каждой поверхности используется своя головка. Нумерация начинается с 0.
Головка HDD
Продольная (верхний рисунок) и перпендикулярная (нижний рисунок) запись информации на диске Примерно с 2005 года идет переход с продольной на перпендикулярную запись информации на диске, что обеспечивает большую плотность записи данных. С 2011-2013 планируется переход на " тепловую магнитную запись", место записи будет предварительно нагреваться лазером, что уменьшит размер домена и повысит надежность хранения. Предположительная максимальная емкость от 30 до 50 ТБ. Дорожка (Track) - концентрическая окружность, которое может прочитать головка в одной позиции. Нумерация дорожек начинается с внешней (первая имеет номер - 0). Цилиндр (Cylinder) - совокупность всех дорожек с одинаковым номером на всех дисках, т.к. дисков может быть много и на каждом диске запись может быть с двух сторон. Маркер - от него начинается нумерация дорожек, есть на каждом диске. Сектор - на сектора разбивается каждая дорожка, сектор содержит минимальный блок информации. Нумерация секторов начинается от маркера.
Дорожки, цилиндры, сектора, головки Геометрия жесткого диска - набор параметров диска, количество головок, количество цилиндров и количество секторов. У современных жестких дисков контроллер встроен в само устройство, и берет на себя большую часть работы, которую не видит ОС. Например, скрывают физическую геометрию диска, предоставляя виртуальную геометрии.
Физическая и виртуальная геометрия диска На внешних дорожках число секторов делают больше, а на внутренних меньше. На реальных дисках таких зон может быть несколько десятков. Компакт-диски Более подробная информация - http: //ru.wikipedia.org/wiki/Компакт-диск
Фото диска
Фото устройства для работы с дисками
Устройство в работе Демонстрация работы CD-drive Запись на CD-ROM диски производятся с помощью штамповки.
CD-ROM под электронным микроскопом. Сначала CD-диски использовались только для записи звука, стандарт которого был описан ISO 10149 (" Красная книга " ). Пит - единица записи информации (впадина при штамповке, темное пятно, прожженное в слое краски в CD-R, область фазового перехода)
Запись на CD-ROM производится спирально В 1984 году была опубликована " Желтая книга ", в которой описан следующий стандарт. Для записи данных было необходимо повысить надежность, для этого каждый байт (8 бит) стали кодировать в 14 разрядное число (по размеру почти дублирование записи, но за счет кодирования эффективность может быть, как при тройной записи), чтобы можно было восстановить потерянные биты.
Логическое расположение данных на CD-ROM для режима 1 Заголовок содержит: o Первые 12-ть байт заголовка содержат 00FFFFFFFFFFFFFFFFFFFF00, чтобы считывающее устройство могло распознать начало сектора. o Следующие три байта содержат номер сектора. o Последний байт содержит код режима ECC (Error Correction Code) - код исправления ошибок. В режиме 2 поле данных объединено с полем ECC в 2336-байтное поле данных. Этот режим можно использовать, если не требуется коррекция ошибок, например, видео и аудио запись. Коррекция ошибок осуществляется на трех уровнях: o внутри слова o в кадре o в CD-ROM-секторе Поэтому 7203 байта содержат только 2048 байта полезной нагрузки, около 28%. В 1986 году была выпущена " Зеленая книга ", к стандарту была добавлена графика, и возможность совмещения в одном секторе аудио, видео и данных. Файловая система для CD-ROM называется High Sierra , которая оформлена в стандарт ISO 9660. Файловая система имеет три уровня: o 1 уровень - файлы имеют имена формата, схожего с MS-DOS - 8 символов имя файла плюс до трех символов расширения, файлы должны быть непрерывными. Глубина вложенности каталогов ограничена восемью. Этот уровень понимают почти все операционные системы. o 2 уровень - имена файлов могут быть до 32 символов, файлы должны быть непрерывными. o 3 уровень - позволяет использовать сегментированные файлы. Для этого стандарта существуют расширения: o Rock Ridge - позволяет использовать длинные файлы, а также UID, GID и символические ссылки. Перекос цилиндров Перекос цилиндров - сдвиг 0-го сектора каждой последующей дорожки, относительно предыдущей. служит для увеличения скорости. Головка тратит, какое то время на смену дорожки, и если 0-й сектор будет начинаться в том же месте, что и предыдущий, то головка уже проскочит его, и будет ждать целый круг.
Перекос цилиндров Перекос цилиндров делают разным в зависимости скоростей вращения и перемещения головок. Перекос головок - приходится применять, т.к. на переключение с головки на головку тратится время.. Чередование секторов Если, например, один сектор прочитан, а для второго нет в буфере места, пока данные копируются из буфера в память, второй сектор уже проскочит головку. Чтобы этого не случилось, применяют чередование секторов.
Чередование секторов Если копирование очень медленное, может применяться двукратное чередование, или больше. Разделы диска Более подробная информация - http: //ru.wikipedia.org/wiki/Раздел_диска После низкоуровневого форматирования диск разбивается на разделы, эти разделы воспринимаются ОС как отдельные диски. Для чего можно использовать разделы: o Отделить системные файлы от пользовательских (например, своп-файлы) o Более эффективно использовать пространство (например, для администрирования). o На разные разделы можно установить разные ОС. Основные разделы диска: o Первичный (Primary partition) - некоторые ОС могут загружаться только с первичного раздела. (В MBR под таблицу разделов выделено 64 байта. Каждая запись занимает 16 байт. Таким образом, всего на жестком диске может быть создано не более 4 разделов. Раньше это считалось достаточным.) o Расширенный (Extended partition) - непосредственно данные не содержит, служит для создания логических дисков (создается, что бы обойти ограничение в 4-ре раздела). o Логический (Logical partition) - может быть любое количество. Информация о разделах записывается в 0-м секторе 0-го цилиндра, головка 0. И называется таблицей разделов. Таблица разделов (Partition Table) - содержит информацию о разделах, номер начальных секторов и размеры разделов. На Pentium-компьютерах в таблице есть место только для четырех записей, т.е. может быть только 4 раздела (к логическим это не относится, их может быть не ограниченное количество). Этот сектор называется главной загрузочной записью. Главная загрузочная запись MBR (Master Boot Record) - содержит загрузочную программу и таблицу разделов. Т.к. MBR может работать только с разделами до 2.2 ТБ (2.2? 1012 байт), насмену приходит GPT. Таблица разделов GUID (GUID Partition Table - GPT ) - позволяет создавать разделы диска размером до 9.4 ЗБ (9.4? 1021 байт). Активный раздел - раздел, с которого загружается ОС, может быть и логическим. В одном сеансе загрузки может быть только один активный раздел.
Пример структуры разделов В Windows разделы будут называться (для пользователей) устройствами C:, D:, E: и т.д. Обработка ошибок Т.к. создать диск без дефектов сложно, а вовремя использования появляются новые дефекты. Поэтому системе приходится контролировать и исправлять ошибки. Ошибки могут быть обнаружены на трех уровнях: o На уровне дефектного сектора ECC (используются запасные, делает сам производитель) o Дефектные блоки или кластеры могут обрабатываться контроллером или самой ОС. Блоки и кластеры не должны содержать дефектные сектора, поэтому система должна уметь помечать дефектные сектора.
Способы замены дефектных кластеров
Файлы Требования к хранению информации: o возможность хранения больших объемов данных o информация должна сохраняться после прекращения работы процесса o несколько процессов должны иметь одновременный доступ к информации 2.1.1Именование файлов Длина имени файла зависит от ОС, может быть от 8 (MS-DOS) до 255 (Windows, LINUX) символов. ОС могут различать прописные и строчные символы. Например, WINDOWS и windows для MS-DOS одно и тоже, но для UNIX это разные файлы. Во многих ОС имя файла состоит из двух частей, разделенных точкой, например windows.exe. Часть после точки называют расширением файла. По нему система различает тип файла. У MS-DOS расширение составляет 3 символа. По нему система различает тип файла, а также можно его исполнять или нет. У UNIX расширение ограничено размером имени файла в 255 символов, также у UNIX может быть несколько расширений, но расширениями пользуются больше прикладные программы, а не ОС. По расширению UNIX не может определить исполняемый это файл или нет. 2.1.2Структура файла Три основные структуры файлов: 1. Последовательность байтов - ОС не интересуется содержимым файла, она видит только байты. Основное преимущество такой системы, это гибкость использования. Используются в Windows и UNIX. 2. Последовательность записей - записей фиксированной длины (например, перфокарта), считываются последовательно. Сейчас не используются. 3. Дерево записей - каждая запись имеет ключ, записи считываются по ключу. Основное преимущество такой системы, это скорость поиска. Пока еще используется на мэйнфреймах.
Три типа структур файла. 2.1.3Типы файлов Основные типы файлов: o Регулярные - содержат информацию пользователя. Используются в Windows и UNIX. o Каталоги - системные файлы, обеспечивающие поддержку структуры файловой системы. Используются в Windows и UNIX. o Символьные - для моделирования ввода-вывода. Используются только в UNIX. o Блочные - для моделирования дисков. Используются только в UNIX. Основные типы регулярных файлов: o ASCII файлы - состоят из текстовых строк. Каждая строка завершается возвратом каретки (Windows), символом перевода строки (UNIX) и используются оба варианта (MS-DOS). Поэтому если открыть текстовый файл, написанный в UNIX, в Windows, то все строки сольются в одну большую строку, но под MS-DOS они не сольются (это достаточно частая ситуация). Основные преимущества ASCII файлов: o Двоичные файлы - остальные файлы (не ASCII). Как правило, имеют внутреннею структуру. Основные типы двоичных файлов: o Исполняемые - программы, их может обрабатывать сама операционная система, хотя они записаны в виде последовательности байт. o Неисполняемые - все остальные.
Примеры исполняемого и не исполняемого файла «Магическое число» - идентифицирующее файл как исполняющий. 2.1.4Доступ к файлам Основные виды доступа к файлам: o Последовательный - байты читаются по порядку. Использовались, когда были магнитные ленты. o Произвольный - файл можно читать с произвольной точки. Основное преимущество возникает, когда используются большие файлы (например, баз данных) и надо считать только часть данных из файла. Все современные ОС используют этот доступ. 2.1.5Атрибуты файла Основные атрибуты файла: o Защита - кто, и каким образом может получить доступ к файлу (пользователи, группы, чтение/запись). Используются в Windows и UNIX. o Пароль - пароль к файлу o Создатель - кто создал файл o Владелец - текущий владелец файла o Флаг " только чтение" - 0 - для чтения/записи, 1 - только для чтения. Используются в Windows. o Флаг " скрытый" - 0 - виден, 1 - невиден в перечне файлов каталога (по умолчанию). Используются в Windows. o Флаг " системный" - 0 - нормальный, 1 - системный. Используются в Windows. o Флаг " архивный" - готов или нет для архивации (не путать сжатием). Используются в Windows. o Флаг " сжатый" - файл сжимается (подобие zip архивов). Используются в Windows. o Флаг " шифрованный" - используется алгоритм шифрования. Если кто-то попытается прочесть файл, не имеющий на это прав, он не сможет его прочесть. Используются в Windows. o Флаг ASCII/двоичный - 0 - ASCII, 1 - двоичный o Флаг произвольного доступа - 0 - только последовательный, 1 - произвольный доступ o Флаг " временный" - 0 - нормальный, 1 - для удаления файла по окончании работы процесса o Флаг блокировки - блокировка доступа к файлу. Если он занят для редактирования. o Время создания - дата и время создания. Используются UNIX. o Время последнего доступа - дата и время последнего доступа o Время последнего изменения - дата и время последнего изменения. Используются в Windows и UNIX. o Текущий размер - размер файла. Используются в Windows и UNIX. 2.1.6Операции с файлами Основные системные вызовы для работы с файлами: o Create - создание файла без данных. o Delete - удаление файла. o Open - открытие файла. o Close - закрытие файла. o Read - чтение из файла, с текущей позиции файла. o Write - запись в файл, в текущею позицию файла. o Append - добавление в конец файла. o Seek - устанавливает файловый указатель в определенную позицию в файле. o Get attributes - получение атрибутов файла. o Set attributes - установить атрибутов файла. o Rename - переименование файла. Каталоги Имя пути Для организации дерева каталогов нужен некоторый способ указания файла. Два основных метода указания файла: o абсолютное имя пути - указывает путь от корневого каталога, например: o относительное имя пути - путь указывается от текущего каталога (рабочего каталога), например: ./ - означает текущий каталог ../ - означает родительский каталог Операции с каталогами Основные системные вызовы для работы с каталогами: o Create - создать каталог o Delete - удалить каталог o OpenDir - закрыть каталог o CloseDir - закрыть каталог o ReadDir - прочитать следующий элемент открытого каталога o Rename - переименование каталога o Link - создание жесткой ссылки, позволяет файлу присутствовать сразу в нескольких каталогах. o Unlink - удаление ссылки из каталога
Структура файловой системы
Возможная структура файловой системы Все что до " Загрузочного блока" и включая его одинаково у всех ОС. Дальше начинаются различия. Суперблок - содержит ключевые параметры файловой системы. Реализация файлов Основная проблема - сколько, и какие блоки диска принадлежат тому или иному файлу. Непрерывные файлы Выделяется каждому файлу последовательность соседних блоков.
5 непрерывных файлов на диске и состояние после удаления двух файлов Преимущества такой системы: o Простота - нужно знать всего два числа, это номер первого блока и число блоков. o Высокая производительность - требуется только одна операция поиска, и файл может быть прочитан за одну операцию Недостатки: o Диск сильно фрагментируется Сейчас такая запись почти не используется, только на CD-дисках и магнитных лентах. Связные списки Файлы хранятся в разных не последовательных блоках, и с помощью связных списков можно собрать последовательно файл.
Размещение файла в виде связного списка блоков диска Номер следующего блока хранится в текущем блоке. Преимущества: o Нет потерь дискового пространства на фрагментацию o Нужно хранить информацию только о первом блоке Недостатки: o Уменьшение быстродействия - для того чтобы получить информацию о всех блоках надо перебрать все блоки. o Уменьшается размер блока из-за хранения служебной информации Реализация каталогов При открытии файла используется имя пути, чтобы найти запись в каталоге. Запись в каталоге указывает на адреса блоков диска. В зависимости от системы это может быть: o дисковый адрес всего файла (для непрерывных файлов) o номер первого блока (связные списки) o номер i-узла Одна из основных задач каталоговой системы преобразование ASCII-имени в информацию, необходимую для нахождения данных. Также она хранит атрибуты файлов. Варианты хранения атрибутов: o В каталоговой записи (MS-DOS) o В i-узлах (UNIX)
Варианты реализации каталогов Ускорение поиска файлов Если каталог очень большой (несколько тысяч файлов), последовательное чтение каталога мало эффективно. Жесткие ссылки Может возникнуть проблема, если владелец файла удалит его (и i-узел тоже), то указатель, каталога содержащего ссылку, будет указывать на не существующий i-узел. Потом может появиться i-узел с тем же номером, а значит, ссылка будет указывать на не существующий файл. Поэтому в этом случае при удалении файла i-узел лучше не удалять. Файл будет удален только после того, как счетчик будет равен 0.
Иллюстрация проблемы, которая может возникнуть 2.4.2Символьные ссылки Удаление файла не влияет на ссылку, просто по ссылке будет не возможно найти файл (путь будет не верен). Удаление ссылки тоже никак не скажется на файле. Но возникают накладные расходы, чтобы получить доступ к i-узлу, должны быть проделаны следующие шаги: o Прочитать файл-ссылку (содержащий путь) o Пройти по всему этому путь, открывая каталог за каталогом 2.5Организация дискового пространства Размер блока Если принято решение хранить файл в блоках, то возникает вопрос о размере этих блоков. Есть две крайности: o Большие блоки - например, 1Мбайт, то файл даже 1 байт займет целый блок в 1Мбайт. o Маленькие блоки - чтение файла состоящего из большого числа блоков будет медленным.
Скорости чтения/записи и эффективность использования диска, В UNIX системах размер блока фиксирован, и, как правило, равен от 1Кбайта до 4Кбайт. В MS-DOS размер блока может быть от 512 до 32 Кбайт в зависимости от размера диска, поэтому FAT16 использовать на дисках больше 500 Мбайт не эффективно. В NTFS размер блока фиксирован (от 512байт до 64 Кбайт), как правило, равен примерно 2Кбайтам (от 512байт до 64 Кбайт). Учет свободных блоков Основные два способа учета свободных блоков: o Связной список блоков диска, в каждом блоке содержится номеров свободных блоков столько, сколько вмешается в блок. Часто для списка резервируется нужное число блоков в начале диска. o Битовый массив (бит-карта) - для каждого блока требуется один бит.
Основные два способа учета свободных блоков Дисковые квоты Чтобы ограничить пользователя, существует механизм квот. Два вида лимитов: o Жесткие - превышены быть не могут o Гибкие - могут быть превышены, но при выходе пользователь должен удалить лишние файлы. Если он не удалил, то при следующем входе получит предупреждение, после получения нескольких предупреждений он блокируется. Наиболее распространенные квоты: o Объем использования диска o Количество файлов o Количество открытых файлов Надежность файловой системы Резервное копирование Случаи, для которых необходимо резервное копирование: o Аварийные ситуации, приводящие к потере данных на диске o Случайное удаление или программная порча файлов Основные принципы создания резервных копий: o Создавать несколько копий - ежедневные, еженедельные, ежемесячные, ежеквартальные. o Как правило, необходимо сохранять не весь диск, а только выборочные каталоги. o Применять инкрементные резервные копии - сохраняются только измененные файлы o Сжимать резервные копии для экономии места o Фиксировать систему при создании резервной копии, чтобы вовремя резервирования система не менялась. o Хранить резервные копии в защищенном месте, не доступном для посторонних. Существует две стратегии: o Физическая архивация - поблочное копирование диска (копируются блоки, а не файлы) o Логическая архивация - работает с файлами и каталогами. Применяется чаще физической. Кэширование Блочный кэш (буферный кэш) - набор блоков хранящиеся в памяти, но логически принадлежащие диску. Перехватываются все запросы чтения к диску, и проверяется наличие требуемых блоков в кэше. Ситуация схожа со страничной организацией памяти, можно применять те же алгоритмы. Нужно чтобы измененные блоки периодически записывались на диск. В UNIX это выполняет демон update (вызывая системный вызов sync). В MS-DOS модифицированные блоки сразу записываются на диск ( сквозное кэширование ). Опережающее чтение блока Если файлы считываются последовательно, и когда получен к-блок, можно считать блок к+1 (если его нет в памяти). Что увеличивает быстродействие. FAT-12 В первой версии MS-DOS использовалась FAT-12 с 512 байтовыми блоками, поэтому максимальный размер раздела мог достигать 2Мбайта (2^12*512байта). С увеличением дисков, этого стало не хватать, стали увеличивать размер блоков 1, 2 и 4 Кбайта (2^12) (при этом эффективность использования диска падает). FAT-12 до сих пор применяется для гибких дисков. FAT-16 Особенности: o 16-разрядные дисковые указатели o Размеры кластеров 512, 1, 2, 4, 8, 16 и 32Кбайт (2^15) Таблица постоянно занимала в памяти 128 Кбайт. Максимальный размер раздела диска мог достигать 2Гбайта (2^16*32Кбайта). Причем кластер в 32 Кбайта для файлов со средним размером в 1Кбайт, не эффективен. FAT-32 Особенности: o 28-разрядные адреса o Размеры кластеров 512, 1, 2, 4, 8, 16 и 32Кбайт Максимальный размер раздела диска мог бы достигать 2^28*2^15, но здесь уже вступает другое ограничение - 512 байтные сектора адресуются 32-разрядным числом, а это 2^32*2^9, т.е. 2 Тбайта. Максимальный размер раздела для различных размеров кластеров
Из таблицы видно, что FAT-16 использовать не эффективно уже при разделах в 256 Мбайт, учитывая, что средний размер файла 1Кбайт. Поиск файла по имени При создании файла, программа обращается к библиотечной процедуре CreateFile(" C: \windows\readmy.txt", ...) Этот вызов попадает в совместно используемую библиотеку уровня пользователя kernel32.dll, где \?? \ помещается перед именем файла, и получается строка: \?? \C: \windows\readmy.txt Это имя пути передается системному вызову NtFileCreate в качестве параметра.
Этапы поиска файла C: \windows\readmy.txt 3.3.2Сжатие файлов Если файл помечен как сжатый, то система автоматически сжимает при записи, а при чтении происходит декомпрессия. Алгоритм работы: 1. Берутся для изучения первые 16 блоков файла (не зависимо от сегментов файла). 2. При меняется к ним алгоритм сжатия. 3. Если полученные данные можно записать хотя бы в 15 блоков, они записываются в сжатом виде. 4. Алгоритм повторяется для следующих 16 блоков.
Пример 48-блочного файла, сжатого до 32 блоков
Запись MFT для предыдущего файла. Недостатки сжатия: o Как видно из рисунка, сжатие приводит к сильной фрагментации. o Чтобы прочитать сжатый блок системе придется распаковать весь сегмент. Поэтому сжатие применяют к 16 блокам, если увеличить количество блоков, уменьшится производительность (но возрастет эффективность сжатия). 3.3.3Шифрование файлов Любую информацию, если она не зашифрована, можно прочитать, получив доступ. Поэтому самая надежная защита информации от несанкционированного доступа - шифрование. Даже если у вас украдут винчестер, прочесть данные не смогут (большинство не сможет). Популярное:
|
Последнее изменение этой страницы: 2016-05-28; Просмотров: 955; Нарушение авторского права страницы
