Please enable JavaScript.
Coggle requires JavaScript to display documents.
บทที่ 10 โครงสร้างของหน่วยเก็บข้อมูลสำรอง, บทที่ 9 การจัดการแฟ้มข้อมูล -…
บทที่ 10 โครงสร้างของหน่วยเก็บข้อมูลสำรอง
โครงสร้างของดิสก์
ดิสก์ คือ ก้อนของหน่อยเก็บข้อมูลสำรองสำหรับระบบคอมพิวเตอร์ยุคใหม่
ตำแหน่งของดิสก์จริงๆประกอบด้วย หมายเลขไซลินเดอร์ หมายเลขแทร็กภายในไซลอนเดรอ์ และหมายเลขเซกเตอร์ภายในแทร็กนั้นสามารถเป็นไปได้ในทางปฏิบัติเป็นการยากที่จะแปลงเลขดังกล่าวด้วยเหตุผล 2 ปรพการ
จำนวนของเซกเตอร์ต่อแทร็กมาจากจุดศูนย์กลางของดิสก์ ยิ่งแทร็กยามมากจำนวนเซกเตอร์ก็จะมากตาม
ดิสก์ส่วนใหญ่มีเซกเตอร์เสีย แต่การจับคู่จะทำได้โดยใช้เซกเตอร์อื่นในดิสก์แทน
การจัดตารางของดิสก์
เวลาในการค้นหา
เวลาที่แขนของดิสก์เคลื่อนหัวอ่านไปสู่ไซลินเดอร์ที่มีเซกเตอร์ที่ต้องการ
เวลาในการหมุนหัวอ่าน
เวลาในการรอคอยที่เพิ่มขึ้นสำหรับเดสก์ในการหมุนเซกเตอร์ที่ต้องการมาสู่หัวอ่าน
Disk bandwidth คือ จำนวนไบต์ทั้งหมดที่ถูกโอนย้ายมาจากเวลาทั้งหมดตั้งแต่การร้องขอบริการครั้งแรกจนถึงการโอนย้ายครั้งสุดท้ายเสร็จสิ้น
การจัดตารางแบบมาก่อน-ได้ก่อน(FCFS)
ถ้าหัวอ่านเริ่มต้นที่ไซลินเดอร์ที่เท่าไหร่ก็ไล่ตามลำดับการเข้ามาถึงก่อน
การจัดตารางแบบเวลาในการคันหาสั้นสุดได้ก่อน(SSTF)
จะเลือกการร้องขอที่มีเวลาในการค้นหาน้อยที่สุดจากตำแหน่งปัจจุบันของหัวอ่าน เมื่อเวลาในการค้นหสเพิ่มขึ้นด้วยจำนวนของไซลินเดอร์ที่ถุกอ่านโดยหัวอ่าน SSTR จะเลือกการร้องขอที่ใกล้ที่สุดกับตำแหน่งปัจจุบันของหัวอ่าน
การจัดตารางแบบกวาด(SCAN)
ในวิธีแบบวาดแขนของดิสก์เริ่มต้นที่จุดสิ้นสุดจุดหนึ่งของดิสก์ และเคลื่อนไปยังจุดสิ้นสุดอื่น การบริการการร้องขอจะทำได้เมื่อมันมาถึงในแต่ละไซลินเดอร์ จนกระทั่งมาถึงจุดสิ้นสุดอื่นของดิสก์ ที่จุดสิ้นสุดอื่น ทิศทางของการเคลื่อนของหัวอ่านจพถูกย้อนกลับและให้บริการต่อไป หัวอ่านจะกวาดไปข้างหน้าและข้างหลังผ่านดิสก์ไปเรื่อยๆ
การจัดการตารางแบบ LOOK
แขนดิสก์จะไปไกลสุดเพียงแค่การร้องขอสุดท้ายเท่านั้นในแต่ละทิศทางจากนั้นก็จะย้อนกลับไปอรกทางทั้นทีโดยไม่ต้องไปจุดสิ้นสุดของดิสก์
การเลือกวิธีการจัดตารางของดิสก์
วิธี SSTF ดูจะธรรมดาและความเป็นไปได้ตามธรรมชาติ วิธี SCAN และ C-SCAN .ใช้ได้ดีสำหรับระบบที่มีภาระหนักบนดิสก์ เพราะมันจะเกิดปัญหาการ่แช่แข็งได้ยาก
การจัดตารางแบบกวาดเป็นวง(C-SCAN )
การเปลี่ยนแปลงของการกวาดซึ่งถูกออกแบบมาเพื่อจัดการกับเวลารอคอยที่มากกว่า 1 รูปแบบ เหมือนกับแบบวาด แบบกวาดเป็นวงจะเคลื่อนหัวอ่านจากจุดสิ้นสุดจุดหนึ่งของดิสก์ไปสู่อีกจุดหนึ่ง มันจะกลับไปสู่จุดเริ่มต้นของดิสก์ในทันที โดยไม่บริการการร้องขอใดๆในขากลับ
การจัดการดิสก์
หน้าที่สำหรับการจัดการเวลาในการใช้ดิสก์ การฟอร์แมตดิสก์ การจัดการเนื้อที่บนดิสก์ที่เสียหาย การจัดการพื้นที่ว่างบนดิสก์และการดูแลรักษาดิาก์
การจัดระเบียนดิสก์
ระบบปฏิบัติการยังคงต้องการบันทึกโครงสร้างข้อมูลดิสก์ โดยทำงานเป็น 2 ขั้นตอน คือ
ทำการแบ่งส่วน
การจัดระเบียบเชิงตรรกะ
บูตบล็อก
โปรแกรม Bootstrap เป็นโปรแกรมการเริ่มต้นทั้งหมดของระบบ เริ่มจาดซีพียู ตัวควบคุมอุปกรณ์ และหน่วยความจำหลักแล้วจะเริ่มนำระบบปฏิบัติการเข้าสู่ระบบ
โปรแกรม Bootstrap จะถูกเก็บไว้ใน ROM
บล็อกเสีย
ในระบบดิสก์อย่างง่าย เราสามารถจัดการกับบล็อกเสียได้(โดยผู้ใช้สั่งให้ทำ) ถ้าบล็อกเสียในระหว่างการทำงานปกติ โปรแกรมพิเซสต้องถูกสั่งให้ทำงานเพื่อค้นหาบล็อกเสียและล็อดบล็อกเหล่านั้นไว้ไม่ให้ใช้ ข้อมูลที่อยู่ในบล็อกเสียก็จะเสียไปโดยบรรยาย
การจัดการพื้นที่ที่ใช้ในการสับเปลี่ยน
ตำแหน่งของพื้นที่ที่ใช้ในการสับเปลี่ยน
พื้นที่ที่ใช้ในการสับเปลี่ยนสามารถถูกตัดออกจากระบบแฟ้มข้อมูลปกติ หรือยู่ในส่วนของดิสก์ที่แยกออกมา ถ้าการสับเปลี่ยนพื้นที่ทำได้ง่ายกับแฟ้มข้อมูลขนาดใหญ่ภายในระบบแฟ้มข้อมูล
การจัดการพื้นที่ที่ใช้ในการสับเปลี่ยน
พื้นที่จะถูกจัดสรรให้เพื่อเก็บโปรแกรมอย่างเพียงพอ โดยเก็บหน้าของข้อความ หรือตอนของข้อความและตอนของข้อมูลของโพรเซส ก่อนการจัดสรรพื้นที่ต้องการทั้งหมด
การใช้พื้นที่ที่ใช้ในการสับเปลี่ยน
ถูกใช้ได้หลายวิธีโดยหลายระบบปฏิบัติการที่ต่างกัน ขึ้นอยู่กับการใช้อัลกอริทึมในการจัดการหน่วยควมจำ
ความน่าเชื่อถือของดิสก์
ระดับของ RAID
RAID 2
ข้อมูลทั้งหมดจะถูกตัดแบ่งเพื่อจัดเก็ยฮาร์ดดิสก์แต่ละตัว Disk array โดยจะมีฮาร์ดดิสก์ตัวหนึ่งเก็บข้อมูลที่ใช้ตรวจสอบและแก้ไขข้อผิดพลาด
RAID 3
มีลักษณะคล้ายกับ RAID 2 แต่แทนที่จะตัดแบ่งข้อมูลในระดับบิตเหมือน RAID 2 ก็จะตัดเก็บข้อมูลในระดับByte แทนและการตรวจสอบและแก้ไขข้อผิดพลาดของข้อมูล แต่มีปัญหาคอขวด
RAID 1
ประกอบไปด้วยฮาร์ดดิสก์ 2 ตัวที่เก็บข้อมูลเหมือนกันทุกประการ เสมือนการสำรองข้อมูล หากฮาร์ดดิสก์เกิดเสียหาย ระบบยังสามารถดึงข้อมูลจากฮาร์ดดิสก์อรกตัวหนึ่งมาใช้งานได้
RAID 4
มีลักษณะโดยรวมเหมือนกับ RAID 3 ทุกปรการ ยกเว้นเรื่องการตัดแบ่งข้อมูลที่ทำในะดับ Block แทนที่จะเป็น Bit หรือ Byte ซึ่งทำให้การอ่านแบบ Random ทำได้รวดเร็วกว่า แต่ยังมีปัญหาคอขวด
RAID 0
การเอาฮาร์ดดิสก์มากกว่า 1 ตัวมาต่อร่วมกัน RAID 0 มีจุดประสงค์เพื่อเพิ่มความเร็วในการอ่าน/เขียนข้อมูลฮาร์ดดิสก์โดยตรง ไม่เก็บข้อมูลสำรอง
RAID 5
มีการตัดแบ่งข้อมูลในระดับ Block เช่นเดียวกับ RAID 4 แต่จะไม่ทำการแยกฮาร์ดดิสก์ตัวใดตัวหนึ่งเพื่อเก็บ Parity ในการเก็บ Parity ของ RAID 5 นั้นจะทำการกระจาย Parity ไปยังฮาร์ดดิสก์ทุกตัว ช่วยลดปัญหาคอขวด
การนำ RAID มาใช้ร่วมกัน
การรวมกันจะช่วยลดความผิดพลาดที่อาจจะเกิดขึ้นได้ดีกว่าการรวมตัวของ RAID 0+1 ซึ่งการทำงานเช่นนี้สำหรับหนึ่งไดรฟ์ภายในชุดสำรองข้อมูลจะมีการปฏิบัติงานได้ดี
ประโยชน์ของ RAID
จะขึ้นอยู่กับแอพพลิเคชั่นที่ใช้กับระดับของ RAID ด้วย แต่โดยทั่วไปแล้ว RAID จะถูกใช้เพื่อป้องกันความผิดพลาดในการเก็บข้อมูล และเพิ่มระดับการจัดเก็บด้วยที่สำคัญป้องกันการจัดเก็บข้อมูลในกรณีที่ฮาร์ดไดรฟ์เกิดทำงานผิดพลาด
การใช้งานหน่วยเก็บข้อมูลชนิดคงที่
ดิสก์จะทำงานจนได้ผลลัพธ์หนึ่งในสามข้อนี้
ล้มเหลวบางส่วน
ล้มเหลวทั้งหมด
สำเร็จอย่างสมบูรณ์แบบ
บทที่ 9 การจัดการแฟ้มข้อมูล
แนวคิดเกี่ยวกับแฟ้มข้อมูล
แฟ้มข้อมูล คือ ชื่อของสารสนเทศที่สัมพันธ์กัน ซึ่งถูกบันทึกไว้ในหน่วยเก็บข้อมูลสำรอง
แฟ้มข้อมูลถูกกำหนดโครงสร้างตามชนิดของข้อมูล
Source File คือ ลำดับของโปรแกรมย่อย และฟังก์ชั่น
Object File คือ ลำดับของไบต์ ที่จัดเรียงในบล็อคที่ตัวเชื่อมโยงของระบบเข้า
Text File คือ ลำดับของตัวอักษรที่เรียงกันในบรรทัด(หรือหน้า)
Executable File คือ ลำดับของส่วนของรหัสโปรแกรมซึ่งตัว Load โปรแกรมนำเข้ามายังหน่วยความจำและสั่งให้ทำงาน
คุณลักษณะของแฟ้มข้อมูล
ประกอบไปด้วย
ชื่อ
ตัวระบุ
ประเภท
วันเวลาของผู้ใช้
ตำแหน่ง
ขนาด
การป้องกัน
การดำเนินการกับแฟ้มข้อมูล
จะกำหนดแฟ้มข้อมูลให้เหมาะสมได้ต้องพิจารณาตัวดำเนินการทั้งหมดที่อยู่ในแฟ้มข้อมูล
อ่านแฟ้มข้อมูล
ที่เก็บแฟ้มข้อมูลภายในแฟ้ม
การเขียนแฟ้มข้อมูล
การลบแฟ้มข้อมูล
การสร้างแฟ้มข้อมูล
การตัดทอนแฟ้มข้อมูล
มีข้อมูลหลายส่วยที่เกี่ยวข้องกับการเปิดแฟ้มข้อมูล
การนับการเปิดแฟ้มข้อมูล
ตำแหน่งของแฟ้มข้อมูล
ตัวชี้แฟ้มข้อมูล
ตำแหน่งของแฟ้มข้อมูลบนดิสก์
สิทธิ์ในการเข้าใช้
ประเภทของแฟ้มข้อมูล
ต้องพิจารณาว่าระบบปฏิบัติการควรรู้จักและสนับสนุนแฟ้มข้อมูลประเภทไหน ต้องรู้ว่าระบบปฏิบัติการต้องการแฟ้มข้อมูลประเภทไหนที่สามารถทำงานร่วมกับแฟ้มข้อมูลในลักษณะที่เหมาะสมได้
โครงสร้างของแฟ้ม
โครงสร้างของแฟ้มข้อมูลจะต้องตรงกับความหมายของโปรแกรมที่ใช้งานอยู๋
โครงสร้างข้อมูล หมายถึง ลักษณะการจัดแบ่งพิกัดต่างๆ ของข้อมูลสำหรับแต่ละระเบียบในแฟ้มข้อมูลเพื่อให้คอมพิวเตอร์สามารถรับไปประมวลผลได้ ประกอบด้วยส่วนต่างๆ
เขตข้อมูล
หน่วยจองข้อมูลที่เกิดจากการนำอักขระหลายๆตัวมารวมกัน
ระเบียน
หน่วยของข้อมูลที่มีการนำเขตข้อมูลหลายๆเขต ที่มีความสัมพันธ์มารวมกัน
ไบต์
หน่วยของข้อมูลที่นำบิตหลายๆบิตมารวมกัน
แฟ้มข้อมุล
หน่วยของข้อมูลที่มีการนำระเบียนหลายๆระเบียนที่มีความสัมพันธ์กันมารวมกัน
บิต
หน่วยรับข้อมูลที่เล็กที่สุด
ฐานข้อมูล
หน่วยของข้อมูลที่มีการนำแฟ้มข้อมูลหลายๆแฟ้มข้อมูล ที่มีความสัมพันธ์กันมารวมกัน
โครงสร้างของแฟ้มข้อมูลภายใน
ในระบบดิสก์มักมีขนาดของบล็อกที่กำหนดโดยขนาดของเซกเตอร์ การเข้าใช้พื้นที่ในดิสก์ ถูกแบ่งเป็นหน่วยของบล็อก และทุกบล็อกมีขนาดเท่ากัน โดย Physical record จะต้องตรงกับความยาวของ logical record การห่อ(Packing) จำนวนของ logical record ไปสู่ Physical block เป็นวิธีโดยทั่วไปในการแก้ปัญหานี้
การป้องกันการสูญหายของข้อมูล
ชนิดของการเข้าถึงแฟ้มข้อมูล
การป้องกันโดยการควบคุมการเข้าถึงของข้อมูลโดยการกำหนดสิทธิ์ของผู้ใช้ว่ามีประเภทเป็นอะไรซึ่งเราสามารถกำหนดมันได้ โดยเครื่องแม่ข่ายจะมีประเภทในการกำหนดชนิดดังนี้
ดำเนินการเพิ่ม
ลบ
เขียน
รายการ
อ่าน
เพิ่ม
รายการเข้าถึงแฟ้มข้อมูลและกลุ่ม
การกำหนดสิทธิ์นี้จะแบ่งการกำหนดค่าต่างๆออกเป็นสองส่วนหลักๆ
ส่วนของ Aro's
ส่วนของ ACOs
จำแนกสิทธิ์ของผู้ใช้ออกเป็น 3 ประเภท
กลุ่ม
คนอื่นทั้งหมด
เจ้าของ
แนวทางการป้องกันอื่นๆ
ต้องได้รับการอนุญาตให้เข้าถึง
ไม่ตั้งรหัสผ่านแบบเดียวกันกับทุกอย่าง
โครงสร้างของไดเรกทอรี่
การนำไดเรกทอรี่ไปใช้มีวิธีในการดำเนินการดังนี้
ลบแฟ้มข้อมูล
แสดงไดเรกทอรี่
สร้างแฟ้มข้อมูล
เปลี่ยนชื่อแฟ้มข้อมูล
ค้นหาแฟ้มข้อมูล
การข้ามระบบแฟ้มข้อมูล
ไดเรกทอรี่ระดับเดียว
คือแฟ้มข้อมูลทั้งหมดจะถูกเก็บไว้ในไดเรกทอรี่เดียว เป็นโครงสร้างไดเรกทอรี่ที่ง่ายต่อการศึกษาและเข้าใจ
ไดเรกทอรี่สองระดับ
แต่ละผู้ใช้จะมีไดเรอกทอรี่ของตนเอง โดยจะสร้างโครงสร้างจำลองขึ้นมาสำหรับผู้ใช้เพียงคนเดียว เมื่อผู้ใช้เริ่มงานระบบหลักถึงจะทำการค้นหา MFD จะเป็นตัวดัชนีสำหรับผู้ใช้ และแต่ละจุดจะเป็นที่ไปยังผู้ใช้แต่ละคน
การระบุชื่อแฟ้มข้อมูลไดเรกทอรี่สองระดับ เราต้องให้ทั้งชื่อของผู้ใช้และชื่อแฟ้มข้อมุลไดเรกทอรี่สองระดับสามารถมองเป็นรากต้อนไม้ ของต้นไม้คือ MFD ทายาทโดยตรงคือ UFD ทายาท UFD คือแฟ้มข้อมูลของตัวมันเอง แฟ้มข้อมูล คือ ใบไม้ ชื่อของผู้ใช้และชื่อของแฟ้มข้อมูลกำหนดเส้นทาง ในต้นไม้จากราก(MFD) สู๋ใบ(แฟ้มที่ต้องการ) ดังนั้นชื่อของผู้ใช้และชื่อไฟล์กำหนดชื่อของเส้นทาง แฟ้มข้อมูลทุกแฟ้มในระบบมีชื่อของเส้นทาง เพื่อระบุชื่อแฟ้มข้อมูลที่มีลักษณะเฉพาะ
ไดเรกทอรี่ที่มีโครงสร้างแบบต้นไม้
วิธีถึงการอ้างชื่อแฟ้มข้อมูล
การอ้างชื่อแฟ้มข้อมูลแบบสัมบูรณ์
Windows หรือ MS-DOS
\user\lib\readme.doc
UNIX หรือ LINUX
/user/lib/readme.doc
การอ้างชื่อแบบสัมพันธ์
ระบบปฏิบัติการ Windows หรือ MS-DOS
\lib\readme.doc
ระบบปฏิบัติการ UNIX หรือ LINUX
/lib/readme.doc
ไดเรกทอรี่กราฟแบบไม่เป็นวงจร
การเปลี่ยนแปลงที่ทำโดยผู้ใช้คนหนึ่งควรจะทำให้คนอื่นเห็นความเปลี่ยนแปลงนี้ได้ในมันที แฟ้มข้อมูลใหม่ที่ถูกสร้างโดยผู้ใช้คนหนึ่ง จะต้องปรากฎในไดเรกทอรี่ย่อยที่ใช้ร่วมกันทันทีโดยอัตโนมัติ
ข้อห้ามของการใช้แฟ้มข้อมูลหรือไดเรกทอรี่ร่วมกัน โครงสร้างแบบต้นไม้ห้ามให้มีการใช้แฟ้มข้อมูลหรือไดเรกทอรี่ร่วมกัน กราฟไม่เป็นวงจร อนุญาตให้มีการใช้ไดเรกทอรี่และแฟ้มข้อมูลร่วมกันได้
ไดเรกทอรี่แบบกราฟโดยทั่วไป
ปัญหา
มันไม่ใช่โครงสร้างที่สมบูรณ์แบบ
ความได้เปรียบ
ความสัมพันธ์ที่มีความเรียบง่ายของอัลกอริทึมที่ท่องไปในกราฟ
วิธีการเข้าถึงแฟ้มข้มมูล
วิธีเข้าถึงโดยลำดับ
เป็นเทคนิกที่ใช้ในการเก็บข้อมูลอย่างหนึ่ง เพื่อสามารถเรียกมาใช้ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ใช้ในโปรแกรมประเภทคลังข้อมูล การเข้าถึงข้อมุูลหรือสื่อบางชนิด หากข้อมูลถูกเก็บอยู่ตอนปลายกว่าจะเข้าถึงข้อมูลย่อมเสียวเวลานาน
การเข้าถึงโดยตรง
การเข้าถึงข้อมูลโดยใช้เวลาในการค้นหาข้อมูลได้เร็วเท่ากันหมด ไม่ว่าข้อมูลจะเก็บอยู่ที่ส่วนใดของสื่อที่ใช้บันทึก หัวอ่านก็จะเจาะจงตรงลงไปอ่านได้เลย
วิธีการเข้าถึงอื่นๆ
ตัวชี้ของแฟ้มข้อมูลนี้เหมือนกับหน้าดัชนีที่อยู่ท้ายเล่นของหนังสือ ประกอบไปด้วยตัวชี้ตำแหน่งในหลายๆส่วน เอาไว้สำหรับค้นหาข้อมูลในแฟ้มข้อมูล
ในการค้นหาครั้งแรกใช้ดัชนีและใช้ตัวชี้ในการเข้าถึงแฟ้มข้อมูล และค้นหาข้อมูลที่เราต้องการวิธีเสริมนี้เกี่ยวข้องกับการสร้างดัชนีให้แฟ้มข้อมูล