UNIX: fájlrendszerek

BME MIT

Operációs rendszerek

UNIX: fájlrendszerek

UNIX: fájlrendszerek kiegészítő fóliák az előadásokhoz

Mészáros Tamás

http://home.mit.bme.hu/~meszaros/

Budapesti Műszaki Egyetem Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék 1

BME MIT



Alapfogalmak • Fájl (állomány, nem „file”) – adattárolási hely

• Fájlrendszer (állományrendszer) – fájlok tárolásának szervezése, hozzáférés biztosítása

• Fájlrendszerek felhasználói felülete – programozói (API, rendszerhívások) – parancssori (grafikus)

• Fájlrendszerek szervezési felülete – diszk szervezés

2

BME MIT



Történeti áttekintés • System V első fájlrendszer

s5fs

– 80-as évek, alap implementáció, egyszerű szervezés

• 4.2 BSD Fast File Sytems

FFS (Linux ext2)

– megnövelt teljesítmény – új szolgáltatások – akkori diszk hardver felépítéshez optimalizált rendszer

• Virtuális fájlrendszerek

vnode/vfs

– moduláris, objektum-orientált – cserélhető szervezési modulok, akár hálózati is

• Elosztott fájlrendszerek – NFS: transzparens hálózati fájlrendszer RPC megvalósítással

• Modern fájlrendszerek – ext3, ext4, xfs, ReiserFS, Solaris ZFS – gnome-vfs (felhasználói címterű) vfs: ftp, smb, dav, stb. protokollokkal – Klaszter fájlrendszerek, pl. Red Hat GFS 3

BME MIT



A fájlrendszer felhasználói szemmel • Operációs rendszer felhasználó (végfelhasználó) – – – –

parancssori és grafikus felület könyvtárszervezés, speciális könyvtárak fájlok és könyvtárak kezelése, attribútumaik fájlrendszerek menedzselése (rendszergazda)

• Programozó (alkalmazás fejlesztő) – programozói interfészek (rendszerhívások, rendszerkönyvtárak) – fájlleírók, nyitott fájl objektumok és kezelésük – zárolási módszerek: kötelező, ajánlott

4

BME MIT



Felhasználói interfész • Diszkek, partíciók, fájlrendszerek • Tipikus UNIX könyvtárszerkezet • Fájlrendszerek csatlakoztatása a könyvtárszerkezethez • Fájl attribútumok – – – – – –

típus (- d p l b c s) linkek (hard, szoft) eszköz, inode, méret, stb. időbélyegek azonosítási és hozzáférés-szabályozási adatok listázási parancs: ls -la -rw-r--r--rwxr-xr-x srwxr-xr-x crw-rw----r-s--x---

2 1 1 1 1

root root 189 root root 616920 clamilt clamilt 0 root tty 4, 0 root apache 10760

sze nov ápr ápr jan

8 2006 /etc/hosts 17 01:29 /bin/bash 23 10:16 clamav.sock 20 2007 /dev/tty0 14 14:22 suexec 5

BME MIT



Gyakorlatok • Csatolt fájlrendszerek: df, mount, umount • A UNIX könyvtárstruktúra felépítése: cd, pwd, ls • Fájlok attribútumai: ls -la, ls -lZ

6

BME MIT



Programozói interfész • Fájlok megnyitása (létrehozása) – open() rendszerhívás és paraméterei – a fájlleíró és a nyitott fájl objektum – fájlok többszörös megnyitása, a fork() hatása

• Írás és olvasás: read(), write() • Fájlok zárolása – kötelező (mandatory): fcntl(), lockf() – ajánlott (advisory): flock()

• Fájlok lezárása: close()

7

BME MIT



Fájlrendszerek szervezése • Csatlakoztatás az elő fájlrendszerhez – csatlakoztatási pont – elfedés

• Szervezés a háttértáron – blokkos tárolás – fájlok leírói (diszk inode) – szabad helyek kezelése

• Szervezés a memóriában – csatlakoztatás nyilvántartása – fájlok leírói (memória inode) – kapcsolat a nyitott fájl objektumokhoz

8

BME MIT



A tárolás megvalósítása • A diszken elhelyezett fájlrendszer részei – szuperblokk (fájlrendszer metaadatok) – inode lista (fájl metaadatok) – tárolt adatok

• Szuperblokk – – – –

a fájlrendszer mérete szabad blokkok jegyzéke zárolási információk módosítás jelzőbit

9

BME MIT



Az index node (inode) • • • • • •

hitelesítési információk (UID, GID) típus hozzáférési jogosultságok időbélyegek méret adatblokkok elhelyezkedése (címtábla) – 10-15 db direkt blokkcím – 1x, 2x és 3x indirekt blokkcímek (számítási példa)

10

BME MIT



Címzés és tipikus fájlméretek

Andrew S. Tanenbaum, Jorrit N. Herder, Herbert Bos: File size distribution on UNIX systems: then and now. Operating Systems Review 40(1): 100-104 (2006) 11

BME MIT



Az inode a memóriában • a nyitott fájl objektumhoz kapcsolódik • diszk inode tartalma bekerül a memóriába • az aktív használat információival bővül – – – – –

státusz (zárolt, módosított, stb.) háttértár eszköz (fájlrendszer) azonosítója hivatkozás számláló (fájlleírók) csatlakoztatási pont adminisztrációja …

12

BME MIT



Allokáció a diszken • Szempontok: teljesítmény, megbízhatóság • Cilinder (blokk) csoport (FFS, ext2, …) • Allokációs elvek – – – – – –

szuperblokk másolása minden csoportba inode lista és szabad blokkok csoportonként kezelve egy könyvtár – egy csoport kis fájlok egy csoportba nagy fájlok „szétkenve” több csoportba új könyvtárnak egy új, kevéssé foglalt csoportot keres

13

BME MIT



A virtuális fájlrendszer • Implementáció-független fájlrendszer absztrakció • Célok: – – – –

többféle fájlrendszer egységes egyidejű támogatása egységes kezelés a csatlakoztatás után (programozó IF) speciális fájlrendszerek (hálózati, processz, stb.) modulárisan bővíthető rendszer

• Absztrakció – inode – fs

vnode vfs

14

BME MIT



A vnode absztrakció • adatmezők – közös adatok (típus, csatlakoztatás, hivatkozás száml.) – v_data: állományrendszertől függő adatok (inode) – v_op: az állományrendszer metódusainak táblája

• virtuális függvények – állományrendszertől független: vop_open, vop_read,… – a tényleges metódusokra helyettesítődnek be

• segédrutinok, makrók

15

BME MIT



A vfs absztrakció • adatmezők – közös adatok (fájlrendszer típus, csatlakoztatás, hivatkozás, vfs_next) – vfs_data: állományrendszertől függő adatok – vfs_op: az állományrendszer metódusainak táblája

• virtuális függvények – állományrendszertől független: vfs_mount, vfs_umount, vfs_sync,… – a tényleges metódusokra helyettesítődnek be

• segédrutinok, makrók

16

BME MIT



A vfs és a vnode kapcsolata

root vfs

fájlrendszer1

fájlrendszer2

vfs_next vfs_op vfs_nodecovered vfs_fstype

vfs_next vfs_op vfs_nodecovered vfs_fstype

Vnode1: VROOT

Vnode2: boot

Vnode3: VROOT

v_vfsp v_vfsmountedhere



17

BME MIT



Alkalmazási példa: NFS egyszerűsített felépítés szgép 1

szgép 2 NFS szerver open()

VFS (vfs_open) NFS kliens nfs_open()

R PC

folyamat open()

VFS (vfs_open) ext2 ext2_open()

18

UNIX: fájlrendszerek

Recommend Documents