Systémy souborů (File Systems)

Operační systém UNIX

Systémy souborů

Systémy souborů (File Systems) Logický systém souborů: ! !

Adresáře a soubory jak je vidí uživatel. Jeden kořen ( "root" - / )

Fyzické systémy souborů: ! ! !

! !

Obdoba logických disků u MS (A:, C: ...). Na rozdíl od MS nejsou pro normálního uživatele podstatné. Jsou různého typu: diskové (s5, ufs, vxfs, pcfs, hsfs) síťové (nfs, smb) paměťové (tmpfs) virtuální (procfs, fdfs) Jeden fyzický systém souborů se stává kořenovým (root) systémem. Ostatní se musí připojovat příkazem mount.

predn_10.doc

07.05.01 13:14

1


Systémy souborů

Disky - základní pojmy sektor !

nejmenší jednotka dat čtená z resp. zapisovaná na disk. Obvykle 512B

stopa !

sektory zapsané jednou hlavou v jedné poloze

cylindr !

stopy všech hlav v jedné poloze

!

Původně byl konstantní počet sektorů na stopu, tedy kapacita disku byla: nsect x nhead x ncyl

!

Nyní se používá zónový záznam (vnější stopy mají více sektorů), tedy: udává se počet stop, hlaviček ale ne sektorů na stopu přenos dat je na začátku disku rychlejší než na jeho konci

partition, sekce, slice !

souvislá část fyzického disku, z pohledu administrátora "nezávislý" logický disk

predn_10.doc

07.05.01 13:14

2


Systémy souborů

Speciální soubory disků aplikace

znakový (raw) speciální soubor diskový driver

predn_10.doc

aplikace

mount

blokový speciální soubor stránková cache

systém souborů

07.05.01 13:14

blokové metazařízení

znakové metazařízení

diskový manažér

3


Systémy souborů

Využití diskových speciálních souborů: ! ! !

systém souborů swapovací prostor aplikační data

Nevýhody speciálních souborů zastupující diskové sekce: ! ! ! !

velikost omezena velikostí disku počet na jednom disku omezen (PC - 4, SPARC - 8) obtížná změna velikosti spolehlivost a rychlost dána parametry disku

Rešení: ! diskový manažér ! vytváří z jednoduchých zařízení (sekcí, celých disků) nová zařízení (zvaná logická nebo metazařízení) hp-ux: LVM Solaris: DiskSuite, VolumeManager

predn_10.doc

07.05.01 13:14

4


Systémy souborů

Diskové manažery ! !

Usnadňují správu diskového prostoru. Obvykle implementují některé z následujících strategii:

Spojování (konkatenace) ! !

spojování i nestejně velkých částí disku v jedno zařízení zvětšení velikosti bez ztráty existujících dat

Prokládání (RAID 0, striping) ! !

spojování stejně velkých částí disku zvětšení velikosti (původní data ztracena), rozložení zátěže, snížení spolehlivosti

Zrcadlení (RAID 1, mirroring) ! !

udržování více kopii dat na více stejně velkých částech disku zvýšení spolehlivosti za cenu omezení využitelného prostoru na 50% resp. 33%

Prokládání s paritou (RAID 5) ! !

zvýšení spolehlivosti prokládání doplněním paritní informace (např. 4 + 1) proti zrcadlení lepší využití ale pomalejší zápis (i několikanásobně)

predn_10.doc

07.05.01 13:14

5


Systémy souborů

Metadata ! Data popisující logickou strukturu systému souborů. ! Jedná se zejména o super blok, informační uzly, indexové bloky a popisy volných a obsazených zdrojů.

blok !

několik různých významů: sektor (512B) jednotka dat systému souborů (1kB, 8kB)

fragment ! !

nejmenší alokační jednotka dat systému souborů (1kB)

boot blok ! !

První blok (8kB) systému souborů. Systémem souborů ignorován. Slouží pro uložení zavaděče systému (nepatří vlastně mezi metadata).

predn_10.doc

07.05.01 13:14

6


Systémy souborů

super blok Druhý blok systému souborů. Obsahuje základní statické a dynamické údaje o systému souborů: statické: velikost bloku, celkový počet bloků, celkový počet i-uzlů, ... dynamické: stav systému, počet volných bloků a i-uzlů, ... ! Při jeho poškození je obsah FS ztracen. Proto je obvykle zálohován někde dále na disku. ! Při připojení systému souborů přenesen do paměti a blok na disku označen jako "špinavý" (dirty). ! Při řádném odpojení je blok na disku aktualizován a označen jako "čistý" (clean). ! Špinavý FS nelze připojit, musí se nejprve "očistit" - zkontrolovat pomocí fsck. ! !

predn_10.doc

07.05.01 13:14

7


Systémy souborů

informační uzel (i-uzel, i-node) !

! !

Obsahuje kompletní informaci o souboru s výjimkou: dat souboru - jsou uložena v datové oblasti jména souboru - je uloženo souboru typu adresář. Je jednoznačně určen svým číslem: 0 = volný i-uzel, 2 = i-uzel kořenového adresáře Velikost i-uzlu: S5: 64B UFS: 128B VXFS: 256 nebo 512B

predn_10.doc

07.05.01 13:14

8


Systémy souborů

Struktura informačního uzlu typ souboru normální, znakový nebo blokový speciální, adresář, symbolický odkaz, roura ... ! čas a datum: vzniku, změny, přístupu ! délka souboru resp. velké a malé číslo speciálního souboru ! počet pevných odkazů ! vlastník a skupina ! přístupová práva ! odkazy na datové bloky - například u UFS: 12 přímých odkazů (12 x 8kB = 96kB) nepřímý odkaz 1. řádu (2048 x 8kB = 16MB) nepřímý odkaz 2. řádu (2048 x 16MB = 32GB) nepřímý odkaz 3. řádu (2048 x 32GB = 64TB, omezeno na 1TB) !

Pozor! !

možnost vzniku souborů s dírami

predn_10.doc

07.05.01 13:14

9


Systémy souborů

Typy diskových systémů souborů S5 !

původní systém souborů unixu

Nevýhody: !

! ! !

malá a zhoršující se efektivita volné bloky a i-uzly zřetězeny, nelze optimalizovat jejich přidělování velká vzdálenost mezi umístěním i-uzlů a dat délka jména souboru 14 znaků bloky 512B, 1kB, 2kB původně jen 64k souborů

Rozložení na disku: ! ! ! !

boot blok super blok bloky s informačními uzly datové bloky

predn_10.doc

07.05.01 13:14

10


Systémy souborů

UFS (SVR4), EAFS (SCO), 4.2 (BSD) ! ! ! ! !

optimalizovaný systém S5 navrhnul McKusic pro BSD 4.2 jména souborů až 255 znaků symbolické linky a kvóty lepší a neklesající efektivita větší bloky (4 nebo 8kB) rozdělení disku na "skupiny cylindrů" popis volných bloků a i-uzlů bitovými mapami promyšlené alokační strategie bloků a i-uzlů

Nevýhody: ! počet i-uzlů (souborů) musí být určen při vytváření systému ! velké soubory nejsou uloženy spojitě ! v případě havárie trvá kontrola konzistence dlouho a většinou vyžaduje ruční zásah (u Solarisu 7 odstraněno tzv. logováním)

predn_10.doc

07.05.01 13:14

11


Systémy souborů

Rozložení na disku: ! Disk je rozdělen na stejně velké části nazvané "skupiny cylindrů" (cylinder groups). ! Velikost skupiny cylindrů jsou desítky MB, tedy skupin je až několik set. ! ! 1. skupina cylindrů boot blok super blok informační blok skupiny cylindrů bloky s informačními uzly datové bloky ! 2. a další skupina cylindrů datové bloky záložní kopie super bloku informační blok skupiny cylindrů bloky s informačními uzly datové bloky

predn_10.doc

07.05.01 13:14

12


Systémy souborů

VXFS ! Vytvořen společností Veritas. ! ! Snaha o zvýšení efektivity přístupu k datům alokací spojitých oblastí disku, tzv. extentů: postupně dochází k fragmentaci volného prostoru součástí systému jsou programy pro defragmentaci defragmentovat lze i za běhu systému !

Zvýšená spolehlivost pomocí žurnálování (rychlá kontrola konzistence): synchronní zápis popisu transakce do tzv. "intent logu" asynchronní změny metadat zápis značky "hotovo" do intent logu po synchronizaci cache

! !

Možnost dynamické změny velikosti systému souborů. Automatické vytváření i-uzlů v případě potřeby.

predn_10.doc

07.05.01 13:14

13


Systémy souborů

Rozložení na disku: ! ! !

! !

Boot blok Super blok Intent log Obsahuje záznamy o rozpracovaných transakcích. Používá se při rychlé opravě systému po havárii. Dále je disk je rozdělen na stejně velké části zvané alokační jednotky. Alokační jednotka je obdoba "skupiny cylindrů" u UFS. Každá jednotka obsahuje: kopie superbloku suma volných prostředků mapa volných i-uzlů mapa volných datových extentů i-uzly datové bloky

predn_10.doc

07.05.01 13:14

14


Systémy souborů

Vytváření systému souborů ! !

Před použitím je třeba systém souborů vytvořit Vytváří se na "znakovém zařízeni" disku příkazy:

mkfs !

starší forma příkazu s pozičními parametry

newfs !

novější forma s parametry uvozenými přepínači

newfs -F ufs /dev/rdsk/c0t0d0s7

predn_10.doc

07.05.01 13:14

15


Systémy souborů

Připojení systému souborů !

Vytvořený FS se před použitím musí připojit (přimontovat) příkazem mount.

mount [přepínače] [blokové_zařízení] [adresář] ! ! ! ! !

Připojením překryje kořenový adresář FS původní obsah adresáře. Připojení platí do příštího restartu systému. Z hlediska uživatele je přechod mezi různými FS zcela transparentní. Z hlediska administrátora jsou různé FS zcela odděleny (kapacita, chyby). Připojení se nezdaří: je-li adresář nebo jeho podadresář používán nějakým procesem jako pracovní nebo výchozí adresář je-li na adresář již nějaký FS připojen.

predn_10.doc

07.05.01 13:14

16


Systémy souborů

Přepínače: !

ro/rw

!

nosuid/suid

!

quota/noquota

! !

Příkaz mount bez parametrů vypíše přimontované FS:

Příklad: root@solaris/root>mount / on /dev/dsk/c0d0s0 read/write/setuid/intr/largefiles/logging/noatime/onerror=panic/ dev=1980000 on Sun Apr 1 19:59:33 2001 /proc on /proc read/write/setuid/dev=2c00000 on Sun Apr 1 19:59:31 2001 /tmp on swap read/write/setuid/dev=2 on Sun Apr 1 19:59:47 2001 /export on /dev/dsk/c0d0s7 read/write/setuid/intr/largefiles/onerror=panic/dev=1 980007 on Sun Apr 1 19:59:47 2001

predn_10.doc

07.05.01 13:14

17


Systémy souborů

Odpojení systému souborů ! Systém souborů lze odpojit příkazy: ! umount adresář ! nebo umount blokové_zařízení ! ! ! !

Před odpojením dojde k zápisu dat z paměti na disk a k zápisu superbloku. Vypnutí počítače bez odpojení FS může způsobit poškození FS. Odpojení se nezdaří, je-li FS používán nějakým procesem. Takovýto proces(y) lze určit příkazem fuser

root@sol2/root>fuser . .: 523c 297c 291c root@sol2/root>fuser /dev/dsk/c0d0s0 /dev/dsk/c0d0s0: 526ctom 297ctom 291ctom 289ctom 272ctom 271ctom 259ctom 257ctom 256ctom 255ctom 254ctom 252ctom 251ctom 245ctom 243ctom 242ctom 236ctom 218ctom 217ctom root@sol2/root> predn_10.doc

07.05.01 13:14

18


Systémy souborů

Tabulky fstab/vfstab a mnttab ! !

Tabulka fstab/vfstab obsahuje popis "montování" FS po startu systému. Není měněna příkazy mount, musí být upravována "ručně".

#device device mount FS fsck #to mount to fsck point type pass fd /dev/fd fd /proc /proc proc /dev/dsk/c0d0s1 swap /dev/dsk/c0d0s0 /dev/rdsk/c0d0s0 / ufs 1 noatime swap /tmp tmpfs -

mount mount at boot options no no no no yes

-

! Tabulka mnttab je měněna příkazem mount a obsahuje aktuální stav přimontovaných FS. ! Je používána při odpojování FS při vypínání systému. ! Nesmí se upravovat ručně!

predn_10.doc

07.05.01 13:14

19


Systémy souborů

Opravy systému souborů !

Ověření konzistence FS a jeho případné opravy se provádí příkazem fsck

fsck [přepínače] znakové_zařízení ! ! !

!

Příkaz se nesmí volat na připojený FS! (Proč?) Příkaz ověřuje konzistenci metadat, nikoliv dat ( i u žurnálového FS). Režimy práce: ověření stavu FS neinteraktivní režim interaktivní režim Nemusí vždy uspět! -> zálohovat!

predn_10.doc

07.05.01 13:14

20


Systémy souborů

Další příkazy pro práci se systémy souborů !

tunefs

nastavení parametrů FS, které lze měnit po vytvoření ( jen UFS)

!

fstyp

určení typu FS případně výpis jeho parametrů

!

fsdb

práce s FS na úrovni metadat (i-uzly, bloky, adresáře)

!

clri

vymazání i-uzlu

!

df

výpis připojených FS a místa na nich:

!

du

výpis zabraného místa v adresáři

root@sol2/root>df -k Filesystem kbytes /proc 0 /dev/dsk/c0d0s0 1786135 fd 0 swap 132148 root@sol2/root>du -ks /etc 2211 /etc

predn_10.doc

used 0 701917 0 8

avail capacity 0 0% 1030634 41% 0 0% 132140 1%

07.05.01 13:14

Mounted on /proc / /dev/fd /tmp

21


Systémy souborů

Zálohování Zálohovací pásková zařízení ! 1/2" páska 10MB zastaralé, problémy s kolmostí hlav ! QIC kazety 60-150MB zastaralé spolehlivé, drahé ! DLT pásky 20, 35GB 2, 5 a více GB nepříliš rozšířené ! Exabyte 8mm ! DDS 1 90m, 2GB ! DDS 2 120m, 4GB ! DDS 3 125m, 12GB relativně levné, ! ! Možno doplnit měniči (knihovnami). Drahé, rychle zastarává. Zálohování na disky?

predn_10.doc

07.05.01 13:14

22


Systémy souborů

Speciální soubory páskových zařízení !

Pro jedno zařízení bývá více souborů s odlišnými vlastnostmi:

! ! !

s převinutím - po uzavření se automaticky převinou na začátek bez převinutí ( no-rewind) - po uzavření zůstanou za zapsaným souborem BSD - při čtení přečtou konec souboru jako blok nulové délky

Obvyklé pojmenování: ! !

/dev/rmt/<jednotka>[bez_převinuti][BSD]

!

/dev/rmt/0m

první páskové zařízení se střední hustotou

!

/dev/rmt/0lnb

první páskové zařízení s nízkou hustotou, bez převinutí, BSD

predn_10.doc

07.05.01 13:14

23


Systémy souborů

Typy zálohování Co se zálohuje: ! ! !

operační systém jak obnovit? aplikační data aplikace nesmí běžet! uživatelská data

Jak se zálohuje: ! !

úplné zálohování přírůstkové zálohováni

predn_10.doc

07.05.01 13:14

24


Systémy souborů

Čím se zálohuje: !

(ufs)dump, (ufs)restore

!

tar

!

cpio

!

dd

! dump/restore

tar

cpio

inkrementální:

ano, 9 úrovní

ne

pomocí find

absolutní/relativní:

záloha absolutní, obnova relativní

abs=abs, rel=rel

abs=abs, rel=rel

přenositelnost:

ne

ano

ano

co se zálohuje:

jeden UFS systém s. soubor nebo adresář vybrané soubory

interaktivní obnova:

ano

ne

ne

speciální soubory

ano

ne

ano

predn_10.doc

07.05.01 13:14

25

Systémy souborů (File Systems)

Recommend Documents