1

Systemy plików

Systemy operacyjne -

wykład 8

2

Zarządzanie plikami

Plik jest zbiorem powiązanych ze sobą

informacji. Najczęściej pliki reprezentują

programy (w postaci źródłowej i wynikowej) oraz

dane. Plik jest ciągiem bitów, bajtów, wierszy i

rekordów, których znaczenie określa twórca

pliku i jego użytkownik.
Plik ma określoną strukturę, stosownie do

swojego typu. W jednych S.O. istnieje duża

liczba typów plików w innych rezygnowano z

typów plików (Unix).
Pliki są przechowywane na dyskach. W

systemach dyskowych jest określona długość

bloku (rekord fizyczny), wynikająca z długości

sektora. Rekordy logiczne natomiast mogą mieć

różne długości, niezgodne z długością bloku.

3

• W Unixie, gdzie wszystkie pliki są zdefiniowane

jako zwyczajne ciągi bajtów, każdy bajt jest z

osobna adresowany przez podanie odległości od

początku (lub końca) pliku. W tym przypadku

rekordem logicznym jest 1 bajt. System plików

automatycznie pakuje i rozpakowuje bajty z

fizycznych bloków dyskowych (np. 512 bajtów na

blok).

• Przy podziale na bloki występuje fragmentacja

wewnętrzna pamięci, ponieważ bajty są

marnowane z powodu przydziału w jednostkach

blokowych a nie bajtach.

• Pliki w systemie komputerowym są

reprezentowane za pomocą pozycji w katalogu

urządzenia (device directory). Katalog

przechowuje informacje o cechach fizycznych

(nazwa, położenie, rozmiar, typ) dla wszystkich

plików na danym urządzeniu.

4

Struktura katalogowa

Kolejnym elementem jest struktura katalogowa plików

(logiczna). Wiele S.O. utrzymuje dwie oddzielne struktury

katalogowe: katalog urządzenia i katalog plików. Każda

pozycja w katalogu może zawierać następujące informacje:

• nazwa pliku,

• typ pliku,

• lokalizacja,

• rozmiar,

• bieżące położenie,

• ochrona,

• czas, data.
System katalogowy można uważać za tablicę symboli

przekładającą nazwy plików na ich pozycje w katalogu.

5

Operacje plikowe

S.O. zawiera funkcje systemowe do

wykonywania następujących
operacji:

• tworzenie pliku
• pisanie do pliku,
• czytanie pliku,
• ustawianie pliku w stan początkowy,
• usuwanie pliku.

6

Operacje plikowe cd.

•Większość S.O. używa wskaźnika bieżącej

pozycji w pliku. Wszystkie operacje wymagają

odszukania w katalogu pozycji

odpowiadającej nazwie pliku.

•S.O. może otworzyć plik wtedy, gdy jest on

używany po raz pierwszy, a potem, gdy

przestaje być aktualnie użytkowany - zamyka.

•Większość systemów wymaga jawnego

otwierania plików przez programistę za

pomocą funkcji systemowej (otwórz),

wywoływanej przed pierwszym użyciem pliku.

7

Metody dostępu

Metody dostępu do informacji zawartej w pliku:
-

dostęp sekwencyjny

- zawartość pliku jest przetwarzana po

kolei rekord po rekordzie. Obecnie najpowszechniejszy.

Operacja czytania czyta następną porcję pliku i

automatycznie przesuwa wskaźnik pozycji w pliku do przodu.

Operacja pisania umieszcza dane na końcu pliku i ustawia

wskaźnik za nowo zapisanymi danymi (nowy koniec pliku).

Program może się przemieszczać w przód lub wstecz o n

rekordów. Ten dostęp oparty na taśmowym modelu pliku.

-

dostęp bezpośredni (swobodny)

- plik traktuje się jak ciąg

ponumerowanych bloków lub rekordów. Plik pozwala na

czytanie lub zapisywanie dowolnych bloków. Nie ma żadnych

ograniczeń odnośnie kolejności operacji czytania lub pisania.

Oparty na dyskowym modelu pliku.

- inne metody dostępu- uzupełnienie metody dostępu

bezpośredniego indeksem pliku.

8

Jednoczesny dostęp do pliku

dzielonego przez wielu

użytkowników

• Należy określić warunki, przy których zmiany

danych wykonywane przez jednego użytkownika są

obserwowane przez innych użytkowników.

• W systemie Unix wynik operacji pisania wykonanej

przez użytkownika otwartego pliku jest natychmiast

widoczny dla innych użytkowników, którzy mają

równocześnie otwarty ten sam plik. Użytkownicy

dzielą wskaźnik do bieżącej pozycji w pliku. Zatem

przesunięcie wskaźnika przez jednego użytkownika

oddziałuje na wszystkie operacje wykonywane

przez innych.

9

Organizacja struktury

katalogowej

Katalog jest tablicą symboli. S.O. odnajduje

plik za pośrednictwem jego symbolicznej
nazwy.

Operacje wykonywane na katalogach:
- przeszukiwanie katalogu,
- tworzenie pliku - dołączanie do katalogu,
- usuwanie pliku - usunięcie z katalogu,
- wyprowadzanie zawartości katalogu,
- automatyczne tworzenie kopii zapasowych.

10

Organizacja struktury

katalogowej cd.

Schematy definiowania logicznej struktury systemu

katalogów:

• katalog jednopoziomowy (np.katalog urządzenia, a w

nim wszystkie pliki),

• katalog dwupoziomowy (dodatkowo katalogi

użytkowników),

• katalogi o strukturach drzewiastych

(dowolna liczba

poziomów),

• grafy katalogów bez cykli

(podkatalogi i pliki mogą być

umieszczane w katalogach dzielonych; ten sam plik lub

podkatalog może występować w dwu różnych

katalogach),

• graf ogólny katalogów

(całkowita dostępność w dzieleniu

plików i podkatalogów, problemy z odzyskiwaniem

nieużywanego miejsca na dysku).

11

Graf ogólny katalogu

12

Ochrona plików

Ochrona plików jest jednym z podstawowych

zagadnień związanych z przechowywaniem

informacji w systemie komputerowym i polega na

ochronie przed fizycznym uszkodzeniem

(niezawodność) i przed niewłaściwym dostępem.

Niezawodność osiąga się głównie przez wykonywanie

wiernych kopii plików. Ochrona przed niewłaściwym

dostępem - dostęp kontrolowany polega na

stosowaniu uprawnień dostępu do plików (np.

operacje takie jak czytanie, pisanie, wykonywanie,

usuwanie). Ochrona może być związana z samym

plikiem, albo ze ścieżką używaną do określenia

pliku. Częściej spotyka się ochronę ścieżki. W

systemach, w których pliki mogą mieć liczne nazwy

ścieżek (np.z grafami bez cykli czy ogólnymi) dany

użytkownik może mieć różne prawa dostępu do

pliku - zależnie od użytej nazwy ścieżki

.

13

Inne sposoby ochrony

Inne sposoby ochrony:

• ukrywanie

przed użytkownikiem

nazw plików

, do których nie

powinien mieć dostępu,

• hasła

nadawane każdemu plikowi (wada - duża ilość haseł do

zapamiętania przez użytkownika),

• wykazy dostępów

. Dla każdego pliku lub katalogu określa się

wykaz dostępów, zawierający nazwę każdego użytkownika i typy

udzielonych mu praw dostępu,

• dostępy grupowe

- j.w. dodatkowo wprowadza się trzy klasy

użytkowników skojarzone z każdym plikiem:

- właściciel (ten, kto utworzył),

-

grupa (wspólnie korzystają z pliku i potrzebują podobnego

dostępu),

-

wszechświat (wszyscy inni użytkownicy).

Np.w Unixie zdefiniowano trzy pola 3 bitowe: r- (prawo czytania), w-

(zapisu), x- (wykonania).