Кэш-память –способ совместного функционирования двух типов запоминающих устройств, отличающихся временем доступа и стоимостью хранения данных, который за счет динамического копирования в быстрое ЗУ

Кэш-память – способ совместного функционирования двух типов запоминающих устройств, отличающихся временем доступа и стоимостью хранения данных, который за счет динамического копирования в быстрое ЗУ наиболее используемой инфы из медленного позволяет уменьшить среднее время доступа к данным Способы отображения осн памяти на кэш. Случайное – элемент оперативной памяти может быть размещен в случайном месте кэша. Прямое – кэш делится на группы и ячейка оперативы может быть перемещена только в опред группу кэша. Устанавливается соотв один-ко-многим между кешем и оперативой. Ассоциативный поиск – выполняется параллельное сравнение искомого элемента со всеми записями кэша. Многоуровневое кэширование – выполняется поэтапное перемещение данных из основной памяти в кэш низкого уровня, а затем все выше и выше с каждым обращением.

Управление in-out(ввода/вывода) устройствами. Задачи подсистемы in-out: 1. Организация параллельной работы устр-ва in-out и процессора(каждое устройство снабжено контроллером, под его управлением внешние устр-во может выполнять свои операции автономно). 2. Согласование скоростей обмена и кэширования данных (использование больших объемов памяти в контроллерах или буферизация данных) 3. Разделение устройств и данных между процессами(устр-ва выделяются как в монопольное так и в разделяемое использование. ОС контролирует их путем проверки прав доступа) 4. Обеспечение логического интерфейса между устр-вами и остальной частью системы достигается за счет использ. файловой модели устр-в. 5. Поддержка широгоко спектра драйверов и простота включения нового драйвера в систему(драйвер взаимодействует с модулями ядра ос, а с другой стороны с контроллерами внешних устр., по этому разработчики ОС выпускают описания стандартных интерфейсов(DKI, DDI), подсистема может поддерживать несколько разных типов DKI/DDI, предоставляя специфический интерфейс для каждого класса устр.) 6. Динамическая загрузка и выгрузка драйверов 7. Поддержка нескольких файловых систем 8. Поддержка синхронных и асинхронных in-out операций(при синхронном режиме прог. модуль приостанавливает работу пока in-out операция не будет завершена, при асинхронном режиме модуль продолжает выполнение в многозадачном режиме одновременно с операцией in-out)

Многослойная модель in-out подсистемы. 2 класса – блок- и байт-ориентированные. Блок-ориент. хранят информацию фикс. размера, каждая из кот. адресуема. Байт-ориентир.(устройства прямого доступа) генерируют или потребляют послед. байт. С устр-вами связывают так наз. спец файлы, кот. явл. унифицированными устр. in-out(con – console, prn – printer). Файловая система – часть ОС, включающая: совокупн. файлов на разл. носителях; наборы структур данных, исп. для управл. файлами; комплекс системного прог. средств, реализ. различн. операции над файлами. Каталог - позволяет создать иерархическую структуры файловой системы и хранить инфу о входящих в него файлах. В иерархич. Огранизации используют 3 типа имен: 1. Простое(символьное) - идентифицир файл в пределах каталога, должно отвечать требованиям файл. сист 2. Полное имя – цепочка простых имен всех каталогов через кот проходит путь от корневого каталога до файла. 3. Относ. имя файла – опред по отношению к текущему каталогу, файловая система фиксирует его и исп как дополнение для получения полного имени.В сетевых файл. сист. создается общая файл сист, объеденяющая файл сист на различных носителях. Монтирование – Подключение нового устр-ва

Физическая организация файловой системы. Жесткий диск – основной накопитель информации, состоящий из пластин, покрытых магнитным материалом. На каждой стороне пластины размечены дорожки, нумерация – с 0 от внешнего края. Совокупн дорожек одного радиуса называется цилиндром. Сектор – наименьшая адресная ед обмена между диском и оперативной памятью. Сектор имеет стандартный размер 2^k, обычно это 512 байт. Плотность записи увеличивается от края к центру. Разметка дорожек и секторов выполняется на этапе физ формирования диска. Кластер – еденица дискового пространства. Его размер определяется на этапе логич формирования файл. системы. Диск можно разбить на разделы. Каждый из них можно отформатировать под свою файловую систему. Один из разделов является загружаемым(активным). С него загрузчик считывает ОС. MBT(master boot table) – информация о кол-ве разделов и их хар-кам. Критерии эффективности физ организ файла(ФОФ): скорость доступа к данным; объем адресной информации; максимально возможный размер файла; степень фрагментированности. 4 способа ФОФ: 1. Непрерывное размещение (файлу выделяют послед. кластеров диска) + скорость доступа макс, размер ограничен размерами диска, размер адресной инфы мин. Недостаток – при изменение размеров файлов необходимо выполнить перезапись наращиваемого файла в новую непрерывную область 2. Размещение файла ввиду связанного списка кластеров (каждый кластер содержит адрес следующего). Недостатки – сложный доступ к произвольн. месту файла; объем данных кластера не равен 2^k 3. Связаный список индексов (файлу выделяется память в виде связаного списка кластеров, номер первого кластера запоминается в записи каталога, а остальные хранятся в области индексов, под которую выделеются первые кластеры диска 4. Перечень номеров кластеров В инф. структуре вместе с именем, размером и др. хар-ками хранится перечень номеров кластеров, которые занимает файл. Недостаток – длина адреса зависит от размера файла.

Орган. контроля доступа к файлам: при доступе к раздел. ресурсам(файлы, каталоги) есть общая схема: пользователи(группы пользователей) явл. субъектами доступа, а разд. ресурсы – объектами. Права доступа в виде матрицы: строки пользователи, столбцы –файлы, пересечение – разреш. операции. У каждого объекта есть владелец(польз., группа польз.), кот. может выполнять над ним любые операции. Обычно есть особый польз. который имеет все права к любым объектам. 2 осн. подхода прав доспупа: 1) избирательный – владелец сам опред. допустим. операции с объектами. 2) мандатный – система наделяет пользов. правами по отношению к разд. ресурсам, в зависимости от группы польз.. Членам группы запрещ. давать свои права членам групп более низких уровней.

FAT: раздел диска отформ. под файл. систему FAT сост. из: 1)загруз. сектор 2)осн. копия таблицы FAT 3)рез. копия FAT 4)корнев. каталог5)область данных. FAT поддерж. 2 типа файлов: обычн. файл и каталог. Ед. изм. простр. явл. кластер, размер кластера выбир. на этапе лог. форматир.(от 1 до 32кбайт в зависим. от размера диска). Кол-во индексн. указателей = кол-ву кластеров обл. данных.Инд. указатель прин. значения: 1)кластер свободен 2)дефектный кластер 3)кластер исп. файлом и не явл. последн. кластером файла 4)посл. кластер файла. Номер 1-ого кластера фиксир. в записи каталога, имеющ. след. структуру:1)имя файла 2)расш.файла 3)атрибуты файла 4)зарезервир. 5)время создания 6)дата создания 7) дата посл. доступа 8)время посл. модификац. 10)дата посл. модификац. 11)начальн. кластер 12)размер файла. При записи файла - ОС запис. в поле каталога нач.кластер, куда занос. содерж. файла. Если одного кластера мала,то ищется еще один и так далее пока вся инфа не будет размещена.(обр. связн. список всех кластеров файла). При удал. файла - 1-ый символ имени в записи каталога зам. на символ, обозн. что запись свободна, обнул. все элементы таблицы FAT, обл. данных не изменяется, что дает возм. востановления файла, до того пока это пространство не займет другой файл.

NTFS: Св-ва: 1)поддерж. больш. файлов и больш. дисков(до 2⁶⁴байт) 2)восстанавлив. после сбоев и отказов программ и аппарат. упр. дисками. Осн. структура тома NTFS – главная таблица файлов, кот. содерж. 1 или несколько записей для кажд. тома и 1 запись для себя (MFT).Том сост. из послед. кластеров, где порядк. номер кластера – лог. номер кластера.(LCN). Файл сост. из послед. кластер., порядк. номер кластера внутри файла наз. виртуал. номером кластера(VCN). Отрезок – базовая ед. распр. дисков. простран., непрерывн. обл. кластера. Адрес отрезка (LCN,k) – k - кол-во кластеров в отрезке. Адрем файла – (LCN,VCN,k). Файл целиком размещ. в записи таблицы MFT, если размер не позволяет в MFT хран. резидентн. часть файла(некот. атрибуты), а ост. часть в отд. отрезках. Загрузочный блок содерж. станд. параметры bios, кол-во блоков в томе, нач. LCN, осн. и зеркал. копии MFT. СИ – станд. инфа, SD –Security Descriptor. Если кол-во файлов в каталоге невелико список файлов будет резедентный в записи MFT. Для рез.хранения списка исп. атрибут IndexRoot. Список сод. имя файла и номер записи MFT, сод. нач. запись файла. Большие каталоги. Разраст. список файлов треб. нерезед. формы хранения, однако нач.часть списка всегда в корн. записи каталога, имена файлов резед. части списка явл. узлами B-дерева(бинарн. дерево). В IndexAllocation хран. адреса отрезков в кот. наход. ост. части списка файлов каталога. Узлы делят список файлов на нескол. групп. При поиске иск. имя сравнив. с именем 1 узла в резид. части индекса. Если не найдено искать в первой нерезед. группе. В переделах группы поиск вед. прямым перебором. при нах. иском. имени извл. номер записи MFT и все ост. хар-ки файла.

Организация контроля доступа в Windows:для разделяемых ресурсов(+ файлы и каталоги) применяется общая модель объекта содержащая след.характеристики безопасности:набор допустимых операций,имя владельца и группы,список управления доступом(AccessControlList).Объекты созд.для всех ресурсов и их характеристики деляться на:Общие(состав не зависит от типа объекта),индивидуальные.Объекты храняться в древовидных иерархичных структурах.Проверку прав доступа для объектов выполняет монитор безопасности (раб.в привелег.режиме).Встроенные субъекты-пользователи и группы(заранее наделены правами).3 класса операций доступа: разрешения (мн-во операций,которые могут быть определены для субъектов всех типов по отношению к объектам любого типа); права (определяються для субъектов типа группа для выполнения нек-рых сист.операций); возможности (определяються для опред.пользователей для выполн.действ.,связанных с формир.ОС).При входе пользователя в систему создаётся токен (маркер) доступа в кот.включено:ID пользователя,ID групп пользователя,список управления доступом по умолчанию,список прав пользователя на выполнение сист.действий.Все объекты при создании снабжаются дескриптором безопасности.Матрица прав доступа храниться по частям(для каждого объекта создаёться список упр.доступом).Разрешения на операциии: индивидуальные (R-чтение данных,атрибутов,имени,владельца;W-чтение владельца и ресурсов,изм.атрибутов и данных;Х-выполнение;D-удаление;P-изменить разреш.файла;О-стать владельцем файла)и стандартные (комбинация индивид-ных).Проверка прав доступа:процессы,запускаемые от имени пользоват.наследуют его токен,напр.пользоват.с ID,пытаеться выполнить запись.

Восстанавливаемость файловой системы NTFS:вост.файловой сист. -свойство,гарантирующее что в случае потери данных в оперативной памяти все начатые файловые операции будут успешно завершены или отменены без отриц.последствий для работоспособности файловой с-мы. Операция над файлом представляеться в виде подопераций.В с-ме опред.транзакции неделимой работы(выполняються полностью или вообще не выполняються.в файловых сист.:операции ввода-вывода,изм.содержимое файлов,каталогов или структур файловой с-мы). Фиксация транзакции -действие,соотв.успешному заверш.подоперации.Если фиксация не произошла-делаеться откат или повторение зафикс.транзакций(необходимо вести протокол изменений- LogFile в NTFS -журнал для восст.файловой сист.)Запись в журнале делиться на 2 части:1) область рестарта -инф.с какого места необх.начать читать журнал транзакций для восст.2) область протоколирования -инф.обо всех изменениях сист.данных файловой сист. Произошедших в рез-те выполнения транз.в течении нек-го периода.Типы записей в журнале:запись модификации,запись фикс.транзц,запись табл.модификаций,запись модифицированных страниц.Перед выполнением транзакции NTFSвызывает сист.службу журнала для регистрации подопераций,после они выполняются над копиями блоков данных,нах.в кэше,если заноситься запись фикс.транзакции-происходит вытеснение модиф.блоков на диск.

Избыточные дисковые подсистемы RAID:идея RAID масивов -для хранения данных исп.несколько дисков,упр.драйвером и/или контроллером,что позволяет представить массив одним нач.диском.В зависимости от уровня RAID лог.устройство обладает повышенной отказоустойчивостью или повыш.производ. RAID0 -дисковой массив из 2 или более дисков.Инф-а разбивается на блоки данных и записываеться на неск.дисков одноврем,повышается производ.,но сниж.надёжность. RAID1 -выполняеться на чётном кол-ве дисков,инф.одновременно записывается на 2 диска.Высокая надёжность,выйгрыша в скорости нет,высокая стоимость. Зеркало на мнимых дисках RAID1+0 или RAID0+1.Под RAID1+0 понимают когда 2 RAID1 объединяются в RAID0. RAID3 –данные разбиваются на блоки размером 1байт и разм.по n-1 дискам.1 диск исп. Для хранения блоков чётности.Обесп. высокую скорость и надёжность. RAID4 -аналог.RAID3,но данные разб.не на байты а блоки.

Unix. Общ. характеристика: 1) Многопольз. режим с защитой от несанкц. пользователей. 2) Мультипрограммная работа в режиме разделения времени(вытесняющая многозадачность). 3) Исп. механизмов вирт. памяти и свопа. 4) Унификация I/O на основе расширен. понятия «файл». 5) Иерархич. ФС (единое древо каталогов в не зависимости от кол-ва физ. устройств). 6) Переносимость (за счёт исп. языка С). 7) Разнообр. ср-ва взаимодействия процессов, в т.ч. и по сети. 8) Дисковый кеш, для уменьшения времени доступа к данным. Режим ядра – управл. процессами. Режим пользов. – интерфейсы библ. ф-ий и сис. вызовов. Графическое окружение - X Window. Для работы в СMD – граф оболочка shell. Существ также sh, ksh, bash и др. Процессы. При созд. процесса создаётся точная копия родительского процесса, в котором кодовый сегмент(КС) отца заменяется на КС сына. Родитель всех процессов – системный init. Процессы-потомки могут наследовать ресурсы родителей. Ядро поддерж. 2 структ. данных. – таблицу процессов(параметры планировщика(приоритет, проц. время)), образ памяти, сигналы, идентификатор, ожидаемые события, текущее сост. и тд.) и структуру пользования(машинные регистры, инфа о текущем сис. вызове, таблицу дескрипторов файлов, учётную инфу, стек ядра(для исп. процесса в реж. ядра)). Файловая Система. Все носители инфы объед. в одну ОС с помощью операций монтирования. Каталоги: dev – имена файлов устройств, с помощью которых выполн обмен инфой с устр. Типы файлов: обычный файл(-), каталог(d), символьное устройство(c), блочное устройство(b), именованный канал(p), сокет(s), символическая ссылка(l). Индктификаторы: пользователь и группа пользователя, создавшего файл/процесс. Виды доступа: чтение(r), запись(w), выполнение(x). Права задаются для польз: владельца файла, группы владельца файла, для всех остальных. Классическая ФС Unix – s5 (0 блок – загрузчик, 1 блок – суперблок(инфа о фс), след. обл. блоков – индексные дескрипторы, и область файлов). Каждому файлу соотв. уник. идентификатор – индексный дескриптор. в нём хранится вся инфа о файле(идент. владельца, тип файла, права доступа, временные характ., число ссылок на данный дескриптор, адрес, размер).

Дата добавления: 2015-11-05