16. Управление хранением данных: система накопителей информации, система драйверов накопителей информации, современные файловые системы.

Дисковые накопители.

Windows считает, что любой накопитель информации - это диск, то есть диск - любой физический накопитель информации. В силу особенностей физических характеристик накопителей информации, считывание идет порциями – секторами. В последнее время стандартный размер сектора – 1кбайт.

Понятие сектора возникло в рез особенностей считывания информации с дисков.

Сектор – площадь диска, с которой в один момент головка может считать. Сектор- пересечении цилиндра и дорожки. Альфа- ширина цилиндра необходимая головке, чтобы перейти на новый участок. Также для дельта.

Параметры дорожки и сектора задаются аппаратно. На современных дисках 5 поверхностей, одновременно читают 5 головок. С точки зрения ОС диск рассматривается как средство для хранения информации.

Чтобы ОС могла хранить информацию на диске, ей не достаточно наличие носителя, секторов, дорожек. Ей нужна логическая структура на этом диске. Сама логическая структура в профф кругах называют разбиение диска. В основе логической структуры лежит понятие раздела(partition)-это неделимая совокупность секторов на диске.

Для того чтобы ОС могла управлять разделом было придумано понятие логического диска - образ дискового накопителя который создается в рамках раздела. ОС управляет логическими дисками.

Каким образом разбивается.

2 варианта:

1. MBR(masterbootrecord)32 разряда

2. GPT(globalpartitiontable)64 разряда

MBR

Саморазбиение:

MBR содержит ссылку на загрузчик ОС. Еще хранится PT(partitiontable), которая хранит 4 32-битные записи о смещении начальных секторов 4 разделов диска. Создать MBR с большим кол-вом разделов нельзя.

C,D,E –основные разделы. Они могут быть основными или загрузочными.

Вторая PT хранит записи о смещении от начала расширенного раздела. Также 4 логических диска.

GPT. MBR остается, но содержит только микрокод и ссылку на загрузчик. PT стоит сразу за MBR. А ее копия в самом конце диска. PT содержит n указателей длинной по 128-бит на разделы диска. Хранится 64 бита начала и 64 бита конца раздела

MBR и GPT-базовые разбиения. Базовое разбиение используется для создания статических разделов пи которых изменить размер логического диска или его свойства можно только путем переразбиения диска. При разбиении диска теряется информация.

В современных ОС поддерживаются логические тома (динамические разделы, логические диски и т.д.).логический том – это образ диска на уровне драйверов ОС. При этом логический том базируется на логических разделах, но не сохраняет их структуру. За управление логическими томами отвечает спец модуль LDA(logicaldisksagent агент логических дисков.) он позволяет создать составные тома, которые обеспечивают такие дополнительные возможности как : резервное копирование данных, отказоустойчивость, самовосстановимость. В основном логические тома базируются на технологии RAID.

5 вариантов составных томов:

1. простой том. Совпадает со статическим разделом.

2. составной том. Из 2х статических. Конец одного - начало второго. При создании такого составного тома формируется неверная информация обо всем размере.

3. зеркальные диски.RAID-0 . берется два абсолютно одинаковых раздела. Информация записывается параллельно на оба. Часто RAID продаются в сборках.

4. RAID-1 запись с чередованием. Берется 2 раздела. Вся информация делится на блоки 64 килобайта нечетные блоки на 1 раздел, четные блоки на 2 раздел. Разделы должны быть идентичны.

5. RAID-5 нужно минимум 3 диска. Берется 3 диска. Информация делится на блоки по 64 кб.

CRC-контроль четности(64)кб СRC_i,i+1 = B_ixorB_i+1

При потере 1/3 информации можно восстановить. Сейчас выпускают по 5 дисков. Чем больше дисков, тем легче восстановить.

ОС надо управлять не дисками, а информацией.

Для этого ОС необходимо на логическом диске создать файловую систему-совокупность правил организации хранения и доступа к информации на носителях.

Файловая система – совокупность правил организации хранения и доступа к информации на носителях информации. Файловая система – совокупность каталогов и файлов. ФС – это средство ( драйвер ) при помощи которого мы получаем доступ к информации.

ФС: NTFS, EXT3.

Ext3

Файловая система Ext3 unix bsd mac os и т.д. является потомком ext и является сестрой NTFS

В основе ОС лежит понятие дерева…Используется структура дерева

Есть основной каталог всей файловой системы главная точка монтирования

Любой файл воспринимается бинарной последовательностью и расширение зависит только от программы которой выполняется.

Файл:

Атрибуты, имя, идентификатор владельца, идентификатор группы владельца, права доступа, дата/время создания и дальше

1. Если каталог, то ссылка на список элементов каталога.

2. Если это файл, то там будет дальше список занятых областей (unix не работает с кластерами) и указывает в каких секторах находится файл. Есть специальный объект, который называется ссылка который хранит 1 указатель на другой элемент файловой системы.

3.если это канал/сокет, то в файловой системы формируется временный дескриптор у которого хранится указатель но не на место на диске а ссылка на структуру оперативной памяти где организован канал/сокет.

Как понимают, что с этой вершиной делать.

Раньше был 1 специальный атрибут, который показывал на тип дескриптора.

Если он пустой, то обычный файл.

Если d , то директория или каталог

если l, то список если s-сокет p-канал

если i-нельзя изменять,удалять и т.д.

если s-при удалении надо забить 0 то бишь надежное удаление.

Никогда понятия диска как логического устройства хранения информации не было.

Hd-жестаки диски….затем номер диска a,b,c….затем номер раздела 1,2,3

Информация об основной ФС содержится в таблицах UNIX. Монтирование ФС Mount /dev/hdа 2 /mn/d

С точки зрения пользователя переход в hda2

С точки зрения системы в дескрипторе mnt/d будет указана точка монтирования hda2

Ext3 наследует права доступа.

Для каждого объекта в системе можно задать права 3 вида:

1.rwx владелец

2. rwx группа владельца

3.rwx для всех остальных.

Chmod команда для смены прав.

Файловая система NTFS

Разработка начата в начале 90-х для винды NT

Сейчас используется 5.0 приближается 6.0

Файловая система общие характеристики:

1. 64-х разрядная

2. разделы до 16 экзабайт.

Для версии 4.0 ограничен размер раздел диска 128 тб .

Главное особенность NTFS в том, что данная файловая система представляет собой реализованную базу данных, состоящую из записей объемом в 1 мб.

Вся структура рассматривается как таблица базы данных или как единый метафайл. Внутренняя структура называется MFT (metafiletable)

Первая запись MFT-системные записи ($-корневая запись ,M$-точка монтирования. Эта точка показывает какое место в вирт файловое пространство винды будет встроена файловая система данного накопителя)

NTFS

Стандартные записи используются для хранения данных о файлах и каталогах. Практически любая запись в NTFS представляет собой последовательность пар- <атрибут:значение> атрибут-полное имя файла/каталога, дата создания/последнего доступа, системные атрибуты(скрытый рид онли и т.д.)

Особым видом атрибутов являются точки переопределения.

Точка переопределения указывают драйверу файловой системы на то какие действия необходимо совершить с объектом при его обработке. Варианты:1.точка шифрования.2.точка сжатия3.точка монтирования(устанавливается для каталогов и показывает что содержимое данного каталога это содержимое другого раздела.).

Одним из атрибутов файла или каталога явл его содержимое. Если файл или каталог достаточно мал то его содержимое хранится прямо в основной одно мегабайтной записи. при этом если файл или каталог действительно мал то винда использует 1 запись для хранения нескольких объектов

NTFS считается защищенной файловой системой. За счет того что для каждого объекта файловой системы можно задать разрешение на доступ и права доступа.

Права доступа проверяются подсистемой безопасности винды. Разрешения в NTFS частично фиксируются в атрибутах соответствующего каталога или записи но полная информация проверяется подсистемой безопасности.

И разрешения и права связывают не с объектом файловой системы, а с пользователем/группой пользователя и хранятся в ACL(accesscontrollist)

Хранение информации:

Для хранения больших объемов данных используются древовидные структуры а именно B-деревья(ЕСЛИ НЕ ПОМНИШЬ МОЛЧАТЬ ПРО Б ДЕРЕВЬЯ).