File System. Sistemi Operativi Lezione 19

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1 File System Sistemi Operativi Lezione 19

2 Necessità Un qualunque sistema per la gestione delle informazioni deve essere in grado di soddisfare i seguenti requisiti: Memorizzare grosse quantità di dati Garantire che le informazioni memorizzate sopravvivano al processo che le ha generate Consentire l accesso alle informazioni a più processi indipendentemente dal processo che le ha generate 2

3 File System Le informazioni sono memorizzate permanentemente su dischi o dispotivi analoghi sotto forma di file I file sono gestiti dal SO che decide le modalità di gestione e d uso La componente del sistema operativo dedicata alla gestione dei file è chiamata file system In alcune circostanze il termine file system è usato anche per indicare l insieme dei file contenuti in un sistema 3

4 Obiettivi di un file system (lato user) Fornire sotto forma di syscall o comandi le necessarie primitive affinché ogni utente possa: Creare, cancellare, leggere, e modificare un file Eseguire le operazioni di back-up e recovery Definire schemi per controllare chi accede ai propri file Strutturare i propri file in base alle proprie necessità Spostare dati tra file 4

5 Obiettivi di un file system (lato sistema) Garantire l integrità dei dati memorizzati nei file Ottimizzare l uso dello spazio su disco Ottimizzare in termini di tempo le prestazioni dei dispositivi Supportare dispositivi di memorizzazione diversi Minimizzare o eliminare i rischi per la perdita di dati 5

6 File system lato utente

7 Termini Campo Elemento base Contiene un singolo valore Caratterizzato dal tipo di dato e dalla dimensione Record Insieme di campi opportunamente correlati Trattato come una singola entità logica Esempi: record studente, impiegato, cittadino 7

8 File File Insieme di record omogenei opportunamente correlati Identificato da un nome logico Database Collezione di record non necessariamente omogenei e di relazioni tra loro esistenti 8

9 File naming Il primo problema che il file system deve risolvere è proporre agli utenti uno schema attraverso il quale identificare i propri file all interno di un sistema I nomi solitamente possono contenere un qualunque carattere alfanumerico fatta eccezione per alcuni caratteri speciali I nomi variano in lunghezza caratteri Alcuni sistemi non distinguono tra maiuscole e minuscole È oramai prassi utilizzare una notazione postfissa 9

10 File Naming 10

11 Struttura dei file Ulteriore elemento che caratterizza un file system sono le modalità con cui consente ad un utente di organizzare le proprie informazioni all interno di un file 11

12 Tipi di file Ogni file system può supportare diversi tipi di file che differiscono tra loro per l uso che il sistema ne fa Regular file: contengono informazioni degli utenti ASCII Binary Directory: usati dal file system Character special file: presenti sul sistema Unix, dove sono usati per la gestione di dispostivi seriali Block special file: presenti sul sistema Unix, dove sono usati per la gestione di dispostivi a blocchi 12

13 Binary file 13

14 File Access Le modalità di accesso determinano come un applicazione può accedere ai dati memorizzati in un file Accesso Sequenziale Legge tutti i bytes/records dall inizio Non è possibile effettuare salti all interno del file, è possibile ritornare all inizio o ripartire dall ultima operazione di lettura 14

15 File access Random access bytes/records possono essere letti in qualunque ordine Fondamentale per supportare data base La read può avere due diversi formati: Move file marker (seek), then read (file) Read (file, n.ro rec.), Read (file, key) 15

16 Attributi o metadata Sono informazioni associate al file ed usate dal sistema per svolgere attività di gestione e manutenzione del file: Controllo degli accessi Back-up Gestione degli spazi accounting Sono dati molto dipendenti dal sistema operativo 16

17 Attributi di un File 17

18 Operazioni su File Create Delete Open Close Read Write Append Seek Get attributes Set Attributes Rename

19 File Directory File di proprietà del sistema operativo Di fatto costituiscono un elenco dei file presenti sul sistema Esistono diversi modi per organizzare le directory all interno di un file system 19

20 Single-Level Directory Systems Le lettere indicano i diversi proprietari dei file Un sistema con directory ad un livello contiene 4 file Di proprietà di 3 persone, A, B, and C Ovviamente non possono coesistere due file con lo stesso nome 20

21 Two-level Directory Systems Quando un utente accede ad un file il SO deve sapere chi è al fine di indivudare il corretto file 21

22 Hierarchical Directory Systems 22

23 Path name Nei casi di directory con strutture ad albero il nome dell utente e del file non sono più sufficienti per individuare univocamente un file Si usano i path name: Assoluti: che descrivono il commani a partire dalla radice (root) iniziano sempre con / (\) Relativi: sono computati a partire da una working directory (ogni processo ne possiede una) 23

24 Path Names 24

25 Operazioni su Directory 1. Create 2. Delete 3. Opendir 4. Closedir 1. Readdir 2. Rename 3. Link 4. Unlink 25

26 Aspetti implementativi

27 Layout Tutte le informazioni necessarie al file system per poter essere avviato sono memorizzate sul disco di boot MBR: settore 0 del disco, contiene la tabella delle partizioni con indicazione delle partizioni attive Boot block: I settore della partizione attiva, contiene un programma che carica il sistema operativo Superblock: contiene i parametri di inizializzazione per il file system Free Blocks I-nodes 27

28 File System Unix 28

29 Tecniche di allocazione Il FS deve preoccuparsi di tenere traccia dei contenuti dei diversi blocchi del disco, così come dei blocchi liberi, questa attività presuppone però che sia stata definita la modalità di allocazione dei blocchi liberi ai file Contigua Lista linkata FAT I-node 29

30 Contigua a. Allocazione contigua dello spazio su disco per 7 files b. Situazione del disco dopo la rimozione di D e E 30

31 Lista linkata 31

32 FAT 32

33 The MS-DOS File System (2) Dimensione massima dei file in funzione della dimensione del blocco Le entry sono vuote in corrispondenza delle combinazioni non consentite 33

34 I-node 34

35 Directory Sono la struttura dati usata dal FS per associare al nome simbolico di un file il suo indirizzo fisico, Per recuperare però la directory di un file è necessario sapere dov è la directory root, in alcuni sistemi è in una posizione fissa all interno della partizione di boot in altri casi è il superblock a fornire informazioni su dove recuperarla Si sono sinora utilizzate due strategie per implementare le directory: Inserire tutti gli attibruti di un file in directory Inserire nella directory un puntatore ad un file che contiene gli attributi del file 35

36 Implementazione di Directory a. Directory semplice a. fixed size entries b. Indirizzi e attributi del file sono nell entry di directory b. Directory dove ogni entry punta a un i-node 36

37 Directory in Windows 98 Bytes Elemento di directory in Windows 98 37

38 Directory in Unix Un file con la seguente struttura: typedef struct{ unsigned inode_number ; /* 2 bytes */ char file_name[14] ; /* 14 bytes */ } DIRECTORY_ENTRY Per ogni file contiene il relativo nome e inumber Ogni i-number identifica univocamente un i-node Gli i-node sono memorizzati in un zona del disco nota I-node di root è noto 38

39 Name Resolution Come avviene la ricerca del file: /usr/ast/mbox 39