Chương 4 Quản lý file

CHƢƠNG 4 QUẢN LÝ FILE 1. Các khái niệm cơ bản Giới thiệu 3 Hệ thống tập tin Cung cấp cơ chế Lưu trữ truy cập dữ liệu và chương trình trên đĩa Đơn vị lưu trữ: tập tin (file) Thư mục là 1 dạng tập tin đặc biệt Một số hệ thống tập tin hiện nay: FAT: FAT12, FAT16, FAT32 NTFS Ext2, ext Vfat … 4 Tập tin (file) Đơn vị thông tin của bộ nhớ ngoài. Được HĐH ánh xạ trên ổ đĩa vật lý Tập hợp dữ liệu có quan hệ với nhau phục vụ cho một chương trình nào đó Được quản lý bới hệ điều hành – quản lý tài nguyên Xác định bằng tên tập tin Example.c 5 Tập tin – phân loại Loại file Ví dụ Ý nghĩa Thực thi file.exe File chứa mã lệnh dùng để load lên bộ nhớ và thực thi Backup File.bak Backup file Nguồn File.c File chứa mã nguồn gồm các dòng code, hàm,… Đối tượng File.o File được tổ chức thành các khối được trình liên kết hiểu Batch File.sh File.bat File chứa tập các lệnh Thư viện File.dll File.lib File chứa thư viện các hàm để dùng cho các chương trình Hình ảnh File.jpg file.bmp File hình ảnh được mã hóa bằng các chuẩn JPEG, RLE,… Multimedia File.mp3 File.wma File.rm File âm thanh, video, .. File text File.txt Nén File.zip Tài liệu File.pdf File.doc ….. Một số loại file thông dụng6 Tập tin – thuộc tính Tên tập tin Loại tập tin Nơi lưu tập tin Kích thước tập tin Thời gian Thuộc tính 7 Tập tin – thuộc tính Quyền hạn sử dụng 8 Tập tin – thuộc tính Một số thông tin khác 9 Tập tin – cấu trúc (a) Chuỗi các bit, byte – file mã hóa (b) Tập các record – file danh sách sinh viên (c) Dạng cây - BTree 10 Tập tin – thao tác 1. Tạo – create 2. Ghi dữ liệu – write 3. Đọc dữ liệu – read 4. Xóa – delete 5. Mở - open 6. Đóng – close 7. Ghi thêm dữ liệu – append 8. Di chuyển đến 1 khối dữ liệu bất kỳ - seek 9. Đọc thuộc tính – get attr 10. Gán thuộc tính – set attr 11. Đổi tên – rename 12. Sao chép – copy 13. Tìm kiếm - search 14. Liệt kê – list, dir11 Tập tin – phương pháp truy cập Giả thiết: có 1 tập tin lưu danh sách sinh viên Đặt vấn đề: cần đọc thông tin của sinh viên thứ N Kích thƣớc mỗi record Giải quyết Phƣơng pháp khác nhau Phải đọc từ đầu Truy cập tuần tự Giống nhau 1. Tính vị trí logic lưu SV thứ N là p 2. Di chuyển đến vị trí p và đọc Truy cập ngẫu nhiên Khác nhau (Có 1 bảng lưu vị trí lưu mỗi SV) 1. Tra bảng 2. Di chuyển đến vị trí p và đọc Truy cập index 12 Thư mục Là một tập tin đặc biệt. Trong nhiều hệ thống thư mục được coi như là tập tin Giúp cho việc quản lý các tập tin dễ dàng hơn. Gom nhóm các tập tin vào trong các thư mục theo ý nghĩa và mục đích sử dụng của người dùng. Giúp định vị các tập tin 1 cách nhanh chóng. Có thể chứa thư mục con. root bob sue www fun3013 13 Thư mục - Đường dẫn (Path) Dùng để xác định vị trí lưu tập tin khi hệ thống được tổ chức thành cây thư mục: Đường dẫn tuyệt đối: Ví dụ: “C:\Downloads\software\baigiang.doc” Đường dẫn tương đối: Ví dụ: “software\baigiang.doc” nếu thư mục hiện hành là “C:\Downloads\” Các thư mục đặc biệt: Thư mục hiện hành (.) Thư mục cha (..) 14 2. Tổ chức thông tin trên đĩa từ Đĩa từ - cấu trúc read-write head track sectors 16 Đĩa từ - cấu trúc Cấu trúc vật lý của đĩa từ: Hình tròn, gồm nhiều mặt gọi là head. Mỗi mặt có nhiều đường tròn đồng tâm gọi là track. Trên các đường tròn (track) được chia thành các cung tròn gọi là sector. Tập các track đồng tâm gọi là cylinder Mỗi mặt có 1 đầu đọc để đọc ghi dữ liệu Mỗi lần đọc/ghi ít nhất 1 cung tròn (512B). 17 Đĩa từ - cấu trúc Vị trí của mỗi sector trong đĩa được thể hiện bằng 3 tham số : {sector, track, head}. Head được đánh số từ trên xuống bắt đầu từ 0. Track được đánh số từ ngoài vào bắt đầu từ 0. Sector được đánh số bắt đầu từ 1 theo chiều ngược với chiều quay của đĩa. Mỗi lần đọc ghi N sector 18 Đĩa từ - cấu trúc Head 0 Head 2 19 Đĩa từ - dung lượng đĩa Kích thước đĩa phụ thuộc vào các yếu tố sau: Số mặt từ, head Số track trên mỗi mặt từ Số sector trên mỗi track Kích thước (byte) trên mỗi track. 20 Đĩa từ - tổ chức đĩa Các thông số trên đĩa mềm 1.44MB: 2 head, 80 track/head, 18 sector/track. Dung lượng đĩa = 2 head/disk *80 track/head *18 sector/track = 2880 sector/disk = 0.5 KB/sector * 2880 sector/disk = 1440 KB/disk (~ 1.4MB) Sector logic: 0 đến 2879 và tương ứng với các sector vật lý như sau: Sector 0..17 tương ứng với sector vật lý (1,0,0)..(18,0,0) Sector 18..35 tương ứng với sector vật lý (1,0,1)..(18,0,1) … Sector 2879 tương ứng với sector vật lý (18,79,1). 21 Đĩa từ - thuật toán đọc đĩa First-Come-First-Serve (FCFS) Shortest Seek Time First (SSTF) SCAN, C-SCAN Look, C-Look … 22 TRUY XUAÁT ÑÓA CÖÙNG 3 yeáu toá aûnh höôûng thôøi gian truy xuaát ñóa Seek time: thôøi gian di chuyeån ñaàu ñoïc tôùi track Latency: thôøi gian ñeå quay ñóa sao cho sector caàn ñoïc naèm döôùi ñaàu ñoïc Transfer time: thôøi gian ñoïc/ ghi döõ lieäu leân sector Thöïc teá: Seek time >> latency time > transfer time Toái öu seek time  ñònh thôøi truy xuaát ñóa Toái öu latency time: Laøm ñóa nhoû, quay nhanh hôn, löu tröõ döõ lieäu lieân quan gaàn nhau Choïn kích thöôùc sector, nôi löu tröõ caùc file thöôøng duøng hôïp lyù 23 CAÙC GIAÛI THUAÄT ÑÒNH THÔØI ÑÓA Baøi toaùn: Coùù n yeâu caàu ñoïc ñóa ôû caùc track khaùc nhau x1, x2, … , xN vaøo caùc thôøi ñieåm töông öùng t1, t2, …, tN  phuïc vuï caùc yeâu caàu ñoù vaøo thôøi ñieåm naøo? Tieâu chuaån ñaùnh giaù Coâng baèng Hieäu suaát cao Thôøi gian ñaùp öùng trung bình thaáp Döï ñoaùn ñöôïc thôøi gian phuïc vuï Moät soá giaûi thuaät tieâu bieåu: FCFS SSTF SCAN, N-step-SCAN, C-SCAN CLOOK 24 First Come First Serve - FCFS Phục vụ theo thứ tự yêu cầu Đơn giản nhưng không đáp ứng tốt dịch vụ ti m e cylinder number 1 5 10 15 20 25 12 Các khối cần đọc (đầu đọc hiện tại tại vị trí 11): 142721824 scheduling queue 24 8 21 7 2 14 12 25 Shortest Seek Time First - SSTF ti m e cylinder number 1 5 10 15 20 25scheduling queue 24 8 21 7 2 14 12 Chọn nhu cầu gần với vị trí hiện hành nhất.  Có nhiều yêu cầu chờ ..chờ…và chờ… 26 SCAN  Di chuyển đầu đọc về 1 phía của đĩa đến block xa nhất sau đó di chuyển về phía kia.  Còn gọi là thuật toán thang máy. 12 14 2 7 21 8 24 Các khối cần đọc (đầu đọc hiện tại tại vị trí 11): ti m e 27 SCAN vs. FCFS Trong trường hợp này, SCAN tốt hơn FCFS vì hạn chế sự di chuyển của đầu đọc đĩa Sector number 1 5 10 15 20 25 ti m e ti m e 28 C-SCAN Nguyên tắc: Tương tự thuật toán SCAN. Chỉ khác khi di chuyển đến 1 đầu của đĩa thì trở về vị trí bắt đầu của đĩa. 12 14 2 7 21 8 24 Các khối cần đọc (đầu đọc hiện tại tại vị trí 11): ti m e 29 LOOK – C-LOOK Nhận xét: Hai thuật toán lập lịch SCAN và C-SCAN luôn luôn di chuyển đầu đọc của đĩa từ đầu này sang đầu kia và di chuyển đến khối cuối cùng ở mỗi hướng. Nguyên tắc: Giống SCAN và C-SCAN nhưng chỉ di chuyển đầu đọc đến khối xa nhất chứ không đến cuối. 30 LOOK – C-LOOK Các khối cần đọc (đầu đọc hiện tại tại vị trí 11): 12 14 2 7 21 8 24 31 3. Hệ thống quản lý tập tin trên Windows ° Phaân hoaïch ñóa cöùng theo chuaån Basic Disk (Toái ña 4 Primary Partitions hoaëc 3 Primary Partitions + 1 Extended Partition, trong soá ñoù coù 1 Active Partition) Master Boot Record MBR Partition 1 Partition 2 Partition 3 Partition 4 BR Boot Record (Sector) FAT1 FAT2 RootDir ... Thö muïc Goác Ñaàu muïc (Directory Entry) troû ñeán taäp tin hay thö muïc con 2 3 Caùc lieân cung (Cluster) döõ lieäu 1 Cluster= n Sector 1 Sector=512 Bytes FAT File System 33 Basic type Tối đa 4 phân vùng (partition) Loại partition Primary Mỗi phân vùng: ấn định 1 ký tự Extended Có thể tạo nhiều logicial drive, ấn định 1 ký tự cho mỗi logical drive 34 Dynamic type Chia thành nhiều volume, Không bị giới hạn số lượng Loại Volume Simple Striped Spanned Mirrored (RAID-1) Redundant Array of Independent Disks (RAID-5) 35 ° OÅ ñóa NTFS trong Windows 2000/XP/2003 – Simple Volume: OÅ ñôn döïa treân 1 vuøng nhôù cuûa Dynamic Disk (phaân bieät vôùi Basic Disk). Moät ñóa cöùng coù theå phaân hoaïch thaønh nhieàu oå ñôn. – Spanned Volume: OÅ gheùp traûi treân nhieàu oå ñôn. – Striped Volume: OÅ song song. Noäi dung moãi taäp tin raûi treân nhieàu oå ñôn. Coøn goïi laø RAID-0. – Mirrored Volume: OÅ aùnh xaï göông. Bao goàm 1 oå ñôn ñöôïc aùnh xaï töï ñoäng sang 1 oå ñôn khaùc. Coøn goïi laø RAID-1. – RAID-5 Volume (Redundant Array of Inexpensive Disks): Traûi treân 3 hoaëc hôn oå ñóa ñôn. Döõ lieäu ñöôïc raûi treân caùc oå ñóa thaønh phaàn cuøng vôùi thoâng tin chaün leû (parity) ñeå ñaûm baûo khaû naêng khaùng loãi (fault tolerance) maø Striped Volume khoâng laøm ñöôïc. 36 Master Boot Record STT Soá bytes Noäi dung 1 1 Chæ thò Partition (80h = Active, 00h = Khoâng Active) 2 1 Head baét ñaàu 3 2 Cylinder baét ñaàu (10 bits), Sector baét ñaàu (6 bits) 4 1 Chæ thò heä thoáng (Nhaän dieän HÑH) 5 1 Head keát thuùc 6 2 Cylinder keát thuùc (10 bits), Sector keát thuùc (6 bits) 7 4 Sector loâ-gic baét ñaàu (töông ñoái vôùi sector ñaàu tieân) 8 4 Toång soá sector cuûa Partition – Chöùa chöông trình Khôûi ñoäng, Ñoïc baûng moâ taû caùc Partition treân ñóa, Tìm Active Partition, Choïn HÑH, Chuyeån ñieàu khieån cho chöông trình trong Boot Record cuûa Partition vöøa choïn. – Moãi Partition ñöôïc moâ taû baèng 16 bytes sau: 37 Boot Record STT Soá bytes Noäi dung 1 3 Leänh nhaûy ñeán ñaàu ñoaïn maõ boot cuûa Boot Record 2 8 Teân vaø soá hieäu phieân baûn HÑH (ví duï: MS DOS 6.0) 3 2 Soá bytes / Sector (thöôøng laø 512 bytes) 4 1 Soá Sector / Cluster 5 2 Döï tröõ 6 1 Soá baûng FAT (thöôøng laø 2) 7 2 Soá ñaàu muïc (Directory Entry) trong Thö muïc goác 8 2 Toång soá sector cuûa Partition 9 1 Nhaän daïng thieát bò (ví duï: F8 h -> Ñóa cöùng) 10 2 Soá sector / baûng FAT 11 2 Soá sector / raõnh (track) 12 2 Soá ñaàu ñoïc (head) 13 4 Soá sector aån (hidden sectors) 14 4 Toång soá sector cuûa Partition 15 1 Soá ñóa vaät lyù 16 1 Döï tröõ 17 1 Kyù hieäu HÑH 18 4 Serial Number 19 11 Volume Label 20 1 Döï tröõ 21 450 Ñoaïn maõ cuûa Boot Record duøng naïp HÑH töø ñóa 38 Caáu truùc Directory Entry trong heä taäp tin FAT12 vaø FAT16 Neáu teân taäp tin baét ñaàu baèng maõ E5 h, taäp tin ñaõ bò loaïi boû A D V S H R A - Archive D - Directory V -Volume Label S - System H - Hidden R - Read-Only Soá hieäu Cluster ñaàu tieân cuûa taäp tin hay thö muïc con Thôøi gian caäp nhaät gaàn nhaát: - Giôø (5 bit), Phuùt (6 bit), Giaây (5 bit) - Ngaøy (5 bit), Thaùng (4 bit), Naêm (7 bit) 39 Bytes Caáu truùc Directory Entry trong heä taäp tin FAT32 Ngaøy truy caäp gaàn nhaát Nöûa cuoái cuûa soá hieäu Cluster ñaàu tieân Nöûa ñaàu cuûa soá hieäu Cluster ñaàu tieân 40 Bytes Checksum Caáu truùc Directory Entry duøng chöùa moät phaàn teân daøi trong Windows Soá thöù töï Toång kieåm tra Caùc thuoäc tính 41 ° Baûng FAT ... 12, 16 hoaëc 32 bits -> FAT12, FAT16, FAT32 2 1 0 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 File A.gif treân caùc Cluster: 6, 4, 2 A 6 4 2 EOF BAD Khoâng söû duïng cho vuøng döõ lieäu °Moãi doøng trong FAT (keå töø doøng 2 trôû ñi) töông öùng vôùi 1 Cluster trong vuøng döõ lieäu. °Moät soá maõ ñaëc bieät (trong FAT32): – EOF coù maõ FFFFFFFF h – BAD coù maõ FFFFFFF7 h – Troáng öùng vôùi maõ 00000000 h (cluster töông öùng chöa duøng) gif 42 Quá trình boot hệ thống 1. POST (Power-On-Self-Test) 2. Tải MBR để đọc thông tin bảng phân vùng. 3. Tìm phân vùng “active”. 4. Chuyển quyền điều khiển về cho đoạn mã chương trình nằm trong Boot Record của phân vùng “active” 5. Tải HĐH tại phân vùng “active”. Power on Reboot Khởi tạo hệ thống CPU, device controller, main memory, load đoạn code khởi động hđh 43