交通923、927操作系統(tǒng)電子-課件zgsosjiaoan

111一月2023北京交通大學(xué)計算機(jī)學(xué)院翟高壽主講教師：翟高壽（副教授）聯(lián)系電話：(辦)電子郵件：制作人：翟高壽制作單位：北京交通大學(xué)計算機(jī)學(xué)院《操作系統(tǒng)》211一月2023北京交通大學(xué)計算機(jī)學(xué)院翟高壽第六章文件管理6.1文件和文件系統(tǒng)6.2文件的邏輯結(jié)構(gòu)6.3外存分配方式6.4文件存儲空間管理6.5目錄管理6.6文件共享與保護(hù)6.7數(shù)據(jù)一致性控制311一月2023北京交通大學(xué)計算機(jī)學(xué)院翟高壽6.6文件共享與保護(hù)6.6.1文件共享概念與發(fā)展6.6.2基于索引結(jié)點(diǎn)的共享方式6.6.3利用符號鏈實(shí)現(xiàn)文件共享6.6.4文件系統(tǒng)安全保護(hù)6.6.5磁盤容錯技術(shù)411一月2023北京交通大學(xué)計算機(jī)學(xué)院翟高壽文件共享概念及必要性概念指系統(tǒng)應(yīng)允許多個用戶（進(jìn)程）共享同一份文件，從而在系統(tǒng)中只需保存該共享文件的一個副本即可必要性如果系統(tǒng)不能提供文件共享功能，就意味著凡是需要該文件的用戶，都須各自備有此文件的副本，因此必然會造成存儲空間的極大浪費(fèi)511一月2023北京交通大學(xué)計算機(jī)學(xué)院翟高壽繞彎路法ABC16ABD2FED34GA5ACJNK12JMK13AHF14789101115161718202119①3F→17J:*·E·J②3F→9A:*·*·C·A(相對/絕對)路徑①②ba611一月2023北京交通大學(xué)計算機(jī)學(xué)院翟高壽連訪法ABC16ABD2FED34GA5ACJNK12JMK13AHF14789101115161718202119ba①3F→17J:b②3F(D)→9A:

*·D·F(a)

連訪屬性及用戶計數(shù)711一月2023北京交通大學(xué)計算機(jī)學(xué)院翟高壽基于基本文件目錄實(shí)現(xiàn)文件共享0…1…2…3…4…5…6…7…8…9…………ID物理位置基本文件目錄（索引結(jié)點(diǎn)）空閑文件目錄基本文件目錄空閑文件目錄主文件目錄OafReportMistBeta(Wang)/Alpha(Zhang)SqrtSqrt5Beta6……Mist7Alpha6Report8Oaf9……Zhang3Wang4用戶符號文件子目錄Wang用戶符號文件子目錄ZhangIDID符號名符號名ID符號名

基本文件目錄符號文件目錄其它信息811一月2023北京交通大學(xué)計算機(jī)學(xué)院翟高壽6.6文件共享與保護(hù)6.6.1文件共享概念與發(fā)展6.6.2基于索引結(jié)點(diǎn)的共享方式6.6.3利用符號鏈實(shí)現(xiàn)文件共享6.6.4文件系統(tǒng)安全保護(hù)6.6.5磁盤容錯技術(shù)911一月2023北京交通大學(xué)計算機(jī)學(xué)院翟高壽基于索引結(jié)點(diǎn)的文件共享不同文件目錄與共享文件間關(guān)系的建立FCB在不同目錄文件中的拷貝一旦文件發(fā)生改變，則一致性難以保證符號目錄與索引結(jié)點(diǎn)相結(jié)合指針懸空問題用戶C目錄Owner=CCount=1用戶C目錄Owner=CCount=2用戶B目錄用戶B目錄Owner=CCount=1鏈接前鏈接后擁有者刪除文件后文件刪除否？1011一月2023北京交通大學(xué)計算機(jī)學(xué)院翟高壽6.6文件共享與保護(hù)6.6.1文件共享概念與發(fā)展6.6.2基于索引結(jié)點(diǎn)的共享方式6.6.3利用符號鏈實(shí)現(xiàn)文件共享6.6.4文件系統(tǒng)安全保護(hù)6.6.5磁盤容錯技術(shù)1111一月2023北京交通大學(xué)計算機(jī)學(xué)院翟高壽基于符號鏈的文件共享LINK類型文件僅包含被共享文件的路徑名即符號鏈文件操作由系統(tǒng)根據(jù)文件類型區(qū)別處理評析只有文件主才擁有其索引結(jié)點(diǎn)的指針，從而避免了指針懸空問題可用于鏈接網(wǎng)絡(luò)中任何地方計算機(jī)中的文件系統(tǒng)開銷問題文件操作多次讀盤與磁盤啟動符號鏈索引結(jié)點(diǎn)及文件空間開銷整個文件系統(tǒng)遍歷操作的復(fù)雜度和工作量加大1211一月2023北京交通大學(xué)計算機(jī)學(xué)院翟高壽6.6文件共享與保護(hù)6.6.1文件共享概念與發(fā)展6.6.2基于索引結(jié)點(diǎn)的共享方式6.6.3利用符號鏈實(shí)現(xiàn)文件共享6.6.4文件系統(tǒng)安全保護(hù)6.6.5磁盤容錯技術(shù)1311一月2023北京交通大學(xué)計算機(jī)學(xué)院翟高壽文件安全性影響因素及對策人為因素存取控制機(jī)制系統(tǒng)因素系統(tǒng)容錯技術(shù)自然因素后備系統(tǒng)1411一月2023北京交通大學(xué)計算機(jī)學(xué)院翟高壽保護(hù)域及與進(jìn)程間聯(lián)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北京交通大學(xué)計算機(jī)學(xué)院翟高壽訪問矩陣及切換權(quán)引入域?qū)ο笪募﨔1文件F2文件F3文件F4文件F5文件F6打印機(jī)1繪圖儀2D1RRWD2RRWERWWD3RWEWW域?qū)ο笪募﨔1文件F2文件F3文件F4文件F5文件F6打印機(jī)1繪圖儀2D1D2D3D1RRWSD2RRWERWWSD3RWEWW1611一月2023北京交通大學(xué)計算機(jī)學(xué)院翟高壽拷貝權(quán)與所有權(quán)域?qū)ο笪募﨔1文件F2文件F3D1EW*D2ER*ED3E域?qū)ο笪募﨔1文件F2文件F3D1EW*D2ER*ED3ERW域?qū)ο笪募﨔1文件F2文件F3D1OEWD2R*OR*OWD3E域?qū)ο笪募﨔1文件F2文件F3D1OED2R*OW*R*OWD3WW1711一月2023北京交通大學(xué)計算機(jī)學(xué)院翟高壽控制權(quán)（保護(hù)域之間）域?qū)ο笪募﨔1文件F2文件F3文件F4文件F5文件F6打印機(jī)1繪圖儀2D1D2D3D1RRWD2RRWERWWCD3REWWW1811一月2023北京交通大學(xué)計算機(jī)學(xué)院翟高壽訪問矩陣的簡化策略必要性與可行性訪問矩陣存儲開銷及其稀疏性特征簡化對策訪問控制表訪問權(quán)限表兼有式實(shí)現(xiàn)機(jī)制對象類型訪問權(quán)限對象指針文件R––ptrF3文件RWEptrF4文件RW–ptrF5打印機(jī)–W–ptrPrn0123索引結(jié)點(diǎn)編號1911一月2023北京交通大學(xué)計算機(jī)學(xué)院翟高壽文件系統(tǒng)安全管理體系系統(tǒng)級安全管理注冊與登陸（注冊用戶表）用戶級安全管理用戶分類及訪問權(quán)設(shè)定目錄級安全管理目錄的讀/寫/執(zhí)行許可權(quán)文件級安全管理文件屬性及有效訪問權(quán)2011一月2023北京交通大學(xué)計算機(jī)學(xué)院翟高壽6.6文件共享與保護(hù)6.6.1文件共享概念與發(fā)展6.6.2基于索引結(jié)點(diǎn)的共享方式6.6.3利用符號鏈實(shí)現(xiàn)文件共享6.6.4文件系統(tǒng)安全保護(hù)6.6.5磁盤容錯技術(shù)2111一月2023北京交通大學(xué)計算機(jī)學(xué)院翟高壽磁盤容錯技術(shù)基本概念設(shè)置冗余部件以提高系統(tǒng)可靠性低級磁盤容錯技術(shù)SFT-I雙份目錄與雙份文件分配表熱修復(fù)重定向、寫后讀校驗(yàn)中級磁盤容錯技術(shù)SFT-II磁盤鏡像與磁盤雙工2211一月2023北京交通大學(xué)計算機(jī)學(xué)院翟高壽6.6文件共享與保護(hù)6.6.1文件共享概念與發(fā)展6.6.2基于索引結(jié)點(diǎn)的共享方式6.6.3利用符號鏈實(shí)現(xiàn)文件共享6.6.4文件系統(tǒng)安全保護(hù)6.6.5磁盤容錯技術(shù)2311一月2023北京交通大學(xué)計算機(jī)學(xué)院翟高壽第六章文件管理6.1文件和文件系統(tǒng)6.2文件的邏輯結(jié)構(gòu)6.3外存分配方式6.4文件存儲空間管理6.5目錄管理6.6文件共享與保護(hù)6.7數(shù)據(jù)一致性控制2411一月2023北京交通大學(xué)計算機(jī)學(xué)院翟高壽6.7數(shù)據(jù)一致性控制6.7.1數(shù)據(jù)一致性問題及技術(shù)6.7.2事務(wù)概念及恢復(fù)算法6.7.3檢查點(diǎn)及恢復(fù)算法改進(jìn)6.7.4并發(fā)控制技術(shù)6.7.5重復(fù)數(shù)據(jù)的一致性問題2511一月2023北京交通大學(xué)計算機(jī)學(xué)院翟高壽數(shù)據(jù)的一致性問題當(dāng)一個數(shù)據(jù)被分別存儲到多個文件中時，便會出現(xiàn)數(shù)據(jù)的一致性問題商品進(jìn)價（流水賬、付費(fèi)帳、分類賬、總帳），修改中系統(tǒng)發(fā)生故障硬件支持-穩(wěn)定存儲器理論上不會出現(xiàn)故障和錯誤而實(shí)際上高度可靠的存儲器系統(tǒng)采用冗余技術(shù)，即將一份信息同時駐留在多個獨(dú)立的非易失性的存儲器上2611一月2023北京交通大學(xué)計算機(jī)學(xué)院翟高壽6.7數(shù)據(jù)一致性控制6.7.1數(shù)據(jù)一致性問題及技術(shù)6.7.2事務(wù)概念及恢復(fù)算法6.7.3檢查點(diǎn)及恢復(fù)算法改進(jìn)6.7.4并發(fā)控制技術(shù)6.7.5重復(fù)數(shù)據(jù)的一致性問題2711一月2023北京交通大學(xué)計算機(jī)學(xué)院翟高壽事務(wù)概念及恢復(fù)算法事務(wù)的定義用于訪問和修改各種數(shù)據(jù)項的一個程序單位可分散在多個文件中“原子性”特征（提交操作/夭折操作）事務(wù)記錄（運(yùn)行記錄）事務(wù)名、數(shù)據(jù)項名、舊值、新值<Ti開始>、<Ti提交>恢復(fù)算法已完成事務(wù)Redo(Ti)/夭折事務(wù)Undo(Ti)2811一月2023北京交通大學(xué)計算機(jī)學(xué)院翟高壽6.7數(shù)據(jù)一致性控制6.7.1數(shù)據(jù)一致性問題及技術(shù)6.7.2事務(wù)概念及恢復(fù)算法6.7.3檢查點(diǎn)及恢復(fù)算法改進(jìn)6.7.4并發(fā)控制技術(shù)6.7.5重復(fù)數(shù)據(jù)的一致性問題2911一月2023北京交通大學(xué)計算機(jī)學(xué)院翟高壽檢查點(diǎn)檢查點(diǎn)作用事務(wù)記錄清理工作經(jīng)?；?，減少恢復(fù)開銷根據(jù)<檢查點(diǎn)>記錄來執(zhí)行恢復(fù)操作恢復(fù)算法改進(jìn)查找事務(wù)記錄表，確定在最近檢查點(diǎn)以前開始執(zhí)行的最后事務(wù)Ti針對Ti以后開始執(zhí)行的事務(wù)集T中的事務(wù)Tk區(qū)別不同情況分別執(zhí)行恢復(fù)操作Redo(Tk)/Undo(Tk)3011一月2023北京交通大學(xué)計算機(jī)學(xué)院翟高壽6.7數(shù)據(jù)一致性控制6.7.1數(shù)據(jù)一致性問題及技術(shù)6.7.2事務(wù)概念及恢復(fù)算法6.7.3檢查點(diǎn)及恢復(fù)算法改進(jìn)6.7.4并發(fā)控制技術(shù)6.7.5重復(fù)數(shù)據(jù)的一致性問題3111一月2023北京交通大學(xué)計算機(jī)學(xué)院翟高壽并發(fā)控制用于實(shí)現(xiàn)事務(wù)順序性的技術(shù)利用互斥鎖來實(shí)現(xiàn)順序性共享對象互斥鎖簡單易行，但效率不高利用互斥鎖和共享鎖來實(shí)現(xiàn)順序性共享文件具有只允許一個事務(wù)去寫但卻允許多個事務(wù)同時讀的特點(diǎn)類似于讀者與寫者問題解決方案3211一月2023北京交通大學(xué)計算機(jī)學(xué)院翟高壽6.7數(shù)據(jù)一致性控制6.7.1數(shù)據(jù)一致性問題及技術(shù)6.7.2事務(wù)概念及恢復(fù)算法6.7.3檢查點(diǎn)及恢復(fù)算法改進(jìn)6.7.4并發(fā)控制技術(shù)6.7.5重復(fù)數(shù)據(jù)的一致性問題3311一月2023北京交通大學(xué)計算機(jī)學(xué)院翟高壽重復(fù)文件的一致性為保證文件系統(tǒng)的可用性，應(yīng)為系統(tǒng)中的關(guān)鍵文件設(shè)置多個重復(fù)拷貝目錄項（文件名）多個索引結(jié)點(diǎn)號當(dāng)一個文件拷貝發(fā)生修改時，其它的文件拷貝也應(yīng)做同樣的修改，以保證文件中數(shù)據(jù)的一致性對策：1、直接根據(jù)索引結(jié)點(diǎn)找到拷貝位置和進(jìn)行修改；2、為新修改的文件建立拷貝和替換原有文件拷貝3411一月2023北京交通大學(xué)計算機(jī)學(xué)院翟高壽盤塊號一致性的檢查盤塊使用情況空閑盤塊表（鏈）與文件分配表對策：構(gòu)建基于盤塊號的兩個計數(shù)器，分別就空閑盤塊號和數(shù)據(jù)盤塊號進(jìn)行計數(shù)，正常情況下，對應(yīng)每個盤塊號的空閑盤塊號計數(shù)值和數(shù)據(jù)盤塊號計數(shù)值應(yīng)當(dāng)互補(bǔ)，否則出錯3511一月2023北京交通大學(xué)計算機(jī)學(xué)院翟高壽正常情況與盤塊丟失舉例計數(shù)器組

盤塊號0123456789101112131415空閑盤塊計數(shù)器組數(shù)據(jù)盤塊計數(shù)器組11011011100111000010010001100011計數(shù)器組

盤塊號0123456789101112131415空閑盤塊計數(shù)器組數(shù)據(jù)盤塊計數(shù)器組110101111001110000001000011000113611一月2023北京交通大學(xué)計算機(jī)學(xué)院翟高壽空閑/數(shù)據(jù)盤塊號重復(fù)出現(xiàn)舉例計數(shù)器組

盤塊號0123456789101112131415空閑盤塊計數(shù)器組數(shù)據(jù)盤塊計數(shù)器組110121111001110000100