![]() Главная Обратная связь Поможем написать вашу работу! ![]() Дисциплины:
Архитектура (936) ![]() |
![]() Принципы хранения информации о расположении файлов
Министерство образования республики беларусь БЕЛОРУССКий национальный технический университет Международный институт дистанционного образования Кафедра “ Информационные системы и технологии”
Контрольная работа на тему «Oсновные принципы работы системы HPFS.» по курсу «Операционные системы» 3 семестр
Выполнил: студент группы 41703113 Сушкина Д.В.
Дата сдачи______________________
Проверил: ст.преподаватель кафедры ИСиТ Кондратёнок Е.В.
Минск, 2014
СОДЕРЖАНИЕ Введение………………………………………………………………………………………….3 1 Основная часть…………………………………………………………………………………4 1.1 Файловая система HPFS……………………………………………………………………..4 1.2 Cтруктура раздела HPFS…………………………………………………………………… 5 1.3 Принцип размещения файлов………………………………………………………………6 1.4 Принципы хранения информации о расположении файлов………………………………6 1.5 Структура и размещение каталогов………………………………………………………...7 2. Проблемы………………………………………………………………………………………8 Заключение…………………………………………………………………………………….....8 Список источников информации.....……………………………………………………………9
ВВЕДЕНИЕ
Данные на диске хранятся в виде файлов. Файл - это именованная часть диска. Для управления файлами предназначены системы управления файлами. Возможность иметь дело с данными, хранящимися в файлах, на логическом уровне предоставляет файловая система. Именно файловая система определяет способ организации данных на каком-либо носителе данных. Таким образом, файловая система - это набор спецификаций и соответствующее им программное обеспечение, которые отвечают за создание, уничтожение, организацию, чтение, запись, модификацию и перемещение файловой информации, а также за управление доступом к файлам и за управлением ресурсами, которые используются файлами. Система управления файлами является основной подсистемой в абсолютном большинстве современных ОС. С помощью системы управления файлами · связываются по данным все системные обрабатывающие программы; · решаются проблемы централизованного распределения дискового пространства и управления данными; · предоставляются возможности пользователю по выполнению операций над файлами (создание и т.п.), по обмену данными между файлами и различными устройствами, по защите файлов от несанкционированного доступа.
В некоторых ОС может быть несколько систем управления файлами, что обеспечивает им возможность работать с несколькими файловыми системами. Постараемся различать файловую систему и систему управления файлами. Термин «файловая система» определяет принципы доступа к данным, организованным в файлы. Термин «система управления файлами» относится к конкретной реализации файловой системы, т.е. это комплекс программных модулей, обеспечивающих работу с файлами в конкретной ОС. Итак, для работы с файлами, организованными в соответствии с некоторой файловой системой, для каждой ОС должна быть разработана соответствующая система управления файлами. Эта система УФ будет работать только в той ОС, для которой она создана. Для семейства ОС Windows в основном используются файловые системы: VFAT, FAT32, NTFS.
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ Файловая система HPFS HPFS (High Performance File System) — высокопроизводительная файловая система. HPFS впервые появилась в OS/2 1.2 и LAN Manager. Перечислимосновные особенности HPFS. · Главное отличие - базовые принципы размещения файлов на диске и принципы хранения информации о местоположении файлов. Благодаря этим принципамHPFS имеет высокую производительность и отказоустойчивость, является надежной файловой системой. · Дисковое пространство в HPFS выделяется не кластерами (как в FAT), а блоками. В современной реализации размер блока взят равным одному сектору, но в принципе он мог бы быть и иного размера. (По сути дела, блок — это и есть кластер, только кластер всегда равен одному сектору). Размещениефайлов в таких небольших блоках позволяет более эффективно использовать пространство диска, так как непроизводительные потери свободного места составляют в среднем всего (полсектора) 256 байт на каждый файл. Вспомним, что чем больше размер кластера, тем больше места на диске расходуется напрасно. · Система HPFS стремится расположить файл в смежных блоках, или, если такой возможности нет, разместить его на диске таким образом, чтобы экстенты(фрагменты) файла физически были как можно ближе друг к другу. Такой подход существенно уменьшает время позиционирования головок записи/чтенияжесткого диска и время ожидания (задержка между установкой головки чтения/записи на нужную дорожку). Напомним, что в FAT файлу просто выделяется первый свободный кластер. Экстенты (extent) — фрагменты файла, располагающиеся в смежных секторах диска. Файл имеет по крайней мере один экстент, если он не фрагментирован, а в противном случае — несколько экстентов. · Используется метод сбалансированных двоичных деревьев для хранения и поиска информации о местонахождении файлов (каталоги хранятся в центре диска, кроме того, предусмотрена автоматическая сортировка каталогов), что существенно повышает производительность HPFS (в сравнении с FAT). ![]() · В HPFS предусмотрены специальные расширенные атрибуты файлов, позволяющие управлять доступом к файлам и каталогам. Расширенные атрибуты (extended attributes, EAs) позволяют хранить дополнительную информацию о файле. Например, каждому файлу может быть сопоставлено его уникальное графическое изображение (значок), описание файла, комментарий, сведения о владельце файла и т. д.
Cтруктура раздела HPFS
· загрузочный блок (boot block), · дополнительный блок (super block) и · запасной (резервный) блок (spare block). Они занимают 18 секторов.
Все остальное дисковое пространство в HPFS разбито на части из смежных секторов - полосы (band - полоса, лента). Каждая полоса занимает на диске 8 Мбайт. Каждая полоса и имеет свою собственную битовую карту распределения секторов. Битовая карта показывает, какие секторы данной полосы заняты, а какие — свободны. Каждому сектору полосы данных соответствует один бит в ее битовой карте. Если бит = 1, то сектор занят, если 0 - свободен. Битовые карты двух полос располагаются на диске рядом, так же располагаются и сами полосы. То есть последовательность полос и карт выглядит как на рис. Сравним с FAT. Там на весь диск только одна «битовая карта» (таблица FAT). И для работы с ней приходится перемещать головки чтения/записи в среднем через половину диска. Именно для того, чтобы сократить время позиционирования головок чтения/записи жесткого диска, в HPFS диск разбит на полосы.
Рассмотрим управляющие блоки. Загрузочный блок (boot block) Содержит имя тома, его серийный номер, блок параметров BIOS и программу начальной загрузки. Программа начальной загрузки находит файл OS2LDR, считывает его в память и передает управление этой программе загрузки ОС, которая, в свою очередь, загружает с диска в память ядро OS/2 - OS2KRNL. И уже OS2KRIML с помощью сведений из файла CONFIG.SYS загружает в память все остальные необходимые программные модули и блоки данных. Загрузочный блок располагается в секторах с 0 по 15. Супер Блок (super block) Содержит · указатель на список битовых карт (bitmap block list). В этом списке перечислены все блоки на диске, в которых расположены битовые карты, используемые для обнаружения свободных секторов; · указатель на список дефектных блоков (bad block list). Когда система обнаруживает поврежденный блок, он вносится в этот список и для хранения информации больше не используется; · указатель на группу каталогов (directory band), · указатель на файловый узел (F-node) корневого каталога, · дату последней проверки раздела программой CHKDSK; · информацию о размере полосы (в текущей реализации HPFS - 8 Мбайт). Super block размещается в 16 секторе.
Резервный блок (spare block) Содержит · указатель на карту аварийного замещения (hotfix map или hotfix-areas); · указатель на список свободных запасных блоков (directory emergency free block list); · ряд системных флагов и дескрипторов. Этот блок размещается в 17 секторе диска.
Резервный блок обеспечивает высокую отказоустойчивость файловой системы HPFS и позволяет восстанавливать поврежденные данные на диске.
Принцип размещения файлов Экстенты (extent) — фрагменты файла, располагающиеся в смежных секторах диска. Файл имеет по крайней мере один экстент, если он не фрагментирован, а в противном случае — несколько экстентов.
Для сокращения времени позиционирования головок чтения/записи жесткого диска система HPFS стремится 1) расположить файл в смежных блоках; 2) если такой возможности нет, то разместить экстенты фрагментированного файла как можно ближе друг к другу, Для этого HPFS использует статистику, а также старается условно резервировать хотя бы 4 килобайта места в конце файлов, которые растут.
Принципы хранения информации о расположении файлов Каждый файл и каталог диска имеет свой файловый узел F-Node. Это структура, в которой содержится информация о расположении файла и о его расширенных атрибутах. Каждый F-Node занимает один сектор и всегда располагается поблизости от своего файла или каталога (обычно — непосредственно перед файлом или каталогом). Объект F-Node содержит · длину, · первые 15 символов имени файла, · специальную служебную информацию, · статистику по доступу к файлу, · расширенные атрибуты файла, · список прав доступа (или только часть этого списка, если он очень большой); · если расширенные атрибуты слишком велики для файлового узла, то в него записывается указатель на них. · ассоциативную информацию о расположении и подчинении файла и т. д.
Если файл непрерывен, то его размещение на диске описывается двумя 32-битными числами. Первое число представляет собой указатель на первый блок файла, а второе — длину экстента (число следующих друг за другом блоков, принадлежащих файлу). Если файл фрагментирован, то размещение его экстентов описывается в файловом узле дополнительными парами 32-битных чисел. В файловом узле можно разместить информацию максимум о восьми экстентах файла. Если файл имеет больше экстентов, то в его файловый узел записывается указатель на блок размещения (allocation block), который может содержать до 40 указателей на экстенты или, по аналогии с блоком дерева каталогов, на другие блоки размещения.
![]() |