2. Понятие файловой подсистемы файл-сервера. Подсистема ввода/вывода файл-сервера

Лекции (именно подсистем файл-сервера в лекциях не нашел. Для ОС есть, но это другой билет)

Любая операционная система всегда имеет файловую систему и обращается всегда к файлам. Весь ввод/вывод — это ввод/вывод файловой системы.

Файловая система (File System Interface) - метод доступа к файлу. Directory Index Structure - монтирование файловых систем

• возможность делить файлы (file sharing) это protection

• реализация (File System Implementation) - это структура файловой системы - методы алокации файлов, работа со свободным дисковым пространством, все проблемы производительности

• Mass Storage Structure - это структура дисковых подсистем, возможность attachment дисков. Формирование расписания работы с дисковыми системами

• Подсистема ввода/вывода операционной системы. Это и Hardware, и реализация интерфейсов в операционных системах, и реализация ядра операционной системы, и обработка запросов операционной системы ввода/вывода. Это все вопросы производительности

Файл – это объект который находится на юните диска или на ленте, в зависимости от того прямой доступ или последовательный доступ, но никогда не в картотеке (это набор данных, понятно да). Набор данных (то что на диске) - это объект, который имеет атрибуты наименования и атрибуты доступа.

Для того чтобы с файлами работать мы должны понимать, что такое текстовые файлы. Это просто набор символов

У любой ОС есть понятие подсистемы ввода-вывода. У нас есть хардвер, который обрабатывается ОС. Подсистема ввода-вывода – это методы контроля устройств ввода-вывода. При этом ОС под подсистемой понимает ввод-вывод только с дисковых подсистем.

Книга

Файловая система

Администратор системы должен обратить внимание на то, что при разработке технологий Интернет была поставлена задача одновременной работы пользователей с разными файловыми системами и обменом файлами различных форматов. Соответственно были разработаны распределенные файловые системы (NFS) и протоколы обмена файлами между пользователями ИС (FTP). Кроме того, проблемой стандартизации файловых систем и передачи файлов от различных ОС занималась и организация ISO, предложив протокол FTAM.

Рассмотрим эти протоколы:

• FTP (File Transfer Protocol) — простейшая файловая система уровня процессов модели Интернет. Она обычно поддерживается не универсальными ОС, а специализированными ОС сетевых устройств, превращая, например, коммутатор в файл-сервер. FTP позволяет просто перемещать различные файлы между пользователями сети ИС, используя для их хранения оперативную память коммутатора (или другого сетевого устройства, превращенного в файл-сервер). АС должен превращать сетевое устройство в сервер FTP с помощью специализированных средств ОС сетевого устройства. В FTP осуществляются только простейшие операции над файлами (rename, create, delete, modify) и директориями (main, cd, dir). Сервер FTP обычно имеет возможности авторизации и аутентификации пользователя и возможность задания тайм-аута для контроля длительности неактивности пользователя (reset на connection). FTP был первым гетерогенным протоколом передачи файлов, но и теперь он реализован во всех ОС коммуникационной аппаратуры и может применяться администратором системы для простых задач передачи файлов в ИС.

• NFS (Network File System) — совокупность спецификаций, разработанных компанией Sun Microsystems в середине 1980-х годов. Система NFS позволяет пользователям различных ОС обращаться к удаленной файловой системе (на каком-то другом компьютере со своей операционной системой) без того, чтобы пользователь осваивал специфические сетевые системные средства для выполнения этой операции. Достигается это использованием протоколов XDR и RPC (Remote Procedure Call), так же разработанных Sun Microsystems. RPC — это совокупность библиотек на языке C для осуществления вызовов транспортной среды и обращения к удаленной ОС для операций над файлами. Совокупность использования этих средств (NFS, RPC, XDR) стала стандартом на организацию обращения к файлам в сетевых системах и называется технологией клиент-сервер. Ее организация обязательна в большинстве ИС. После того как система правильно настроена администратором системы для работы NFS, удаленная файловая система становится для пользователя как бы частью его локального компьютерного оборудования. С учетом NFS сделаны файловые системы большинства современных ОС.

FTAM — универсальный виртуальный метод доступа к

файлу. Предполагает передачу файлов и способ обращения

к ним различных пользователей различных ОС. Он комби-

нирует функции организации и доступа к данным (NFS) и

функции передачи файлов (FTP). FTAM работает с множе-

ством типов файловых систем и умеет обрабатывать файлы

в виртуальном формате (virtual filestore).

Подсистема ввода/вывода

Поддержка дисковой подсистемы — одна из основных задач ОС, а сама дисковая подсистема является источником проблем для администратора системы. АС может воспользоваться рядом процедур и программных продуктов для повышения производительности и восстановления в случае сбоев диско-

вой подсистемы. Современная дисковая подсистема ввода-вывода состоит из адаптеров на материнской плате HBA (Host Bus Adapter), шины (интерфейс), дискового контроллера и непосредственно жестких дисков. Совокупность этих устройств называют каналом ввода-вывода. ОС может одновременно поддерживать несколько каналов ввода-вывода, и эта опция может быть различной для разных версий ОС

Скорость обработки файлов в основном определяется числом каналов ввода-вывода. С помощью HBA команды ОС переводятся в команды соответствующего дискового контроллера и по шине поступают к контроллеру на диске. Дисковый контроллер непосредственно осуществляет запись или чтение данных. Данные, поступающие на диски, кодируются в целях получения более плотной записи, увеличения скорости передачи и контроля ошибок записи.Способ кодирования, способ передачи данных по шине, ширина шины существенно влияют на скорость записи на диск.

Так как обычно операционная система может поддерживать более одного канала ввода-вывода, АС должен изучить особенности работы конкретной ОС. С увеличением числа каналов ввода-вывода обычно резко растет производительность системы.

Кроме того, производительность дисковой подсистемы зависит от типа интерфейса, например ST-506, IDE, SCSI, SATA.

Интернет

Файловая система - это часть операционной системы, назначение которой состоит в том, чтобы обеспечить пользователю удобный интерфейс при работе с данными, хранящимися на диске, и обеспечить совместное использование файлов несколькими пользователями и процессами.

Как и в централизованных системах, в распределенной системе функцией файловой системы является хранение программ и данных и предоставление доступа к ним по мере необходимости. Файловая система поддерживается одной или более машинами, называемыми файл-серверами. Файл-серверы перехватывают запросы на чтение или запись файлов, поступающие от других машин (не серверов). Эти другие машины называются клиентами. Каждый посланный запрос проверяется и выполняется, а ответ отсылается обратно. Файл-серверы обычно содержат иерархические файловые системы, каждая из которых имеет корневой каталог и каталоги более низких уровней. Рабочая станция может подсоединять и монтировать эти файловые системы к своим локальным файловым системам. При этом монтируемые файловые системы остаются на серверах.

Обмен данными между пользователями, приложениями и периферийными устройствами компьютера выполняет специальная подсистема ОС – подсистема ввода-вывода. Собственно, для выполнения этой задачи и были разработаны первые системные программы, послужившие прототипами операционных систем.

На подсистему ввода-вывода возлагаются следующие функции

• организация параллельной работы устройств ввода-вывода и процессора;

• согласование скоростей обмена и кэширование данных;

• разделение устройств и данных между процессами (выполняющимися программами);

• обеспечение удобного логического интерфейса между устройствами и остальной частью системы;

• поддержка широкого спектра драйверов с возможностью простого включения в систему нового драйвера;

• динамическая загрузка и выгрузка драйверов без дополнительных действий с операционной системой;

• поддержка нескольких различных файловых систем;

• поддержка синхронных и асинхронных операций ввода-вывода.