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文档简介

111一月2023北京交通大学计算机学院翟高寿主讲教师:翟高寿(副教授)联系电话:(办)电子邮件:制作人:翟高寿制作单位:北京交通大学计算机学院《操作系统》211一月2023北京交通大学计算机学院翟高寿第六章文件管理6.1文件和文件系统6.2文件的逻辑结构6.3外存分配方式6.4文件存储空间管理6.5目录管理6.6文件共享与保护6.7数据一致性控制311一月2023北京交通大学计算机学院翟高寿6.6文件共享与保护6.6.1文件共享概念与发展6.6.2基于索引结点的共享方式6.6.3利用符号链实现文件共享6.6.4文件系统安全保护6.6.5磁盘容错技术411一月2023北京交通大学计算机学院翟高寿文件共享概念及必要性概念指系统应允许多个用户(进程)共享同一份文件,从而在系统中只需保存该共享文件的一个副本即可必要性如果系统不能提供文件共享功能,就意味着凡是需要该文件的用户,都须各自备有此文件的副本,因此必然会造成存储空间的极大浪费511一月2023北京交通大学计算机学院翟高寿绕弯路法ABC16ABD2FED34GA5ACJNK12JMK13AHF14789101115161718202119①3F→17J:*·E·J②3F→9A:*·*·C·A(相对/绝对)路径①②ba611一月2023北京交通大学计算机学院翟高寿连访法ABC16ABD2FED34GA5ACJNK12JMK13AHF14789101115161718202119ba①3F→17J:b②3F(D)→9A:

*·D·F(a)

连访属性及用户计数711一月2023北京交通大学计算机学院翟高寿基于基本文件目录实现文件共享0…1…2…3…4…5…6…7…8…9…………ID物理位置基本文件目录(索引结点)空闲文件目录基本文件目录空闲文件目录主文件目录OafReportMistBeta(Wang)/Alpha(Zhang)SqrtSqrt5Beta6……Mist7Alpha6Report8Oaf9……Zhang3Wang4用户符号文件子目录Wang用户符号文件子目录ZhangIDID符号名符号名ID符号名

基本文件目录符号文件目录其它信息811一月2023北京交通大学计算机学院翟高寿6.6文件共享与保护6.6.1文件共享概念与发展6.6.2基于索引结点的共享方式6.6.3利用符号链实现文件共享6.6.4文件系统安全保护6.6.5磁盘容错技术911一月2023北京交通大学计算机学院翟高寿基于索引结点的文件共享不同文件目录与共享文件间关系的建立FCB在不同目录文件中的拷贝一旦文件发生改变,则一致性难以保证符号目录与索引结点相结合指针悬空问题用户C目录Owner=CCount=1用户C目录Owner=CCount=2用户B目录用户B目录Owner=CCount=1链接前链接后拥有者删除文件后文件删除否?1011一月2023北京交通大学计算机学院翟高寿6.6文件共享与保护6.6.1文件共享概念与发展6.6.2基于索引结点的共享方式6.6.3利用符号链实现文件共享6.6.4文件系统安全保护6.6.5磁盘容错技术1111一月2023北京交通大学计算机学院翟高寿基于符号链的文件共享LINK类型文件仅包含被共享文件的路径名即符号链文件操作由系统根据文件类型区别处理评析只有文件主才拥有其索引结点的指针,从而避免了指针悬空问题可用于链接网络中任何地方计算机中的文件系统开销问题文件操作多次读盘与磁盘启动符号链索引结点及文件空间开销整个文件系统遍历操作的复杂度和工作量加大1211一月2023北京交通大学计算机学院翟高寿6.6文件共享与保护6.6.1文件共享概念与发展6.6.2基于索引结点的共享方式6.6.3利用符号链实现文件共享6.6.4文件系统安全保护6.6.5磁盘容错技术1311一月2023北京交通大学计算机学院翟高寿文件安全性影响因素及对策人为因素存取控制机制系统因素系统容错技术自然因素后备系统1411一月2023北京交通大学计算机学院翟高寿保护域及与进程间联系方式<F1,[R]><F2,[RW]>域1<F3,[R]><F5,[RW]><F4,[RWE]>域2<F6,[RWE]><Ploter2,[W]><Printer1,[W]>域31511一月2023北京交通大学计算机学院翟高寿访问矩阵及切换权引入域对象文件F1文件F2文件F3文件F4文件F5文件F6打印机1绘图仪2D1RRWD2RRWERWWD3RWEWW域对象文件F1文件F2文件F3文件F4文件F5文件F6打印机1绘图仪2D1D2D3D1RRWSD2RRWERWWSD3RWEWW1611一月2023北京交通大学计算机学院翟高寿拷贝权与所有权域对象文件F1文件F2文件F3D1EW*D2ER*ED3E域对象文件F1文件F2文件F3D1EW*D2ER*ED3ERW域对象文件F1文件F2文件F3D1OEWD2R*OR*OWD3E域对象文件F1文件F2文件F3D1OED2R*OW*R*OWD3WW1711一月2023北京交通大学计算机学院翟高寿控制权(保护域之间)域对象文件F1文件F2文件F3文件F4文件F5文件F6打印机1绘图仪2D1D2D3D1RRWD2RRWERWWCD3REWWW1811一月2023北京交通大学计算机学院翟高寿访问矩阵的简化策略必要性与可行性访问矩阵存储开销及其稀疏性特征简化对策访问控制表访问权限表兼有式实现机制对象类型访问权限对象指针文件R––ptrF3文件RWEptrF4文件RW–ptrF5打印机–W–ptrPrn0123索引结点编号1911一月2023北京交通大学计算机学院翟高寿文件系统安全管理体系系统级安全管理注册与登陆(注册用户表)用户级安全管理用户分类及访问权设定目录级安全管理目录的读/写/执行许可权文件级安全管理文件属性及有效访问权2011一月2023北京交通大学计算机学院翟高寿6.6文件共享与保护6.6.1文件共享概念与发展6.6.2基于索引结点的共享方式6.6.3利用符号链实现文件共享6.6.4文件系统安全保护6.6.5磁盘容错技术2111一月2023北京交通大学计算机学院翟高寿磁盘容错技术基本概念设置冗余部件以提高系统可靠性低级磁盘容错技术SFT-I双份目录与双份文件分配表热修复重定向、写后读校验中级磁盘容错技术SFT-II磁盘镜像与磁盘双工2211一月2023北京交通大学计算机学院翟高寿6.6文件共享与保护6.6.1文件共享概念与发展6.6.2基于索引结点的共享方式6.6.3利用符号链实现文件共享6.6.4文件系统安全保护6.6.5磁盘容错技术2311一月2023北京交通大学计算机学院翟高寿第六章文件管理6.1文件和文件系统6.2文件的逻辑结构6.3外存分配方式6.4文件存储空间管理6.5目录管理6.6文件共享与保护6.7数据一致性控制2411一月2023北京交通大学计算机学院翟高寿6.7数据一致性控制6.7.1数据一致性问题及技术6.7.2事务概念及恢复算法6.7.3检查点及恢复算法改进6.7.4并发控制技术6.7.5重复数据的一致性问题2511一月2023北京交通大学计算机学院翟高寿数据的一致性问题当一个数据被分别存储到多个文件中时,便会出现数据的一致性问题商品进价(流水账、付费帐、分类账、总帐),修改中系统发生故障硬件支持-稳定存储器理论上不会出现故障和错误而实际上高度可靠的存储器系统采用冗余技术,即将一份信息同时驻留在多个独立的非易失性的存储器上2611一月2023北京交通大学计算机学院翟高寿6.7数据一致性控制6.7.1数据一致性问题及技术6.7.2事务概念及恢复算法6.7.3检查点及恢复算法改进6.7.4并发控制技术6.7.5重复数据的一致性问题2711一月2023北京交通大学计算机学院翟高寿事务概念及恢复算法事务的定义用于访问和修改各种数据项的一个程序单位可分散在多个文件中“原子性”特征(提交操作/夭折操作)事务记录(运行记录)事务名、数据项名、旧值、新值<Ti开始>、<Ti提交>恢复算法已完成事务Redo(Ti)/夭折事务Undo(Ti)2811一月2023北京交通大学计算机学院翟高寿6.7数据一致性控制6.7.1数据一致性问题及技术6.7.2事务概念及恢复算法6.7.3检查点及恢复算法改进6.7.4并发控制技术6.7.5重复数据的一致性问题2911一月2023北京交通大学计算机学院翟高寿检查点检查点作用事务记录清理工作经常化,减少恢复开销根据<检查点>记录来执行恢复操作恢复算法改进查找事务记录表,确定在最近检查点以前开始执行的最后事务Ti针对Ti以后开始执行的事务集T中的事务Tk区别不同情况分别执行恢复操作Redo(Tk)/Undo(Tk)3011一月2023北京交通大学计算机学院翟高寿6.7数据一致性控制6.7.1数据一致性问题及技术6.7.2事务概念及恢复算法6.7.3检查点及恢复算法改进6.7.4并发控制技术6.7.5重复数据的一致性问题3111一月2023北京交通大学计算机学院翟高寿并发控制用于实现事务顺序性的技术利用互斥锁来实现顺序性共享对象互斥锁简单易行,但效率不高利用互斥锁和共享锁来实现顺序性共享文件具有只允许一个事务去写但却允许多个事务同时读的特点类似于读者与写者问题解决方案3211一月2023北京交通大学计算机学院翟高寿6.7数据一致性控制6.7.1数据一致性问题及技术6.7.2事务概念及恢复算法6.7.3检查点及恢复算法改进6.7.4并发控制技术6.7.5重复数据的一致性问题3311一月2023北京交通大学计算机学院翟高寿重复文件的一致性为保证文件系统的可用性,应为系统中的关键文件设置多个重复拷贝目录项(文件名)多个索引结点号当一个文件拷贝发生修改时,其它的文件拷贝也应做同样的修改,以保证文件中数据的一致性对策:1、直接根据索引结点找到拷贝位置和进行修改;2、为新修改的文件建立拷贝和替换原有文件拷贝3411一月2023北京交通大学计算机学院翟高寿盘块号一致性的检查盘块使用情况空闲盘块表(链)与文件分配表对策:构建基于盘块号的两个计数器,分别就空闲盘块号和数据盘块号进行计数,正常情况下,对应每个盘块号的空闲盘块号计数值和数据盘块号计数值应当互补,否则出错3511一月2023北京交通大学计算机学院翟高寿正常情况与盘块丢失举例计数器组

盘块号0123456789101112131415空闲盘块计数器组数据盘块计数器组11011011100111000010010001100011计数器组

盘块号0123456789101112131415空闲盘块计数器组数据盘块计数器组110101111001110000001000011000113611一月2023北京交通大学计算机学院翟高寿空闲/数据盘块号重复出现举例计数器组

盘块号0123456789101112131415空闲盘块计数器组数据盘块计数器组110121111001110000100

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