การจัดการระบบแฟ้ม File-System Management

1. การจัดการระบบแฟ้มFile-System Management นงลักษณ์ พรมทอง และวิเชษฐ์ พลายมาศ

2. Learning Objectives • เพื่อศึกษาหลักการจัดการระบบแฟ้ม • เพื่อให้เข้าใจถึงโครงสร้างของแฟ้ม และสารบบ รวมทั้ง คุณลักษณะประการต่างๆ ของแฟ้ม และการจัดการแฟ้ม

3. File-System Management • File Concept • Access Methods • Directory Structure • File System Mounting • File Sharing • Protection

4. แนวคิดเกี่ยวกับแฟ้มFile Concept • แฟ้ม คือ พื้นที่อยู่เชิงตรรกะที่เรียงต่อเนื่องกัน (Contiguous logical address space) • Types: • แฟ้มข้อมูล (Data file) • numeric • character • binary • แฟ้มโปรแกรม (Programfile)

5. แนวคิดเกี่ยวกับแฟ้มFile Concept • คุณลักษณะของแฟ้ม • เช่น ชื่อ, ตัวระบุ (identifier), ประเภท, ที่อยู่, ขนาด, การป้องกัน, วัน เดือน ปี และข้อมูลเกี่ยวกับผู้ใช้ • คำสั่งปฏิบัติการเกี่ยวกับแฟ้ม • เช่น การสร้าง, การเขียน, การอ่าน, การย้ายตำแหน่งภายใน, การลบ, การตัดทิ้ง OS บางชนิด จะมี ตัวชี้แฟ้ม (File pointer), การนับการเปิดแฟ้ม, ตำแหน่งหน่วยเก็บแฟ้ม, สิทธิการเข้าถึง (access rights) เป็นต้น • ประเภทของแฟ้ม • ประกอบด้วยชื่อ (file name) และส่วยขยาย (file extension) • โครงสร้างแฟ้มและแฟ้มสนับสนุน • โครงสร้างแฟ้มภายใน • อาจเป็นตำแหน่งของ offset, block, sector เพื่อใช้ในการแปลงจากที่อยู่เชิงตรรกะ (logical address) ไปเป็นที่อยู่เชิงกายภาพ (physical address)

6. Operating System Concepts File Structure • ไม่มี (None) – เป็นลำดับของ words หรือ bytes • โครงสร้างระเบียนอย่างง่าย (Simple record structure) • Lines • Fixed length • Variable length • โครงสร้างซับซ้อน (Complex Structures) • Formatted document • Relocatable load file • ผู้ตัดสินเลือกโครงสร้างของแฟ้ม • Operating system • Program

7. Operating System Concepts File Attributes • Name – only information kept in human-readable form. • Type – needed for systems that support different types. • Location – pointer to file location on device. • Size – current file size. • Protection – controls who can do reading, writing, executing. • Time, date, and user identification – data for protection, security, and usage monitoring. • Information about files are kept in the directory structure, which is maintained on the disk.

8. Operating System Concepts File Operations • Create • Write • Read • Reposition within file – file seek • Delete • Truncate • Open(Fi) – search the directory structure on disk for entry Fi, and move the content of entry to memory. • Close (Fi) – move the content of entry Fi in memory to directory structure on disk.

9. File Types – Name, Extension

10. Access Methods • การเข้าถึงโดยลำดับ (Sequential Access) read next write next reset no read after last write (rewrite) • การเข้าถึงโดยตรง (Direct Access) read n write n position to n read next write next rewrite n n = relative block number

11. Sequential-access File

12. Simulation of Sequential Access on a Direct-access File

13. Example of Index and Relative Files

14. Directory Structure • กลุ่มของโหนดต่างๆ ที่บรรจุไว้ด้วยข้อมูลเกี่ยวกับแฟ้มทั้งหมด Directory Files F 1 F 2 F 3 F 4 F n ทั้ง directory structure และ files ที่อยู่บนดิสก์ เวลาสำรองข้อมูลจะต้องเก็บโครงสร้างทั้งคู่ไว้บนเทป

15. A Typical File-system Organization

16. Information in a Device Directory • Name • Type • Address • Current length • Maximum length • Date last accessed (for archival) • Date last updated (for dump) • Owner ID (who pays) • Protection information (discuss later)

17. Operations Performed on Directory • Search for a file • Create a file • Delete a file • List a directory • Rename a file • Traverse the file system

18. เกณฑ์การจัดองค์กรสารบบเชิงตรรกะเกณฑ์การจัดองค์กรสารบบเชิงตรรกะ • ความสะดวก (Efficiency) – เพื่อให้ค้นหาไฟล์ได้อย่างรวดเร็ว • โดยชื่อ (Naming) – เพื่อความสะดวกต่อผู้ใช้ • โดยกลุ่ม (Grouping) – กลุ่มเชิงตรรกะตามคุณลักษณะของแฟ้ม เช่น all Java programs, all games, …

19. Single-Level Directory • มีสารบบเดียวสำหรับผู้ใช้ทุกคน Naming problem Grouping problem

20. Two-Level Directory • แยกสารบบตามผู้ใช้แต่ละคน • Path name • ผู้ใช้สามารถตั้งชื่อแฟ้มเหมือนกัน • ง่ายต่อการค้นหา • ไม่สามารถแบ่งตามความจุที่ใช้

21. Tree-Structured Directories

22. Tree-Structured Directories (Cont.) • ง่ายต่อการค้นหา (Efficient searching) • ตามความจุของกลุ่ม (Grouping Capability) • สารบบปัจจุบัน (Current directory)สารบบที่ทำงาน (working directory) • cd /spell/mail/prog • type list

23. Tree-Structured Directories (Cont.) • ชื่อเส้นทาง (path name) เชิงสัมบูรณ์ (Absolute)หรือเชิงสัมพัทธ์ (relative) • การสร้างชื่อแฟ้มเสร็จแล้วในสารบบปัจจุบัน • Delete a file rm <file-name> • การสร้างสารบบย่อยในสารบบปัจจับน mkdir <dir-name> Example: if in current directory /mail mkdir count mail prog copy prt exp count Deleting “mail”  deleting the entire subtree rooted by “mail”.

24. สารบบกราฟแบบมีวงAcyclic-Graph Directories • มีการใช้ร่วมกันของ subdirectories และ files

25. Acyclic-Graph Directories (Cont.) • มีสองชื่อที่แตกต่างกัน (ชื่อพ้องกัน-aliasing) • ถ้าdictถูกลบไปlist จะเป็นพอนย์เตอร์ลอย (dangling pointer) Solutions: • ใช้พอยน์เตอร์ย้อนกล้บ (Backpointers), จึงสามารถลบทุกพอยน์เตอร์ได้ ระเบียนที่มีขนาดแปรผัน (Variable size records) ได้จะมีปัญหา • ใช้พอยน์เตอร์ย้อนกล้บ (Backpointers) โดยใช้การจัดองค์กรแบบ daisy chain organization • Entry-hold-count solution.

26. General Graph Directory

27. General Graph Directory (Cont.) • ทำอย่างไรจึงรับประกันว่าไม่มีวงกลม (no cycles)? • ยินยอมให้มีเพียง link ไปยัง files ไม่ใช่ subdirectories • แต่จะสะสมขยะ • ทุกครั้งที่เพิ่มลิงก์ใหม่ ให้ใช้อัลกอริธึมการตรวจหาวงกลม(cycle detectionalgorithm)เพื่อดูว่าเกิดปัญหาหรือไม่

28. File System Mounting • file system จะต้องมีการmountedก่อนเริ่มใช้งาน • unmounted file system จะ mounted ณ mount point.

29. (a) Existing. (b) Unmounted Partition

30. Mount Point

31. การแบ่งปันแฟ้ม File Sharing • การใช้แฟ้มร่วมกันเป็นสิ่งที่ต้องการบนระบบ multi-user systems • การแบ่งปันอาจแบ่งปันผ่าน protection scheme • บนระบบกระจาย(distributed systems)การแบ่งปันแฟ้มอาจทำข้ามเครือข่าย • Network File System (NFS) จึงเป็นวิธีการทั่วไปที่ใช้ในการแบ่งปันระบบแฟ้มบนระบบกระจาย (distributed file-sharing method)

32. Protection • เจ้าของหรือผู้สร้างแฟ้ม (File owner/creator)ควรสามารถควบคุม • สามารถทำอะไรได้บ้าง • โดยใคร • ประเภทการเข้าถึง (Types of access) • Read • Write • Execute • Append • Delete • List

33. Access Lists and Groups • โหมดการเข้าถึง (Mode of access): read, write, execute • ประเภทผู้ใช้ RWX a) owner access 7  1 1 1 RWX b) group access 6  1 1 0 RWX c) public access 1  0 0 1 • Ask manager to create a group (unique name), say G, and add some users to the group. • For a particular file (say game) or subdirectory, define an appropriate access. owner group public chmod 761 game Attach a group to a file chgrp G game