os - file system

Question 1

לכל קובץ ישנם המאפיינים הבאים (במערכת UNIX)

Answer 1

הרשאות הקובץ (protection)- אופן הגישה לקובץ וזהות בעלי הרשאות הגישה. מוגדים שלושה אופנים של גישה: לקריאה, לכתיבה ולביצוע (RWX). זהות בעלי הרשאות הגישה מתוארת באמצעות הסיווג של מערכת ההפעלה ל-3 קטגוריות: 
1. בעל הקובץ בלבד. 2. המשתמשים הנמנים עם הקבוצה שאליה שייך בעל הקובץ. 3. שאר משתמשי המערכת. לכל אחת משלוש הקטגוריות מוגדר אופן גישה לקובץ.

בעל הקובץ (owner) וקבוצת בעלי הקובץ (group).

זמן הגישה האחרונה לקובץ (last access time) וזמן העדכון האחרון שלו (last modification time).

גודל הקובץ (file size).

מספר ההצבעות לקובץ (number of links)- כמות הספריות/התהליכים המשתמשים בקובץ. קישור קובץ אחד לכמה מקורות נקרא קישור מכונה (hard link), כך שכל יצירת קישור כזה מגדילה את המונה של מספר ההצבעות. הבלוק אינו ישוחרר עד אשר המונה יגיע ל-0. קישור סימבולי (symbolic link) הוא סוג של קובץ המשמש הפנייה לקובץ אחר. בשיטה זו המונה אינו גדל, ואין צורך שהקובץ יהיה קיים בזמן ההצבעה עליו.

מספר ה-i-node- האינדקס של הטבלה המכילה אינפורמציה על הבלוקים המרכיבים את הקובץ.

Question 2

במערכת קבצים מאורגנת במבנה היררכי של ספריות, ניתן להתייחס לקובץ באחד משני אופנים

Answer 2

תיב מלא (absolute path): נתיב מלא המציין את המסלול משורת
העץ אל הקובץ.

מסלול יחסי (relative path): נתיב מלא המציין את המסלול לקובץ החל מספריית העבודה הנוכחית (הספרייה שבה נמצאים התהליך או המשתמש ברגע הפנייה לקובץ).


Question 3

מה הן מחיצות partitions

Answer 3

מחיצות (partitions) מהוות חלוקה של הדיסק למספר דיסקים מדומים

Question 4

מרכיבי המחיצה במערכת UNIX

Answer 4

בלוק אתחול (boot block).
סופר בלוק (super block): מכיל אינפורמציה על מערכת הקבצים השוכנת במחיצה. עבודה מול מערכת קבצים מצריכה שהסופר בלוק יהיה טעון בזיכרון הראשי כיוון שבו נמצא המידע על ארגון מערכת הקבצים הממוקמת במחיצה.

בלוקים של דיסק המכילים מבני נתונים המשמשים לניהול שטחים פנויים במחיצה.

בלוקים של דיסקים המכילים טבלאות i-node.

בלוקים של ספריית השורש: הם מכילים רשומות המציינות את הקבצים ואת הספריות שספריית השורש מכילה.

Question 5

4 שיטות ליישום קבצים (הקצאת תוכן הקובץ לבלוקים בדיסק)

Answer 5

הקצאה רצופה

שיטת ה-linked list

File Allocation Table (FAT)

I-node

Question 6

הקצאה רצופה בדיסק

Answer 6

מניחים את הקבצים אחד אחרי השני באופן רציף בזיכרון ההתקן. יתרונות: מימוש פשוט, הקובץ נמצא ברצף בזיכרון וגודלו ידוע מראש. חסרונות: ריסוק חיצוני בעת מחיקת הקובץ או הקטנתו, אין אפשרות להגדלת הקובץ.

Question 7

linked list הקצאת בלוקים בדיסק

Answer 7

בתחילת בלוק יש מצביע לבלוק הבא של הקובץ. יתרונות: לא דורש רציפות ולכן לא ייווצר ריסוק חיצוני. חסרונות: זמן חיפוש בקובץ ארוך מאוד, כיוון שיש לעבור על כל הקובץ כדי להגיע לחלק מסוים בו.

Question 8

File Allocation Table (FAT)

Answer 8

מחזיקים ב-RAM טבלה, שבכל תא בה יש מצביע לבלוק ואת המיקום של הבלוק הבא של הקובץ. הגישה מהירה יותר כיוון שה-FAT נמצאת ב-RAM וכי לא צריך לעבור על כל הקובץ אלא רק על המצביעים כדי להגיע לבלוק מסוים. יתרונות: נשמר ב-RAM ולכן הגישה היא מהירה. חסרונות: תופס הרבה מקום ב-RAM כיוון שגודל ה-FAT תלוי בגודל הדיסק ולא בגודל ה-RAM. בשיטה זו משתמשים במדריכים שהם אוסף רשומות שמכילות את כל המידע הרלוונטי.

Question 9

I-node

Answer 9

הו מבנה נתונים שמכיל את תכונות הקובץ (עבור כל קובץ בפני עצמו), את המצביעים לבלוקים שמכילים את תוכן הקובץ ואינפורמציה על הקובץ ועל הקצאת הבלוקים של הדיסק לקובץ. טבלת i-node מכילה שדות direct המכילים ישירות את קובץ הבלוק, שדה indirect המכיל כתובת של לוק פנימי של מערכת הקבצים במשמש לאחסון הכתובות של בלוקים נוספים אל הקובץ. שדה double-indirect המכיל כתובת של שני בלוקים מסוג indirect. שדה triple-indirect המכיל שני בלוקים מסוג double-indirect. חסרון: גישה לקבצים גדולים דורשת כמות גדולה של פניות לדיסק, מכיוון שצריך להביא לזיכרון בלוקים פנימיים שמכילים כתובות של בלוקים אחרים. כדי לחסוך בכמות הגישות לדיסק, משתמשים גם בהטמנה. בשיטה זו משתמשים במדריכים שכל רשומה שלהם מפנה ל-i-node.

Question 10

שטח הדיסק מחולק לבלוקים - שיקולים בגדול הבלוק

Answer 10

ככל שהבלוקים גדלים, כך גדל קצב העברת הנתונים, אך עלולים לגרום לריסוק פנימי גדול יותר.

Question 11

ניהול בלוקים פנויים

Answer 11

ניתן לנהל בלוקים פנויים באמצעות מפת סיביות, או באמצעות רשימה מקושרת של בלוקים המכילים את רשימת הבלוקים הפנויים

Question 12

עקביות מערכת הקבצים: במערכת קבצים עקבית, בלוק יכול להיות או פנוי או תפוס, אך לא שניהם. ניתן לדעת האם בלוק הוא פנוי או לא על ידי שיטות הממפות בלוקים פנויים

נמנה את המצבים שבהם קיים חוסר עקביות של מערכת קבצים טיפוסית במערכת UNIX

Answer 12

בלוק המסומן כלא תפוס ולא פנוי. כנראה שלא סומן במפת הסיביות או ברשימה המקושרת ויש להוסיפו לשם כדי לפתור את הבעיה.

בלוק המסומן פעמיים כפנוי. נשים לב שבאג זה לא יכול לקרות במפת סיביות. לאחר שבלוק נתפס פעם אחת, הוא עדיין מסומן כפנוי ברשימה. הקבצים שמשתמשים בבלוק זה משבשים אחד את השני. בלוק המסומן פעמיים כתפוס ובלוק שהוא גם חופשי וגם מוקצה הם אותו מקרה בווריאציה אחרת של המקרה הזה.

Question 13

ישנן שתי צורות מימוש של זיכרון המטמון לבלוקים

Answer 13

-Write-Through Cache: מימוש שבו כל בלוק ששונה בזיכרון נכתב מיד אל הדיסק.
-Not-Write-Through Cache: מימוש שבו הבלוקים לא נשמרים בדיסק מיד אחרי השינוי, אלא רק באחד המקרים הבאים: כאשר בלוק מפונה מזיכרון המטמון, כאשר המשתמש מבקש זאת במפורש או כאשר תהליך מיוחד הפועל ברקע כל פרק זמן שומר את הבלוקים ששונו בזיכרון המטמון.


Question 14

גיבוי ברמה הפיזית של הדיסק (dump physical

Answer 14

הגיבוי ברמה הפיזית עובר על הבלוקים של הדיסק ומבצע גיבוי של הנתונים שהשתנו
ללא כל התייחסות למבנה של הנתונים, כלומר ההתייחסות היא לרצף בתים גולמי

Question 15

מערכת קבצים בצורת יומן )log-structured(

Answer 15

ניתן להתמודד עם הבעיה על ידי ביצוע של עדכונים בצורת יומן ולא לפי ההתייחסות לנתוני המקור שאליהם מתייחסים העדכונים. במקרה זה, מערכת הקבצים פשוט רושמת את כל העדכונים בצורה של זרם לדיסק. ברקע רץ תהליך שקורא את log השינויים שנוצר ומבצע עדכונים של הנתונים. חלק זה של היומן נמחק לאחר ביצוע העדכון של הנתונים הרלוונטיים וכך מתבצע פינוי של מקום לרישום של עדכונים חדשים
הממשיכים להגיע.

Question 16

i-node formula max size
b - block size
d - direct addresses
n - number of an indirect block reference

Answer 16

b(d+n+n^2+n^3)

Question 17

הלן תוצאות הבדיקה של עקביות מערכת הקבצים:
block number 2 is in not used and not free
block number 10 is in used and is free

מה אפשר להסיק מן הנתונים האלה?

Answer 17

בלוק מס’ 2 חסר. כדי להחזיר את מערכת הקבצים למצב עקבי, יש להוסיפו
לרשימת הבלוקים הפנויים.

בלוק מס’ 10 הוא בלוק חופשי ומוקצה. כדי להחזיר את מערכת הקבצים למצב עקבי, יש להוציא את הבלוק מרשימת הבלוקים הפנויים.

Question 18

i-node file size

data size - M
address size - X
i-node number of direct addresses - d
page size - S

Answer 18

1) A = M - d * S, left after direct save
2) B = A - S^2/X
3) C = B - S^3/X
3) D = C - S^4/X