Embed Size (px)
DESCRIPTION
My Presentation about File System
Citation preview
1LOGO
File SystemEXT 4
File SystemEXT 4
Light Team, November 2011
LOGO
Light Team, August 2011
2
Người Thực HiệnNgười Thực Hiện
Vũ Anh – CNTT1 - 200901611
2 Bùi Việt Bách – CNTT1 - 20093373
LOGO
3
Hệ thống tập tin
Hệ thống tập tin Linux
Họ hệ thống tập tin EXT
NộiDungNội
Dung
Light Team, August 2011
Hệ thống tập tin EXT4
LOGO
Light Team, August 2011
4
HỆ THỐNG TẬP TIN
LOGO
Light Team, August 2011
5
Hệ thống tập tinHệ thống tập tin
Nêu vấn đề: Tại sao cần có hệ thống tập tin Chức năng cơ bản của hệ thống tập tin Đặc điểm của hệ thống tập tin
LOGO
Light Team, August 2011
6
Tại sao cần có hệ thống tập tinTại sao cần có hệ thống tập tin
Khi thực hiện chương trình, cần dữ liệu. Tuy nhiên, ta lấy dữ liệu lưu các kết quả ở đâu
-> Ta cần TẬP TIN
Khi có rất nhiều TẬP TIN ???Vấn đề đa người dùng, khi nhiều người cùng
truy nhập một TẬP TIN -> đảm bảo tính toàn vẹn ???
Ta cần có HỆ THỐNG TẬP TIN
LOGO
Light Team, August 2011
7
Chức năng cơ bản của hệ thống tập tinChức năng cơ bản của hệ thống tập tin
Lưu trữ Truy nhập và cập nhật Quản lý không gian vùng nhớ Tương thích với các thiết bị khác nhau Điều khiển truy nhập, phân quyền người dùng Chế độ đa người dùng
LOGO
Light Team, August 2011
8
Các yếu tố của hệ thống tập tinCác yếu tố của hệ thống tập tin
Quản lý vùng nhớ Tên tập tin Thư mục Metadata Các tiện ích Hạn chế và cho phép truy nhập Tính toàn vẹn Thông tin người dùng API Cơ chế đa hệ thống tập tin Các giới hạn hệ thống
LOGO
Light Team, August 2011
9
HỆ THỐNG TẬP TIN VÀ HỆ ĐIỀU HÀNH CÓ MỐI LIÊN QUAN CHẶT CHẼ
LOGO
Light Team, August 2011
10
HỆ THỐNG TẬP TIN – HỆ ĐIỀU HÀNHHỆ THỐNG TẬP TIN – HỆ ĐIỀU HÀNH
Hệ thống tập tin Kiến trúc sư Năm Hệ điều hành cơ bảnext Rémy Card 1992 Linux
ext2 Rémy Card 1993 Linux, Hurdext3 Stephen Tweedie 1999 Linuxext4 various 2006 LinuxLTFS IBM 2010 Linux, Mac OS X, planned Microsoft Windows,HFS Apple Computer 1985 Mac OSMFS Apple Computer 1984 Mac OS
HFS Plus Apple Computer 1998 Mac OS 8.1FAT16 Microsoft 1987 MS-DOS 3.31
Melio FS Sanbolic 2001 WindowsFAT32 Microsoft 1996 Windows 95b[3]
exFAT Microsoft 2006, 2009Windows CE 6.0, Windows XP SP3, Windows Vista SP1
NTFS Version 1.0Microsoft, Tom Miller, Gary Kimura
1993 Windows NT 3.1
NTFS Version 6.0 Microsoft 2006 Windows VistaNTFS Version 5.1 Microsoft 2001 Windows XP
PolyServe File System (PSFS)
PolyServe 1998 Windows, Linux
LOGO
Light Team, August 2011
11
HỆ THỐNG TẬP TIN MẶC ĐINH CHO CÁC HỆ ĐIỀU HÀNHHỆ THỐNG TẬP TIN MẶC ĐINH CHO CÁC HỆ ĐIỀU HÀNH
Release year Operating system File system
1980 MS-DOS FAT 12[1]
1982 Commodore 64 / 1541 Commodore DOS (CBM DOS)
1984 Mac OS Macintosh File System (MFS)
1985 Mac OS Hierarchical File System (HFS)
1985 Windows 1.0 FAT 16
1987 MS-DOS > v3.3 FAT 16[3]
1987 Windows 2.0 / 2.1x FAT 16
1990 Windows 3.0 / 3.1x FAT 16[4]
1992 Linux ext / ext2 / ext3 / ext4
1994 Windows NT 3.5 NTFS[4]
1995 Windows 95 FAT 16[4] and VFAT[4]
1996 Windows NT 4.0 NTFS[4]
1998 Windows 98 FAT 32[4]
2000 Windows Me FAT 32
2000 Windows 2000 NTFS[4]
2001 Windows XP NTFS[4] but FAT 32 is also common
2003 Windows Server 2003 NTFS[6]
2006 Windows Vista NTFS[6]
2008 Windows Server 2008 NTFS[6]
2009 Windows 7 NTFS[6]
LOGO
Light Team, August 2011
12
HỆ THỐNG TẬP TIN LINUX
LOGO
Light Team, August 2011
13
CÁC KHÁI NIỆMCÁC KHÁI NIỆM
Tập tin
LOGO
Light Team, August 2011
14
CÁC KHÁI NIỆMCÁC KHÁI NIỆM
Tập tin
• Độ dài tối đa là 255• Chấp nhận các kí tự đặc biệt• Không có khái niệm phần mở rộng của tên tập tin (kí tự '.'
trong tên tệp được đối xử như mọi kí tự khác• Các kiểu tập tin: (-) tập thông thường, (d) thư mục, (b) block,
(c) ký tự, (l) link, (S) socket, (p) đường ống
LOGO
Light Team, August 2011
15
CÁC KHÁI NIỆMCÁC KHÁI NIỆM
Tập tin Inode
LOGO
Light Team, August 2011
16
CÁC KHÁI NIỆMCÁC KHÁI NIỆM
Tập tin Inode
• Inode là một cấu trúc dữ liệu trong hệ thống tập tin kiểu Unix như UFS
• Một inode chứ tất cả các thông tin về một tập tin, thư mục hoặc là một đối tượng của hệ thống tập tin, trừ dữ liệu và tên của nó
LOGO
Light Team, August 2011
17
CÁC KHÁI NIỆMCÁC KHÁI NIỆM
Tập tin Inode
LOGO
Light Team, August 2011
18
CÁC KHÁI NIỆMCÁC KHÁI NIỆM
Tập tin Inode Thư mục
• Thư mục được coi như là một tập tin đặc biệt. Thực chất, một thư mục là một tập tin chứa một danh sách, mà mỗi phần tử của danh sách này chứa inode và tên tập tin tương ứng
LOGO
Light Team, August 2011
19
CÁC KHÁI NIỆMCÁC KHÁI NIỆM
Tập tin Inode Thư mục
LOGO
Light Team, August 2011
20
CÁC KHÁI NIỆMCÁC KHÁI NIỆM
Tập tin Inode Thư mục
• Thư mục được coi như là một tập tin đặc biệt. Thực chất, một thư mục là một tập tin chứa một danh sách, mà mỗi phần tử của danh sách này chứa inode và tên tập tin tương ứng
• Cấu trúc hệ thống tin tập tin là một cây phân cấp gồm thư mục và các tập tin trong đó, các tập tin là các lá
LOGO
Light Team, August 2011
21
CÁC KHÁI NIỆMCÁC KHÁI NIỆM
Tập tin Inode Thư mục
LOGO
Light Team, August 2011
22
CÁC KHÁI NIỆMCÁC KHÁI NIỆM
Tập tin Inode Thư mục
• Thư mục được coi như là một tập tin đặc biệt. Thực chất, một thư mục là một tập tin chứa một danh sách, mà mỗi phần tử của danh sách này chứa inode và tên tập tin tương ứng
• Cấu trúc hệ thống tin tập tin là một cây phân cấp gồm thư mục và các tập tin trong đó, các tập tin là các lá
• Các thư mục thông dụng trong hệ thống tập tin linux/bin, /boot, /etc, /dev, /home, /lib, /usr, /var, /proc
LOGO
Light Team, August 2011
23
CÁC KHÁI NIỆMCÁC KHÁI NIỆM
Tập tin Inode Thư mục Link
• Liên kết (link - l) là một ánh xạ giữa tên và inode• Liên kết vật lý và liên kết biểu tượng
LOGO
Light Team, August 2011
24
HỌ HỆ THỐNG TẬP TIN EXT
LOGO
Light Team, August 2011
25
Lịch sửLịch sử
EX
TR
émy C
ard
EX
T 2R
émy C
ard
EX
T 3S
tephen Tweedie
EX
T 4various
1992 1993 1999 2006
LOGO
Light Team, August 2011
26
Giới hạn hệ thốngGiới hạn hệ thống
File system Maximum filename lengthAllowable
characters in directory entries
Maximum pathname length
Maximum file size
Maximum volume size[6]
ext2 255 bytesAny byte except NUL and /
No limit defined 2 TiB 32 TiB
ext3 255 bytesAny byte except NUL and /
No limit defined 2 TiB 32 TiB
ext4 256 bytesAny byte except NUL and /
No limit defined 16 TiB 1 EiB
LOGOMetadataMetadata
27
File system
Stores file owner
POSIX file permissio
ns
Creation timestamp
s
Last access/
read timestamp
s
Last content
modification
timestamps
Disk copy created
Last metadata change
timestamps
Last archive
timestamps
Access control lists
Security/MAClabels
Extended attributes
/Alternate data streams/ forks
Checksum/ECC
ext2 Yes Yes No Yes YesUnknow
nYes No
Yes[54]
Yes[54]
Yes No
ext3 Yes Yes No Yes Yes No Yes NoYes[54]
Yes[54]
Yes No
ext4 Yes Yes Yes Yes YesUnknow
nYes No
Yes[54]
Yes[54]
YesPartial
[55]
Light Team, August 2011
LOGOTính năngTính năng
28
File system
Stores file owner
POSIX file permissio
ns
Creation timestamp
s
Last access/
read timestamp
s
Last content
modification
timestamps
Disk copy created
Last metadata change
timestamps
Last archive
timestamps
Access control lists
Security/MAClabels
Extended attributes
/Alternate data streams/ forks
Checksum/ECC
ext2 Yes Yes No Yes YesUnknow
nYes No
Yes[54]
Yes[54]
Yes No
ext3 Yes Yes No Yes Yes No Yes NoYes[54]
Yes[54]
Yes No
ext4 Yes Yes Yes Yes YesUnknow
nYes No
Yes[54]
Yes[54]
YesParti
al[55]
Light Team, August 2011
LOGOMetadataMetadata
29
Light Team, August 2011
File system
Hard links
Symbolic links
Block journaling
Metadata-only journaling
Case-sensitive
Case-preserving
File Change Log
Snapshot
XIP Encryption
COW integrated LVM
Data deduplication
Volumes are
resizeable
ext2 Yes Yes No No Yes Yes No No Yes[93] No No No No Online[94]
ext3 Yes Yes Yes[95] Yes Yes Yes No No Yes No No No No Online[94]
ext4 Yes Yes Yes[95] Yes Yes Yes No No Yes No No No No Online[94]
LOGO
Light Team, August 2011
30
HỆ THỐNG TẬP TINEXT 4
LOGO
Light Team, August 2011
31
Thông tin chungThông tin chung
Người phát triển: Mingming Cao, Andreas Dilger, Alex Zhuravlev (Tomas), Dave Kleikamp, Theodore Ts'o, Eric Sandeen, Sam Naghshineh, others
Tên đầy đủ: ext4 = Fourth extended file system
-> Hệ thống tập tin mở rộng thế hệ thứ tư Giới thiệu
Ổn định: 21, tháng 10, 2008Chưa ổn định: 10, tháng 10, 2006
LOGO
Light Team, August 2011
32
Giới hạn hệ thốngGiới hạn hệ thống
Kích thước tập tin tối đa 16 TiB
Số tập tin tối đa 4000 tỷ
Độ dài tập tin tối đa 256 byte (ký tự)
Dung lượng tối đa 1 Eib = Gb
Các ký tự trong tên tập tin Tất cả trừ ký tự NULL (‘\0’) và ‘/’
LOGO
Light Team, August 2011
33
Các đặc điểm đáng chú ýCác đặc điểm đáng chú ý
Large file systemThe ext4 filesystem can support volumes with sizes up to 1 exbibyte (EiB) and files with sizes up to 16 tebibytes (TiB).[9] As of July 2011, e2fsprogs can only handle a filesystem of 16 TiB, but support for larger filesystems was under development. [10]
Kích thước lớnExt4 có thể tương thích với hệ thống có dung lượng lên tới 1 EiB (= TB !) và kích thước tập tin có thể lên tới 16 TB
ext2 ext3 ext4
Kích thước tập tin
ext2 ext3 ext4
Dung lượng
32 TB 32 TB
1 EB
2 TB 2 TB
16 TB
LOGO
Light Team, August 2011
34
Các đặc điểm đáng chú ýCác đặc điểm đáng chú ý
Large file systemThe ext4 filesystem can support volumes with sizes up to 1 exbibyte (EiB) and files with sizes up to 16 tebibytes (TiB).[9] As of July 2011, e2fsprogs can only handle a filesystem of 16 TiB, but support for larger filesystems was under development. [10]
Extends• Extends thay thế cho phương pháp block mapping truyền thống sử dụng ở
hệ thống tập tin ext2 và 3• Một extent là một vùng liên tiếp các block vật lý, kiểu tổ chức này tăng hiệu
suất làm việc với các tập tin lớn và giảm phân mảnh ổ cứng• Một extend đơn trong ext4 có thể ánh xạ tới 128 MB liên tiếp.• Có thể có 4 extend trong một inode
* Kích thước lớn
LOGO
Light Team, August 2011
35
Các đặc điểm đáng chú ýCác đặc điểm đáng chú ý
Large file systemThe ext4 filesystem can support volumes with sizes up to 1 exbibyte (EiB) and files with sizes up to 16 tebibytes (TiB).[9] As of July 2011, e2fsprogs can only handle a filesystem of 16 TiB, but support for larger filesystems was under development. [10]
Extends
* Kích thước lớn
Hiệu suất đối với tập tin lớn
Ext31 Ext41 Improvement
Tạo 8 tập tin, mỗi tập tin kích thước 1 GB
Thời gian 155.9 s 145.1 s 6.9 %
Tốc độ ghi 55.4 MB/s 59.3 MB/s 7.0 %
Xóa 8 tập tin, mỗi tập tin kích thước 1 GB
Thời gian 11.87 s 0.33 s 97.2 %
Thực hiện 10000 thao tác đọc và ghi ngẫu nhiên trong tập tin 8GB
Thao tác/s 80.0 88.7 10.9 %
Nguồn: http://www.h-online.com/open/features/Big-files-746977.html
LOGO
Light Team, August 2011
36
Các đặc điểm đáng chú ýCác đặc điểm đáng chú ý
Large file systemThe ext4 filesystem can support volumes with sizes up to 1 exbibyte (EiB) and files with sizes up to 16 tebibytes (TiB).[9] As of July 2011, e2fsprogs can only handle a filesystem of 16 TiB, but support for larger filesystems was under development. [10]
Tương thích với các phiên bản trướcExt 4 tương thích với ext3 và ext2Ext2/3 <-> Ext4
* Kích thước lớn * Extends * Tương thích
LOGO
Light Team, August 2011
37
Các đặc điểm đáng chú ýCác đặc điểm đáng chú ý
Large file systemThe ext4 filesystem can support volumes with sizes up to 1 exbibyte (EiB) and files with sizes up to 16 tebibytes (TiB).[9] As of July 2011, e2fsprogs can only handle a filesystem of 16 TiB, but support for larger filesystems was under development. [10]
Trì hoãn việc cấp phátExt4 sử dụng công nghệ hiệu năng hệ thống tập tin gọi là allocate-on-flush. Nó bao gồm trì hoãn việc cấp phát khối cho đến khi các dữ liệu sẽ được ghi vào đĩa, không giống như một số hệ thống tập tin khác, mà có thể phân bổ các khối cần thiết trước khi bước. Điều này cải thiện hiệu suất và làm giảm sự phân mảnh bằng cách cải thiện các quyết định cấp phát khối dựa vào kích thước tập tin thực tế .
* Kích thước lớn * Extends * Tương thích
LOGO
Light Team, August 2011
38
Các đặc điểm đáng chú ýCác đặc điểm đáng chú ý
Large file systemThe ext4 filesystem can support volumes with sizes up to 1 exbibyte (EiB) and files with sizes up to 16 tebibytes (TiB).[9] As of July 2011, e2fsprogs can only handle a filesystem of 16 TiB, but support for larger filesystems was under development. [10]
Phá vỡ 32000 giới hạn thư mục conTrong ext3 , số lượng các thư mục con là một thư mục có thể chứa được giới hạn đến 32.000. Giới hạn này đã được nâng lên đến 64.000 trong ext4, và với tính năng "dir_nlink", nó có thể đi xa hơn điều này (mặc dù nó sẽ tăng tính liên kết phụ huynh). Cho phép tiếp tục thực hiện cho khả năng của các thư mục lớn hơn nhiều, chỉ số htree (một phiên bản chuyên ngành của một cây-B ) được bật theo mặc định trong ext4. Tính năng này được thực hiện trong Linux kernel 2.6.23. Htree cũng có sẵn trong ext3 khi dir_index tính năng được kích hoạt.
* Kích thước lớn * Extends * Tương thích
LOGO
Light Team, August 2011
39
Các đặc điểm đáng chú ýCác đặc điểm đáng chú ý
Large file systemThe ext4 filesystem can support volumes with sizes up to 1 exbibyte (EiB) and files with sizes up to 16 tebibytes (TiB).[9] As of July 2011, e2fsprogs can only handle a filesystem of 16 TiB, but support for larger filesystems was under development. [10]
Tạp chí checksummingExt4 sử dụng tỏng kiểm tra trên tạp chí để cải thiện độ tin cậy, kể từ khi tạp chí là một trong các tập tin được sử dụng nhiều nhất của đĩa. Tính năng này có một lợi ích bên, nó một cách an toàn có thể tránh được một đĩa I / O chờ đợi trong quá trình ghi nhật ký, cải thiện hiệu suất hơi. Kỹ thuật của tạp chí checksumming được lấy cảm hứng từ một bài báo nghiên cứu từ Đại học Wisconsin có tiêu đề hệ thống tập tin bằng sắt (đặc biệt, phần 6, được gọi là "giao dịch tổng kiểm tra") với những thay đổi trong việc thực hiện các giao dịch hợp chất được thực hiện bởi hệ thống tập tin bằng sắt (ban đầu được đề xuất bởi Sam Naghshineh trong hội nghị thượng đỉnh RedHat). [11]
* Kích thước lớn * Extends * Tương thích
LOGO
Light Team, August 2011
40
Các đặc điểm đáng chú ýCác đặc điểm đáng chú ý
Large file systemThe ext4 filesystem can support volumes with sizes up to 1 exbibyte (EiB) and files with sizes up to 16 tebibytes (TiB).[9] As of July 2011, e2fsprogs can only handle a filesystem of 16 TiB, but support for larger filesystems was under development. [10]
Hệ thống tập tin nhanh hơn kiểm traTrong ext4, nhóm khối chưa được phân bổ và các phần của bảng inode được đánh dấu như vậy. Điều này cho phép e2fsck để bỏ qua hoàn toàn vào kiểm tra và làm giảm đáng kể thời gian cần để kiểm tra một hệ thống tập tin của ext4 kích thước được xây dựng để hỗ trợ . Tính năng này được thực hiện trong phiên bản 2.6.24 của hạt nhân Linux.
* Kích thước lớn * Extends * Tương thích
LOGO
Light Team, August 2011
41
Các đặc điểm đáng chú ýCác đặc điểm đáng chú ý
Large file systemThe ext4 filesystem can support volumes with sizes up to 1 exbibyte (EiB) and files with sizes up to 16 tebibytes (TiB).[9] As of July 2011, e2fsprogs can only handle a filesystem of 16 TiB, but support for larger filesystems was under development. [10]
Multiblock cấp phátKhi một tập tin đang được nối vào, ext3 gọi là khối cấp phát một lần cho mỗi khối cá nhân, với nhiều nhà văn đồng thời, các tập tin có thể dễ dàng bị phân mảnh trên đĩa. Với phân bổ chậm, tuy nhiên, ext4 bộ đệm lên một số lượng lớn dữ liệu, và sau đó phân bổ một nhóm của các khối trong đợt một.Điều này có nghĩa là cấp phát có thông tin thêm về những gì đang được viết và có thể làm cho sự lựa chọn tốt hơn cho việc cấp phát các tập tin liên tục kế nhau trên đĩa. Cấp phát multiblock được sử dụng khi phân bổ chậm được kích hoạt cho một hệ thống tập tin, hoặc khi các tập tin được mở ra trong O_DIRECT chế độ. Tính năng này không ảnh hưởng đến các định dạng đĩa.
* Kích thước lớn * Extends * Tương thích
LOGO
Light Team, August 2011
42
Các đặc điểm đáng chú ýCác đặc điểm đáng chú ý
Large file systemThe ext4 filesystem can support volumes with sizes up to 1 exbibyte (EiB) and files with sizes up to 16 tebibytes (TiB).[9] As of July 2011, e2fsprogs can only handle a filesystem of 16 TiB, but support for larger filesystems was under development. [10]
Cải thiện timestampsKhi máy tính trở nên nhanh hơn nói chung và là Linux sẽ trở thành sử dụng nhiều hơn cho các ứng dụng quan trọng, các chi tiết của các timestamps thứ hai trở nên không đủ. Để giải quyết vấn đề này, ext4 cung cấp timespamps đo bằng nano giây. Ngoài ra, 2 bit của trường dấu thời gian mở rộng được thêm vào các bit quan trọng nhất của lĩnh vực giây của timestamps để trì hoãn vấn đề năm 2038 cho một năm 204 thêm.Ext4 cũng cho biết thêm hỗ trợ cho timestamps ngày tạo ra. Nhưng, như Theodore Ts’o chỉ ra, trong khi nó rất dễ dàng để thêm một lĩnh vực tạo cập nhật thêm trong inode (do đó về mặt kỹ thuật cho phép hỗ trợ cho ngày tạo ra timestamps trong ext4), đó là khó khăn hơn để chỉnh sửa hoặc thêm hệ thống cần thiết cuộc gọi , như chỉ số() (mà có lẽ sẽ yêu cầu một phiên bản mới), và các thư viện khác nhau phụ thuộc vào họ (như glibc ). Những thay đổi này sẽ yêu cầu phối hợp của nhiều dự án. Vì vậy, ngay cả khi ext4 phát triển thực hiện hỗ trợ ban đầu cho timestamps ngày sáng tạo, tính năng này sẽ không được có sẵn cho chương trình người dùng bây giờ . [12 ]* Kích thước lớn * Extends * Tương thích
LOGO
Light Team, August 2011
43
Demo
44LOGOLight Team, August 2011
