HYZ-OS-2013-系统3

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,北京交通大学计算机学院,1,操作系统（,A,）,北京交通大学计算机学院,何永忠 副教授,第五章：设备管理,30 九月 2024,北京交通大学计算机学院,2,30 九月 2024,北京交通大学计算机学院,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,3,30 九月 2024,北京交通大学计算机学院,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,4,30 九月 2024,北京交通大学计算机学院,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,5,30 九月 2024,北京交通大学计算机学院,绕弯路法,A,B,C,1,6,A,B,D,2,F,E,D,3,4,G,A,5,A,C,J,N,12,J,M,K,13,A,H,14,7,8,9,10,11,15,16,17,18,20,21,19,3F17J:,*E J,3F9A:,*C A,(,相对,/,绝对,),路径,6,30 九月 2024,北京交通大学计算机学院,连访法,A,B,C,1,6,A,B,D,2,F,E,D,3,4,G,A,5,A,C,J,N,K,12,J,M,K,13,A,H,F,14,7,8,9,10,11,15,16,17,18,20,21,19,b,a,3F17J:,b,3F(D)9A:,*D F(,a,),连访属性及用户计数,7,30 九月 2024,北京交通大学计算机学院,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,空闲文件目录,基本文件目录,空闲文件目录,主文件目录,Oaf,Report,Mist,Beta(Wang)/Alpha(Zhang),Sqrt,Sqrt,5,Beta,6,Mist,7,Alpha,6,Report,8,Oaf,9,Zhang,3,Wang,4,用户符号文件子目录,Wang,用户符号文件子目录,Zhang,ID,ID,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,8,30 九月 2024,北京交通大学计算机学院,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,9,30 九月 2024,北京交通大学计算机学院,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=C,Count=1,用户,C,目录,Owner=C,Count=2,用户,B,目录,用户,B,目录,Owner=C,Count=1,链接前,链接后,拥有者删除文件后,文件删除否？,10,30 九月 2024,北京交通大学计算机学院,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,11,30 九月 2024,北京交通大学计算机学院,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,12,30 九月 2024,北京交通大学计算机学院,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,13,30 九月 2024,北京交通大学计算机学院,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,14,30 九月 2024,北京交通大学计算机学院,保护域及与进程间联系方式,域,1,域,2,域,3,15,30 九月 2024,北京交通大学计算机学院,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,2,D1,R,RW,D2,R,RWE,RW,W,D3,RWE,W,W,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,2,D1,D2,D3,D1,R,RW,S,D2,R,RWE,RW,W,S,D3,RWE,W,W,16,30 九月 2024,北京交通大学计算机学院,拷贝权与所有权,域,对象,文件,F1,文件,F2,文件,F3,D1,E,W*,D2,E,R*,E,D3,E,域,对象,文件,F1,文件,F2,文件,F3,D1,E,W*,D2,E,R*,E,D3,E,R,W,域,对象,文件,F1,文件,F2,文件,F3,D1,O,E,W,D2,R*,O,R*,O,W,D3,E,域,对象,文件,F1,文件,F2,文件,F3,D1,O,E,D2,R*,O,W*,R*,O,W,D3,W,W,17,30 九月 2024,北京交通大学计算机学院,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,2,D1,D2,D3,D1,R,RW,D2,R,RWE,RW,W,C,D3,RE,W,W,W,18,30 九月 2024,北京交通大学计算机学院,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,RWE,ptrF4,文件,RW,ptrF5,打印机,W,ptrPrn,0,1,2,3,索引结点编号,19,30 九月 2024,北京交通大学计算机学院,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,20,30 九月 2024,北京交通大学计算机学院,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,21,30 九月 2024,北京交通大学计算机学院,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,22,30 九月 2024,北京交通大学计算机学院,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,23,30 九月 2024,北京交通大学计算机学院,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,24,30 九月 2024,北京交通大学计算机学院,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,25,30 九月 2024,北京交通大学计算机学院,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,26,30 九月 2024,北京交通大学计算机学院,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,27,30 九月 2024,北京交通大学计算机学院,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,、,恢复算法（两个核心过程）,已完成事务,Redo(,T,i,)/,夭折事务,Undo(,T,i,),28,30 九月 2024,北京交通大学计算机学院,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,29,30 九月 2024,北京交通大学计算机学院,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,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,T,i,针对,T,i,以后开始执行的事务集,T,中的事务,T,k,区别不同情况分别执行恢复操作,Redo(,T,k,)/Undo(,T,k,),30,30 九月 2024,北京交通大学计算机学院,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,31,30 九月 2024,北京交通大学计算机学院,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,32,30 九月 2024,北京交通大学计算机学院,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,33,30 九月 2024,北京交通大学计算机学院,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,34,30 九月 2024,北京交通大学计算机学院,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,35,30 九月 2024,北京交通大学计算机学院,正常情况与盘块丢失举例,计数器组,盘块号,0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15,空闲盘块计数器组,数据盘块计数器