27. Защита файлов. Общий подход и подход unix. Организация многопользовательского доступа к файлам.

Защита файлов.

Общий подход к авторизации доступа к файловой системе состоит в том, чтобы для каждого файла указывался список запрещенных действий для каждлого пользователя системы.

В большинстве используется подход впервые примененный в UNIX. Каждому зарегистрированному пользователю присваивается 2 идентификатора – группы, к которой он принадлежит и его собственный идентификатор. При каждом файле храниться полный идентификатор пользователя: который создал этот файл и фиксируется какие действия с файлом доступны для его создателя для других пользователей той же группы и других групп. Такая методика дает оптимальное сочетание функциональности и экономичности.

Режим многопользовательского доступа.

Безопасной является ситуация когда все пользователи открывают файл для чтения. Если хотя бы один из них будет изменять файл, для корректной работы другим потребуется взаимная синхронизация. Обычно применяется следующий подход: в операции открытия файлов указывается режим работы – чтение или изменение. Если к моменту выполнения этой операции от имени пользовательского процесса А файл уже находиться в открытом состоянии от имени другого пользовательского процесса Б, причем файл открыт в режиме, который не совместим с желаемым режимом открытия, то в зависимости системы процессу А сообщается либо сообщение о невозможности открытия файла в указанном режиме либо производиться блокировка до выполнения операции закрытия файла процессом Б.

Вопрос 28. Файловая система ntfs.

Файловая система NTFS – new technology file system.

NTFS поддерживает различные размеры кластеров – от 512 байт до 64 Кбайт, стандартом считается 4 Кбайт.

Первые 12% диска отводятся под зону MFT (Master File Table). MFT – это метафайл, содержащий описание структуры файлов. Остальные 88% диска отведены под содержимое файлов. В случае переполнения 88%-ой зоны файлы могут размещаться в свободных участках MFT-зоны. В дальнейшем система снова расширяет MFT-зону в случае освобождения пространства на остальной части диска.

MFT в логической структуре диска представляет собой один из множества файлов. Таким образом, в NTFS не существует зарезервированных областей диска, не являющихся файлами.

MFT делится на записи фиксированного размера (как правило, 1 кбайт). Каждая запись описывает один из файлов. Первые 16 файлов – служебные. Записи о них – единственная фиксированная часть диска. Первый из этих файлов – сам MFT.

Каждый файл идентифицируется номером, который определяется позицией файла в MFT. Каждый файл описывается набором атрибутов. Каждый из атрибутов файла состоит из полей: тип атрибута, длина атрибута, значение атрибута и, не обязательно, имя атрибута. Данные (содержимое, контент) файла являются одним из атрибутов файла. Каждый атрибут может быть резидентным, т.е. хранимым непосредственно в записи MFT, и нерезидентным, т.е. хранимым в области диска, адресуемой номером кластера, указанным в записи MFT.

Небольшие файлы (small) размещаются непосредственно в записи MFT.

Большие файлы (large) размещаются вне MFT-зоны, а в атрибуте Data записи MFT содержится последовательность описаний фрагментов файла. Каждое описание состоит из номера кластера начала фрагмента и количества фрагментов в кластере.

Очень большие файлы (huge) отличаются от больших тем, что атрибут Data не может поместиться в одну запись MFT. В этом случае последовательность описаний фрагментов файла размещается в отдельной записи MFT, а ссылка на эту запись помещается в атрибут External Attribute Information записи MFT.

Сверхбольшие файлы (extremely huge) отличаются от очень больших тем, что внешний атрибут содержит несколько ссылок на записи MFT, содержащие описания последовательностей фрагментов файла.

Каталог – это файл, атрибут Index Root которого содержит список файлов, входящих в каталог. Для небольших каталогов (small indexes) этот атрибут является резидентным. Список файлов хранится в виде бинарного дерева, что позволяет выполнять поиск и сортировку файлов в каталоге по любому резидентному атрибуту. Большие каталоги (large indexes) размещаются в виде нескольких файлов, находящихся вне зоны MFT, описание которых содержится в атрибуте Index Allocation.

Каждое имя файла может содержать до 255 16-битных символов UNICODE.

Надежность NTFS обеспечивается:

1. Хранение копии первых трех системных файлов в логическом центре диска

2. Транзакционный принцип работы и хранение информации о транкзациации в спец файле журнала

3. Программная поддержка RAID массивов

4. Оперативное обнаружение сбойных секторов и ведение их реестра

К приемуществам NTFS относиться также:

1. Встроенная функциональность быстрого сжатия

2. Поддержка множества имен (ссылок) одного файла

3. Поддержка шифрования

Вопрос 29. Предпосылки появления концепции баз данных и систем управления базами данных. Классификация БД по форме хранимой информации. Классификация БД по типу используемой модели данных. Операционные и справочно-информационные БД.

На примере любой элементарной задачи обработки табличной информации понятно, что требуется поддержка многоключевого доступа к информации, возможность построения массовой выборки данных, а кроме того, неизбежна избыточность хранимых данных.

Требуется обеспечивать согласованность данных. Это означат, что данные должны интерпретироваться как данные определенных типов, указанных при создании БД, должны поддерживаться связи между данными. Для обеспечения согласованности используются метаданные (данные о данных), т.е. структуры, которыми описываются наименования и форматы таблиц и их полей, структуры, обеспечивающие связность данных.

Необходимо обеспечивать многотерминальную параллельную работу с БД. Очевидно, что выполнять блокировку на уровне файлов бессмысленно. Поэтому в СУБД реализованы более тонкие механизмы блокировки.

Типология БД

По форме хранимой информации выделяют:

• фактографические БД;

• документальные БД;

• мультимедийные БД.

По типу используемой модели данных выделяют:

• иерархические БД;

• сетевые БД;

• реляционные БД.

По функциональному назначению выделяют операционные и справочно-информационные БД. Справочно-информационные БД используются для поддержки основной деятельности и не предполагают внесение изменений в существующие записи. Операционные БД используются в режиме извлечения и изменения данных. Они могут применяться для управления различными технологическими процессами.

Вопрос 30. Реляционная модель данных. Декартово произведение. Отношение. Домены отношения. Кортежи. Степень отношения. Мощность отношения. Строки и столбцы таблиц БД. Первичные и внешние ключи. Метаданные БД. Ограничения целостности БД. Основные операции реляционной алгебры.

Реляционная модель предложена сотрудником компании IBM Е.Ф.Коддом в 1970 г.

Декартово произведение: Для заданных конечных множеств D₁, D₂, …, D_N (не обязательно различных) декартовым (прямым) произведением D₁D₂…D_N называется множество наборов{<d₁, d₂, …, d_N>}, где d₁  D₁, d₂  D₂, … d_N  D_N.

Отношение: Отношением R, определенным на множествах D₁, D₂, …, D_N, называется подмножество декартова произведения D₁D₂…D_N. При этом:

множества D₁, D₂, …, D_N называются доменами отношения;

элементы декартова произведения < d₁, d₂, …, d_N > называются кортежами;

число N определяет степень отношения;

количество кортежей называется мощностью отношения.

Отношения удобно представлять в виде таблиц. Строки таблиц называются экземплярами отношения, столбцы – атрибутами; каждый атрибут имеет область значений, называемую доменом.

Каждый столбец таблицы имеет имя. Оно должно быть уникальным в рамках таблицы. Любая таблица должна иметь как минимум один столбец. Строки не имеют имен, порядок их следования в таблице не определен, а количество логически не ограничено.

Строки таблицы не пронумерованы. Любая таблица имеет один или несколько столбцов, сочетания значений которых однозначно идентифицируют каждую строку. Такая комбинация столбцов называется первичным ключом (primary key).

Взаимосвязь таблиц поддерживается внешними ключами (external key).

Таблицы невозможно хранить и обрабатывать, если в БД отсутствуют «данные о данных» (метаданные), например, описатели таблиц, столбцов и т.д. Метаданные также представлены в табличной форме и хранятся в словаре данных (DD – Data Dictionary) или описателе БД (DBD – Data Base Definition) – служебном файле или системной таблице БД.

Для того чтобы гарантировать корректность и взаимную непротиворечивость данных, на БД накладываются некоторые ограничения, которые называют ограничения целостности (data integrity constraints). Существует несколько типов ограничений целостности, например, целостность по ссылкам (referential integrity).

Преобразование и обработка данных в реляционной модели описываются аппаратом так называемой реляционной алгебры. Операндами реляционной алгебры являются отношения. К операциям относятся следующие преобразования отношений:

1. Теоретико-множественные операции над подобными отношениями (отношениями, имеющими одинаковую структуру): объединение, пересечение, разность.

2. Операции над одним отношением:

   1. селекция – построение отношения-результата из отношения-источника путем отбора экземпляров по критерию;

   2. проекция – построение результирующего отношения путем отбора части атрибутов всех экземпляров исходного отношения.

3. Операции над несколькими различными отношениями. Например, соединение – поиск в двух или более отношениях экземпляров, содержащих общий атрибут, и создания результирующего отношения.