Lecture Notes on File System (Arabic) PDF

‫به نام خدا‬ ‫برای فرج زیاد دعا کنید که آن گشایش در امور‬ ‫امام زمان (ع)‬ ‫شماست‪.‬‬ ‫فصل ‪2‬‬ ‫مروري اجمالي بر‬ ‫سيستم نگاهداري داده ها‬ ‫)‪(File System‬‬ ‫مروري اجمالي بر سيستم نگاهداري داده ها‬ ‫)‪(File System‬‬ ‫...

‫به نام خدا‬ ‫برای فرج زیاد دعا کنید که آن گشایش در امور‬ ‫امام زمان (ع)‬ ‫شماست‪.‬‬ ‫فصل ‪2‬‬ ‫مروري اجمالي بر‬ ‫سيستم نگاهداري داده ها‬ ‫)‪(File System‬‬ ‫مروري اجمالي بر سيستم نگاهداري داده ها‬ ‫)‪(File System‬‬ ‫فايل ( ‪ ) File‬چيست ؟‬ ‫فايل سيستم )‪ (File System‬چيست ؟‬ ‫ديسک (‪ )Disk‬چيست ؟‬ ‫دسترسي کاربران به فايلهاي داده چگونه ميباشد؟‬  ‫مروري اجمالي بر سيستم نگاهداري داده ها‬ ‫)‪(File System‬‬ ‫فايل ( ‪ ) File‬چيست ؟‬ ‫مجموعه اي از داده ها ( ‪ ) Data‬ميباشد ‪،‬‬ ‫‪‬‬ ‫که بطور واحد بوسيله سيستم عامل (‪ (Operating System‬قابل شناسايي و مديريت است‪.‬‬ ‫‪‬‬ ‫هر فايل يک واحد مستقل و پايدار (‪ )Persistent‬از داده ها ميباشد‪.‬‬ ‫‪‬‬ ‫همه ي اطالعات در كامپيوتر به صورت فايل ذخيره مي شوند‪.‬‬ ‫‪‬‬  ‫فايل‬ ‫هر فايل مجموعه ای از بخشهای منطقی بنام رکورد (‪ )Record‬ميباشد‪.‬‬ ‫‪‬‬ ‫هر رکورد مجموعه ای از واحدهای مفهومی بنام فيلد (‪ )Field‬ميباشد‪.‬‬ ‫‪‬‬ ‫فيلد هايی که براي متمايز نمودن يک رکورد مفيد باشند کليد (‪ )Key‬خوانده ميشوند‪.‬‬ ‫‪‬‬ ‫کليدي که يک رکورد را بطور يکتا متمايز مينمايد‪ ،‬کليد اصلي (‪ )Primary‬ميناميم‪.‬‬ ‫‪‬‬ ‫کليدهايي که برای مواردي از جستجو مفيد هستند‪ ،‬کليد ثانوي )‪ (Secondary‬ميناميم‬ ‫‪‬‬  ‫انواع فيلد‬ ‫فيلدهاي با طول مشخص (‪:)Fixed Length‬‬ ‫‪(1‬‬ ‫دسترسي به هر فيلد راحت و سريع مي باشد ‪.‬‬ ‫‪‬‬ ‫(چرا؟)‬ ‫ولي مقداري از فضاي رزرو شده ممکن است بيهوده مصرف‬ ‫‪‬‬ ‫شود‪ (.‬چرا؟)‬ ‫فضاي اضافی با کاراکتر ‪( Space‬يا صفر) پرميگردد‪.‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪Ames‬‬ ‫‪Mary‬‬ ‫‪911 High St.‬‬ ‫‪Austin‬‬ ‫‪TX78701‬‬ ‫‪KammermeisteAlan‬‬ ‫‪102 Main St.‬‬ ‫‪Buda‬‬ ‫‪TX78642‬‬  ‫انواع فيلد‬ ‫‪ (2‬فيلدهاي محتوي شاخص طولي (‪:)Length indicator‬‬ ‫‪ ‬فضاي اضافي رزرو نشده و بيهوده به هدر نميرود‪.‬‬ ‫‪ ‬امکان پرش به فيلدهاي بعدي براحتي ميسر است‪.‬‬ ‫(چرا؟)‬ ‫‪ ‬ولي الاقل يک بايت براي هر فيلد اضافه ميشود )با محدوديت طول فيلد‪(255 :‬‬ ‫‪04Ames04Mary12911 High St.06Austin02TX0578701‬‬ ‫‪13Kammermeister04Alan12102 Main St.04Buda02TX0578642‬‬  ‫انواع فيلد‬ ‫‪ )3‬فيلدهاي مشخص شده بوسيله کلمه کليدي‪:‬‬ ‫هر فيلد بصورت ‪ Keyword=value‬مشخص ميشود‪.‬‬ ‫‪‬‬ ‫در صورت عدم احتياج به يک فيلد‪ ،‬مستقيما فيلد بعدي در‬ ‫‪‬‬ ‫رکورد ثبت ميگردد‪.‬‬ ‫چند کاراکتر اضافي (براي ‪ )Keyword‬به طول هرفيلد‬ ‫‪‬‬ ‫اضافه ميشود‪.‬‬ ‫|‪Last=Ames|First=Mary|Address=911 High St.|City=Austin|State=TX‬‬ ‫‪Zip=78701‬‬  ‫انواع رکورد‬ ‫مشخص‪:‬‬ ‫رکوردهاي با طول‬ ‫‪(1‬‬ ‫معموال با فيلدهاي بطول مشخص هستند‪.‬‬ ‫‪‬‬ ‫ولي انواع ديگر فيلدها نيز ميتوانند در چنين رکوردي تعريف‬ ‫‪‬‬ ‫شوند‪.‬‬ ‫به هر حال فضاي باقيمانده با کاراکتري مثل ‪ Space‬پر‬ ‫‪‬‬ ‫خواهد شد‪(Padding).‬‬ ‫‪Ames‬‬ ‫‪Mary‬‬ ‫‪911 High St.‬‬ ‫‪Austin‬‬ ‫‪TX78701‬‬ ‫‪KammermeisteAlan‬‬ ‫‪102 Main St.‬‬ ‫‪Buda‬‬ ‫‪TX78642‬‬  ‫انواع رکورد‬ :‫رکوردهاي تعريف شده بر حسب تعداد فيلد‬ (2.‫اين رکوردها با طول متغيرهستند‬ .‫معموال با فيلدهاي بطول متغير تعريف ميشوند‬  04Ames04Mary12911 High St.06Austin02TX0578701 13Kammermeister04Alan12102 Main St.04Buda02TX0578642 Last=Ames|First=Mary|Address=911 High St.|City=Austin|State=TX| Zip=78701  ‫انواع رکورد‬ ‫‪ (3‬رکوردهاي همراه با شاخص طول‪:‬‬ ‫‪ ‬در آغاز رکورد حداقل يک يا دو کاراکتربراي شاخص طول الزم است‪.‬‬ ‫‪ ‬معموال با فيلدهاي بطول متغير تعريف ميشوند‪.‬‬ ‫‪4504Ames04Mary12911 High St.06Austin02TX0578701‬‬ ‫‪5213Kammermeister04Alan12102 Main St.04Buda02TX0578642‬‬ ‫‪72Last=Ames|First=Mary|Address=911‬‬ ‫|‪High St.|City=Austin|State=TX‬‬ ‫‪Zip=78701‬‬  ‫رکوردهاي تعريف شده به کمک ايندکس‪:‬‬ ‫‪(5‬‬ ‫يک فايل جداگانه بنام ‪ Index file‬الزم ميباشد‪.‬‬ ‫‪‬‬ ‫که حاوي آدرس اولين بايت هر رکورد ميباشد‪.‬‬ ‫‪‬‬ ‫معموال با فيلدهاي بطول متغير تعريف ميشوند‪.‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪Index file:‬‬ ‫‪00 39 85...‬‬ ‫‪Data file:‬‬ ‫‪Ames|Mary|911 High St.|Austin|TX|78701#Kammermeister|Alan|102 Main‬‬ ‫‪St.|Buda|TX|78642#...‬‬  ‫رکوردهاي با طول فيکس‪:‬‬ ‫(چرا؟)‬ ‫از نظر دسترسي سريع به هر رکورد بهتر هستند‪.‬‬ ‫‪‬‬ ‫ولي مقدار فضاي رزرو شده ممکن است بيهوده بماند‪.‬‬ ‫‪‬‬ ‫رکوردهاي با طول متغير‪:‬‬ ‫از به هدر رفتن فضای اضافی پيشگيري ميکنند‪.‬‬ ‫‪‬‬ ‫(چرا؟)‬ ‫ولي دسترسي سريع به هر رکورد مشکل خواهد داشت ‪.‬‬ ‫‪‬‬ ‫استفاده از ايندکس امکان دسترسي سريع را ميسازد‬ ‫‪‬‬ ‫آفست)‪ :(offset‬فاصله فيزيکی برحسب بايت که هر رکورد از‬ ‫‪‬‬ ‫ابتدای فايل دارد‪.‬‬ ‫فاصله نسبی رکورد)‪ :(RRN‬فاصله هر رکورد برحسب تعداد‬ ‫‪‬‬ ‫رکوردها از ابتدای فايل‪.‬‬ ‫در صورتی که طول برابر باشد‪:‬‬ ‫‪‬‬ ‫اندازه رکورد* ‪offset =RRN‬‬ ‫آيا می توان رابطه ای برای رکوردها با طول متفاوت ارائه‬ ‫‪‬‬ ‫نمود؟‬  ‫انواع روشهای دسترسی به رکوردها کدامند؟‬ ‫‪‬دسترسي مستقيم )‪: (Direct Access‬‬ ‫‪‬فقط در مورد رکوردهاي بطول فيکس امکان پذير ميباشد‪.‬‬ ‫‪‬با استفاده ازفاصله ای که هر رکورد از ابتدای فايل برحسب تعداد‬ ‫رکورد دارد) ‪ (Relative Record Number‬انجام ميشود‪.‬‬ ‫‪‬زمان دسترسی بستگي به تعداد رکوردها در فايل ندارد‪(.‬تابع‬ ‫)‪(.(O(1‬چرا؟)‬ ‫مثال‪:‬‬ ‫‪‬اگرطول رکورد ‪ 101‬بايت باشد‪.‬‬ ‫‪‬براي دسترسي به رکورد سي ام )‪(RRN =30‬‬ ‫‪‬آدرس بايت رکورد ‪ 3030‬ميباشد‪.‬‬ ‫(چرا؟)‬  ‫انواع روشهای دسترسی به رکوردها کدامند؟‬ ‫‪ ‬دسترسي سری (‪:)Sequential Access‬‬ ‫رکوردها يکي بعد از ديگري خوانده ميشوند‪.‬‬ ‫‪‬‬ ‫تنها روش امکان پذير در مورد رکوردهاي با طول متغير ميباشد‪.‬‬ ‫‪‬‬ ‫(چرا؟)‬ ‫زمان دسترسی بستگي به تعداد رکوردها در فايل دارد‪(.‬تابع )‪.(O(n‬‬ ‫‪‬‬ ‫موارد استفاده روش دسترسی سری به رکوردها‬ ‫کدامند؟‬ ‫جستجو در فايلهاي متني (‪)Text files‬‬ ‫‪‬‬ ‫جستجو در فايلهاي کوچک‬ ‫‪‬‬ ‫(چرا؟)‬  ‫مروري اجمالي بر سيستم نگاهداري داده ها‬ ‫)‪(File System‬‬ ‫فايل سيستم )‪ (File System‬چيست ؟‬ ‫نرم افزاری است که وظيفه آن ايجاد ومديريت فايلها است‪.‬دارای چندين اليه می‬ ‫باشد که کاربر از جزييات داخلی آن بی اطالع است‪.‬‬ ‫که دو وظيفه ي مهم در رابطه با نگهداري فايلهاي داده را به عهده دارد‪:‬‬ ‫‪‬‬ ‫مديريت مشخصات فايلها (‪) Directory service‬‬ ‫‪.1‬‬ ‫نگاهداري محتواي فايلها (‪) Storage service‬‬ ‫‪.2‬‬  ‫جدول تخصيص فايل )‪ :(FAT‬ارتباط منطقی بين کالسترهای يک فايل را نگه می دارد‪.‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪ :File directory‬فايلی است که اطالعات راجع به فايلهای ذخيره شده روی ديسک دارد‪.‬‬ ‫‪‬‬ ‫توسط سيستم فايل ايجاد می شود‪.‬اطالعاتی مانند نام فايل‪ ،‬تاريخ ايجاد يا بروز رسانی‪...،‬و از‬ ‫همه مهمتر آدرس يک مکان خاص در جدول تخصيص فايل که از آن مکان اطالعات فايل‬ ‫آغاز می شود‪.‬‬ ‫سيستم نگاهداري داده ها )‪(File System‬‬ ‫مديريت مشخصات فايلها ( ‪)Directory‬‬ ‫مديريت نامگذاري فايلها (‪)Logical Naming‬‬ ‫‪‬‬ ‫مديريت مختصات و اطالعات مربوط به فايلها ( ‪) Meta Data‬‬ ‫‪‬‬ ‫مديريت سازماندهي و دسته بندي فايلها ( ‪) Organization‬‬ ‫‪‬‬ ‫سيستم نگاهداري داده ها )‪(File System‬‬ ‫نگاهداري محتواي فايلها ( ‪)Storage‬‬ ‫نگهداري فايلها به گونه اي پايدار و مطمئن (‪)Persistent & Reliable‬‬ ‫‪‬‬ ‫ارائه امکانات ايجاد ‪ ،‬حذف و بروز نمودن فايلها براي کاربران‬ ‫‪‬‬ ‫به مشارکت گذاشتن فايلها بين کاربران (‪)Sharing‬‬ ‫‪‬‬ ‫کنترل امنيت در دسترسي به فايلها (‪)Access Security‬‬ ‫‪‬‬ (File System) ‫سيستم نگاهداري داده ها‬ ‫) چيست ؟‬Disk( ‫د يسک‬ ، ‫يک نوع حافظه مغناطيسي ميباشد‬ .‫که براي ذخيره سازي فايلهاي داده استفاده ميشود‬  pathname fileID requested information directory storage service service disk handler disk ‫سيستم نگاهداري داده ها )‪(File System‬‬ ‫مديريت داده ها روي د يسک با کيست ؟‬ ‫كليه اعمال ايجاد‪ ،‬حذف يا هرگونه دسترسي به فايلهاي داده روي ديسک (‪، )Disk‬‬ ‫‪‬‬ ‫توسط يک واحد مستقل (‪، )Disk Handler‬‬ ‫‪‬‬ ‫و به موازات وظايف ديگر فايل سيستم انجام ميشود‪.‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪pathname‬‬ ‫‪fileID‬‬ ‫‪requested‬‬ ‫‪information‬‬ ‫‪directory‬‬ ‫‪storage‬‬ ‫‪service‬‬ ‫‪service‬‬ ‫‪disk handler‬‬ ‫‪disk‬‬ ‫ارتباط بين کاربران و فايل سيستم‬ ‫)‪(File System Interface‬‬ ‫عمليات مربوط به مشخصات فايلها (‪)Directory‬‬ ‫‪‬‬ ‫ايجاد يا حذف ‪Directory‬‬ ‫‪‬‬ ‫ايجاد ‪ ،‬حذف يا باز نمودن فايلها‬ ‫‪‬‬ ‫مرتبط ساختن يک فايل به يک ‪Directory‬‬ ‫‪‬‬ ‫تعريف امنيت فايلها (‪)Access Rights‬‬ ‫‪‬‬ ‫نمايش فهرست فايلها‬ ‫‪‬‬ ‫عمليات مربوط به ذخيره سازي فايلها (‪)Storage‬‬ ‫‪‬‬ ‫خواندن فايل‬ ‫‪‬‬ ‫نوشتن يا به روزآوردن فايل‬ ‫‪‬‬ ‫بستن فايل‬ ‫‪‬‬ ‫جستجو (‪ )Seek‬در داخل يک فايل‬ ‫‪‬‬  ‫مشخصات فايلها‬ ‫(‪)File Attributes‬‬ ‫‪name1 fileID‬‬ ‫مشخصات فايلها يعني چه؟‬ ‫مختصات و اطالعات مربوط به فايلها ( ‪ )Meta Data‬شامل‬ ‫‪‬‬ ‫‪name2 fileID‬‬ ‫اجزاء زير مي باشند ‪:‬‬ ‫‪Meta-data‬‬ ‫نوع فايل‬ ‫‪‬‬ ‫محل فيزيکي فايل ) روي ديسک(‬ ‫‪‬‬ ‫اندازه فايل‬ ‫‪‬‬ ‫‪data‬‬ ‫نام صاحب فايل‬ ‫‪‬‬ ‫امنيت دسترسي به فايل‬ ‫‪‬‬ ‫زمانهاي ايجاد ‪ ،‬دسترسي و به روز آوردن فايل‬ ‫‪‬‬ ‫اين اطالعات کجا هستند؟‬ ‫‪‬‬ ‫مختصات و اطالعات مربوط به فايلها بگونه اي مستقل از مسير‬ ‫‪‬‬ ‫دسترسي به فايل (‪ )Path‬نگهداري ميشوند‪.‬‬  ‫صحت و همخواني داده ها‬ ‫(‪)Data Consistency‬‬ ‫منظور از صحت داده ها چيست؟‬ ‫از ديدگاه کاربران بايستي که داده هاي موجود در يک فايل يا حتي در فايلهاي مختلف‬ ‫‪‬‬ ‫نسبت به يکديگرهمخواني داشته باشند‪(.‬مثال؟)‬ ‫نقش فايل سيستم؟‬ ‫در سيستم ‪ UNIX‬داده هاي يک کاربر به محض نوشته شدن در فايل بوسيله کاربران‬ ‫‪‬‬ ‫ديگر(ي که به فايل اجازه دسترسي دارند) قابل مشاهده مي باشد ‪(...‬خطر!)‬ ‫در برخي ديگر از سيستم ها تا زمان بسته شدن فايل ‪ ،‬داده هاي نوشته شده در آن قابل‬ ‫‪‬‬ ‫مشاهده بوسيله ديگر کاربران نمي باشد‪.‬‬ ‫نتيجه؟‬ ‫‪ ‬در هر دو مورد فوق ) به خصوص مورد اول ( هماهنگي بين کاربران جهت حفظ‬ ‫صحت داده ها و همخواني آنها الزاميست‪.‬‬  ‫حفظ امنيت داده ها‬ ‫(‪)Access Protection‬‬ ‫منظور از امنيت داده ها چيست؟‬ ‫حفظ امنيت داده ها به مفهوم کنترل دسترسي به آنها بوسيله کاربران مجاز مي‬ ‫‪‬‬ ‫باشد‪.‬‬ ‫اين کنترل دسترسي از چه جهاتي ميباشد؟‬ ‫خواندن ( ‪) Read‬‬ ‫‪‬‬ ‫نوشتن ( ‪) Write‬‬ ‫‪‬‬ ‫( ‪) Execute‬‬ ‫اجرا‬ ‫‪‬‬ ‫( ‪) Delete‬‬ ‫حذف داده ها‬ ‫‪‬‬ ‫( ‪) Append‬‬ ‫اضافه نمودن داده ها‬ ‫‪‬‬ ‫مشاهده مشخصات فايلها ( ‪) File Attributes‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪...‬‬ ‫جستجوي فايلها ( ‪) Files & Directory Search‬‬ ‫‪‬‬  ‫دسترسي به داده هاي يک فايل‬ ‫)‪(Opening a File‬‬ ‫دسترسي به داده هاي يک فايل چگونه آغاز ميشود؟‬ ‫قبل از هر گونه دسترسي به داده هاي يک فايل بايستي فايل را‬ ‫‪‬‬ ‫‪P1‬‬ ‫اصطالحا باز نمود‪.‬‬ ‫‪P2‬‬ ‫‪System OFT‬‬ ‫باز نمودن يک فايل يعني چه؟‬ ‫‪P3‬‬ ‫باز نمودن يک فايل به معني وارد نمودن اطالعات مربوط به فايل‬ ‫‪‬‬ ‫در جداول سيستم ميباشد‪.‬‬  ‫دسترسي به داده هاي يک فايل‬ ‫)‪(Opening a File‬‬ ‫چه نوع اطالعاتي در جداول سيستم مورد نياز ميباشد؟‬ ‫اطالعات مربوط به هر ‪ Process‬شامل‪:‬‬ ‫‪‬‬ ‫اطالعات عمومي شامل‪:‬‬ ‫‪‬‬ ‫نوع اجازه ي دسترسي‬ ‫‪‬‬ ‫آدرس فايل روي ديسک‬ ‫‪‬‬ ‫(‪)Access Permissions‬‬ ‫و فضاي رزرو شده‬ ‫‪‬‬ ‫زمان ايجاد و دسترسي‬ ‫‪‬‬ ‫غيره‬ ‫‪‬‬ ‫بافرهاي ‪I/O‬‬ ‫‪‬‬ ‫دفعات باز شدن‬ ‫‪‬‬ ‫غيره‬ ‫‪‬‬  ‫به نام خدا‬ ‫برای فرج زیاد دعا کنید که آن گشایش در امور‬ ‫امام زمان (ع)‬ ‫شماست‪.‬‬ ‫فصل ‪3‬‬ ‫نحوه سازماندهی اطالعات روی شيار‬  ‫نحوه سازماندهی اطالعات روی شيار‪:‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪ -1‬با استفاده از مفهوم سکتور‬ ‫‪ -2‬با استفاده از مفهوم بالک‬  ‫کالستر)‪ :(cluster‬واحد ذخيره سازی يک فايل را به صورت منطقی گويند‪.‬فايل سيستم قطعات مربوط‬ ‫‪‬‬ ‫به هر فايل را روی يک کالستر قرار می دهد‪.‬به عبارتی تعداد سکتورهای همجوار که در حکم واحد‬ ‫هستند را گويند‪.‬‬ ‫روی سيستم هايی که ديسکها سکتور بندی هستند اطالعات ممکن روی يک سکتور به تنخايی قرار نگيرد‬ ‫‪‬‬ ‫بلکه از اتصال چندين سکتور با هم ايجاد شود ‪.‬‬ ‫هر کالستر تنها اختصاص به يک فايل دارد و اگرقسمتی از آن خالی باشد برای فايلهای ديگر قابل استفاده‬ ‫‪‬‬ ‫نيست‪.‬‬ ‫لذا اگر اندازه کالستر خيلی بزرگ باشد فضای هرز زيادی‬ ‫‪‬‬ ‫ايجاد می گردد‪.‬‬ ‫بالک مجموعه ای از رکوردها که از نظر فيزيکی به صورت‬ ‫همجوار بر روی رسانه ذخيره می شوند‪.‬‬