Sistema Operativo - Gestione dei file

Sistema Operativo - File system

By Giovanni Pedroncelli

Multiple Choice

Una memoria di massa è una memoria secondaria volatile

• Vero

• Falso

Multiple Choice

Due file con lo stesso nome possono essere memorizzati nella stessa directory

• Vero

• Falso

Multiple Choice

Due directory con lo stesso nome possono essere memorizzate nello stesso supporto

• Vero

• Falso

Multiple Choice

In una directory sono presenti

• solo file dello stesso tipo

• solo file con diversa dimensione

• solo file dello stesso utente

• solo file con diverso nome

Multiple Choice

Quando copiamo un file il suo nome deve essere cambiato

• sempre

• solo se copiato su un altro dispositivo

• solo se copiato nella stessa directory

• solo se copiato in altre directory

La memoria secondaria

Supporto di memorizzazione non volatile di grosse dimensioni --> memorizzazione permanente di programmi e dati

​

Movimenti meccanici --> tempi di accesso elevati​

​

​Nastri magnetici (accesso sequenziale) --> Dischi magnetici​

Il file system

Parte del sistema operativo che gestisce la memorizzazione dei dati e dei programmi su dispositivi di memoria permanenti e mette a disposizione i programmi e i meccanismi necessari per la loro gestione

​

File degli utenti e file di sistema che contengono dati o programmi, organizzati in directory e memorizzati in uno o più supporti di tipo magnetico o magneto-ottico, in grado di memorizzare grandi volumi di dati.

​

Il file system

Esigenze dell'utente

​

• ​memorizzare informazioni in modo permanente

  ​

• ​memorizzare enormi quantità di informazioni

  ​

• ​accedere contemporaneamente agli stessi dati da parte di più processi

  ​

• ​accedere velocemente ai dati

Il file

Dal punto di vista dell'utente: insieme di dati correlati tra loro con un nome univoco che lo identifica e memorizzato in un dispositivo di memoria secondaria

​

Dal punto di vista del SO, ​è un insieme di byte

​

Descrittore file: ​nome, identificatore, tipo, locazione, dimensione, data e ora, utente proprietario, permessi

​

Volume = sequenza di blocchi (o record fisici) di dimensione fissa (512 Byte)​

Metodi di allocazione dei file​

• allocazione contigua: i blocchi in cui è scomposto il file sono memorizzati di seguito nel disco. Nel descrittore del file solo l’indirizzo del primo blocco e il numero di blocchi che lo compongono.

  Vantaggi: accesso rapido al blocco successivo

  Svantaggi: lento l’accesso diretto in quanto è necessario scorrere tutti blocchi; necessità di uno spazio contiguo per tutto il file

​Problema: ​file con dimensione maggiore di un blocco --> occupa più blocchi

Metodi di allocazione dei file

​

• allocazione indicizzata: i blocchi non sono contigui sul disco e nel descrittore di file bisogna memorizzare una tabella con gli indirizzi dei vari blocchi che lo compongono.

  Vantaggi: no frammentazione, accesso veloce

  Svantaggi: overhead di spazio per il blocco indice se un file ha pochi blocchi

Metodi di allocazione dei file

​

• allocazione linkata: i blocchi non sono contigui sul disco e nel descrittore di file bisogna memorizzare l'indirizzo del primo blocco; il primo blocco contiene l'indirizzo del secondo e così via.

  Vantaggi: no frammentazione, facile utilizzo se aumenta la dimensione

  Svantaggi: accesso diretto inefficiente, inaffidabile se si perde un blocco

Operazioni sui file

• Creazio​ne: il SO individua la posizione in cui memorizzarlo e crea il suo descrittore nella directory con nome, locazione e altri attributi

• Ricerca​ --> caricamento in memoria del suo descrittore

• Scrittura/Lettura: prima c'è la ricerca, ​dal descrittore si legge la posizione fisica cui è memorizzato e poi si scrive/legge

• Posizionamento (seek) di un puntatore all'interno di un file nella posizione desiderata

• Cancellazione (del descrittore) --> rilascio spazio su disco

• Troncamento: azzeramento del file (senza cancellazione del descrittore)

• Accodamento (append): scrittura nuovi dati alla fine del file

Operazioni sui file

• Rinomina: modifica il nome presente nel descrittore

• Spostamento

• Apertura: caricamento del descrittore nella tabella dei file aperti in memoria centrale e si controlla quale processo ha richiesto il file, la verifica dei permessi e dello stato di condivisione del file

• Chiusura: il file viene rimosso dalla tabella dei file aperti

​

Condivisione file: in lettura, più processi possono accedere contemporaneamente, in scrittura un solo processo alla volta può effettuare l'accesso

Modalità di accesso

Trasferimento delle informa​zioni contenute nel file nella memoria centrale

Corrispondenza blocchi fisici -​ record logici (punto di vista dell'utente)

size (blocchi​ fisici) >> size (record logici) --> impacchettamento record logici

• ​Accesso sequenziale: informazioni elaborate in ordine, un record dopo l'altro. ​Operazioni: reset, read next, write next, skip+/-n

• Accesso diretto: ​solo se i record logici sono di lunghezza fissa. Per l'accesso veloce a grandi quantità di informazioni. Operazioni: read n, write n, position to n, read next, write next

• Accesso ​indicizzato: a ogni file è associato un indice delle informazioni contenute. Si cercano le informazioni nell'indice attraverso una chiave

Accesso indicizzato

Struttura della directory

​Partizioni (volumi) = porzioni indipendenti di un disco che ospitano file system distinti. Ogni partizione ha un nome simbolico e un identificatore univoco. Ogni partizione ha ​l'indice del volume (directory del dispositivo) con tutte le informazioni sui file contenuti

​

Master Boot Record​ = primo settore di un disco, utilizzato per il boot, contiene la partition table

​

​Struttura ad albero delle directory con directory radice (root) e per ogni file si può definire un percorso assoluto e un percorso relativo

​

Tipo del file

​Metadato associato ad ogni file

<nome_file><separatore><estensione>​​

Sistemi multiutente

​Attributi aggiuntivi per condivisione e protezione

Access Control List (ACL)​ associata a ogni file per permettere al SO di verificare che l'utente sia autorizzato al tipo di accesso che sta richiedendo

​

Proprietario: ​utente che ha creato il file e può modificarne gli attributi

Gruppo: ​utenti con gli stessi diritti su un file

Universo: tutti gli altri​

​

Diritti: lettura, scrittura, esecuzione (in UNIX r,w,x)

​

​Esempio: r​wx--r-x--x (3 campi di 3 bit ciascuno)

Multiple Choice

Nel descrittore del file NON è presente

• il nome del file

• la dimensione

• il tipo di file

• la directory in cui è memorizzato

• i flag di protezione

Multiple Choice

Quale fra le seguenti operazioni è primitiva, cioè non utilizza altre operazioni?

• posizionamento

• cancellazione

• scrittura

• lettura

• ricerca

Multiple Choice

Un file si dice condiviso quando

• contiene dati di più utenti

• è stato scritto contemporaneamente da più utenti

• può essere utilizzato contemporaneamente da più processi

• viene utilizzato da più calcolatori

Multiple Choice

Si ha:

• un MBR per ogni volume

• Un MBR per ogni settore

• Un MBR nel primo settore

• Un MBR per ogni partizione

Multiple Choice

Con diritti su un file si intende

• identità del creatore

• permessi per compiere le operazioni sul file

• rivendicazione economica su un file

• nessuna delle altre affermazioni

Multiple Choice

Con l'operazione di seek ci si posiziona all'interno del file

• Vero

• Falso

Multiple Choice

Con l'operazione di append vengono accodati nuovi dati a un file esistente

• Vero

• Falso

Multiple Choice

Un file condiviso può essere aperto contemporaneamente in lettura da più processi

• Vero

• Falso

Multiple Choice

Un percorso assoluto va dalla directory corrente fino alla radice del volume

• Vero

• Falso

Multiple Choice

Ogni file ha associata una ACL specifica

• Vero

• Falso

Backup

​Salvataggi di sicurezza periodici dei dati su altri dispositivi (esterni)

​

• completi: ​backup di tutto il sistema

• incrementali: backup solo dei file che sono stati salvati dopo l'ultimo backup effettuato

​

Necessario​ un backup completo settimanale su supporti esterni diversi, a rotazione e un backup incrementale giornaliero

RAID

​Tecnica di protezione dei dati basata sulla duplicazione fisica dei dispositivi

Redundant Array of Inexpensive​ Disk

​​

Inizialmente, ​due dischi logici sullo stesso disco fisico (OK per perdita accidentale di dati, inutile per rottura del disco)

​

Disk mirroring​: aggiunta di un secondo disco connesso allo stesso controller; ogni scrittura avviene su entrambi i dischi in tempi diversi (+ affidabilità, - prestazioni)

​

​Disk duplexing: aggiunta di un secondo disco connesso a un secondo controller

RAID-0

​Non è un vero sistema RAID (no ridondanza)

Due dischi connessi tramite striping​ e dati equamente suddivisi tra di essi

Prestazioni alte, nessuna protezione da malfunzionamenti​

RAID-1

​Mirroring: informazioni replicate su un numero pari di dischi

Capacità massima = capacità del drive meno capiente. Prestazioni elevate grazie al parallelismo (leggo da un'unità mentre un'altra è occupata)

​I dati si perdono solamente per rottura di tutte le unità presenti nel sistema, caso piuttosto raro dovuto a un evento accidentale tipo un urto o una caduta, oppure ambientale come un allagamento o un incendio.

RAID livello 0+1

​Combinazione di RAID-0 e RAID-1

Due serie di dischi in striping messi in mirroring tra loro

RAID livello 1+0

​Combinazione di RAID-0 e RAID-1

Elevata affidabilità: tollera il guasto di due dischi in mirror diversi

RAID-2

​Duplicazione dischi e sistemi aggiuntivi di codici per la correzione degli errori (Error Correction Code, ECC) con bit supplementari su dischi separati

​

​

Ricorda il codice di Hamming: se abbiamo​ 4 dischi di dati, ci vogliono altri 3 dischi per l'ECC: Codice (7,4)

​

RAID-3

​Organizzazione di parità a bit alternati.

Ogni file suddiviso a gruppi di byte tra tre dischi e un quarto disco è solo di parità.

Un solo disco ​supplementare, migliori prestazioni

​

​

​

RAID-4

​Organizzazione di parità a blocchi alternati.

Ogni file suddiviso a gruppi di blocchi tra tre dischi e quarto disco di parità.

Se si rovina un blocco è possibile ripristinarlo grazie alla parità e agli altri dischi

​

Elevata velocità di I/O grazie al parallelismo​

​

​

RAID-5

​Organizzazione di parità distribuita a blocchi alternati.

Ogni file suddiviso a gruppi di blocchi tra tutti i dischi; anche la parità è distribuita su tutti i dischi.​​

​

​

RAID-6

​Schema di ridondanza P+Q

Molto costoso: più dischi e doppio controllo di parità con codici Reed-Solomon

Massima sicurezza​

​

​

Multiple Select

I backup possono essere

• completi

• parziali

• incrementali

• temporanei

Multiple Select

Il disk mirroring

• aggiunge un secondo disco allo stesso controller

• prevede scrittura su entrambi i dischi in tempi diversi

• aumenta l'affidabilità

• aumenta le prestazioni

• raddoppia le operazioni per unità di tempo

Multiple Choice

RAID è l'acronimo di

• Replicate Array of Inexpensive Disk

• Redundant Array of Indexed Disk

• Redundant Array of Indexed Disk

• Redundant Array of Inexpensive Disk

Multiple Choice

Nei backup incrementali viene salvato un file solo se è aumentato di dimensione

• Vero

• Falso

Multiple Choice

Nel disk duplexing più controller possono leggere lo stesso disco

• Vero

• Falso

Multiple Choice

Nel disk mirroring le coppie di dischi hanno lo stesso controller

• Vero

• Falso

Multiple Choice

Nel sistema RAID-0 la ridondanza è effettuata su due dischi

• Vero

• Falso