Blm 9 Dosya Sistemi Dosya Kavram n Birleik

Bölüm 9: Dosya Sistemi

Dosya Kavramı n Birleşik mantıksal adres aralığı n Dosya: Dosya, bilgilerin ve programların saklandığı yerdir. Dizin: Dizin, bilgiler ve programlarla birlikte dosyalarında saklanabildiği yerlerdir. n Dosya yönetimi işletim sisteminin sunduğu temel hizmetlerden biridir. Dosyalar, disket, teyp gibi, çeşitli ikincil saklama alanlarında saklanır. Tüm bu saklama aygıtlarının kendine özel karakteristik yapısı vardır. İşletim sistemi, bu yapıya uygun dosya yönetimini gerekli aygıt üzerinde gerçekleştirir. Operating System Concepts 10. 2 Silberschatz, Galvin and Gagne © 2005

Dosya Nitelikleri-File Attributes n İsim- Name – only information kept in human-readable form n Tanımlayıcı- Identifier – unique tag (number) identifies file within file system n Tür -Type – needed for systems that support different types n Konum-Location – pointer to file location on device n Büyüklük-Size – current file size n Koruma-Protection – controls who can do reading, writing, executing n Tarih, Saat ve Kullanıcı Tamını- Time, date, and user identification – data for protection, security, and usage monitoring n Information about files are kept in the directory structure, which is maintained on the disk Operating System Concepts 10. 3 Silberschatz, Galvin and Gagne © 2005

Dosya İşlemleri-File Operations n 9. 1. 1 - Dosya İşlemleri n İşletim sisteminin, dosyayla ilgili sunduğu hizmetler : n 1 - Dosya yaratılması n Bir dosyanın yaratılması için iki adım vardır. Birincisi dosyanın disk üzerinde yerleştirilebileceği boş bellek alanı bulunur. İkinci olarakta dosyanın yerleşeceği dizin belirtilerek dosyaya, bir dosya adı verilir. n 2 - Dosyanın yazılması : Dosyanın, disk üzerindeki bir dizin içine yazılabilmesi için, işletim sistemi dosyanın yerleştirileceği dizini bulur. Her dizin, içine yazılan dosya bilgilerini tutan bir yazma işaretleyicisine sahiptir. Bu işaretleyiciye göre dosyanın yerleşeceği adres bloğu bulunur ve dosya bu yere yazılır. Operating System Concepts 10. 4 Silberschatz, Galvin and Gagne © 2005

Dosya İşlemleri-File Operations n 3 - Dosyanın okunması Dosyanın disk üzerinde okunması için, işletim sistemi dosyanın yerleştiği dizini bulur. Her dizin, bir okuma işaretleyicisine sahiptir. Bu işaretleyici bilgisine göre dosya dizin üzerinden okunur. Bir çok işletim sisteminde, dizinlerde bulunan okuma ve yazma işaretleyicileri yerine “aktif dosya pozisyon” işaretleyicisi bulunur. Bu işaretleyici her iki işaretleyicinin yaptığı işi tek başına yapar. n 4 - Dosyanın yerinin yeniden düzenlenmesi Yeri yeniden düzenlenecek olan dosyaya ilişkin dizin bulunur. Bu dizinin aktif dosya işaretleyicisinde, belirtilen dosya ile konum bilgisi yeniden düzenlenir. Operating System Concepts 10. 5 Silberschatz, Galvin and Gagne © 2005

Açık Dosyalar n Açık dosyaları yönetmek için gereken bilgiler : l Dosya Göstergeci-File pointer: pointer to last read/write location, per process that has the file open l File-open count- Dosyanın kaç defa açıldığı bilgisini tutar. Açık dosya tablosundan silinmesi için, dosyayı kullanan tüm işlemlerin dosyayı kapatması gerekir. 4 – to allow removal of data from open-file table when last processes closes it l Disk Konumu -Disk location of the file: cache of data access information l Erişim Hakları- Access rights: per-process access mode information Operating System Concepts 10. 6 Silberschatz, Galvin and Gagne © 2005

Dosya Türleri, İsim, Uzantı File Types – Name, Extension Operating System Concepts 10. 7

Erişim Metotları-Access Methods Sıralı Erişim --Sequential Access read next write next reset no read after last write (rewrite) n Doğrudan Erişim-Direct Access read n write n position to n read next write next rewrite n Her blok belli bir büyüklüğe sahip n = relative block number n Operating System Concepts 10. 8 Silberschatz, Galvin and Gagne © 2005

Sıralı Erişim n Dosya içerisine veriler belirli bir sıra ile yazılır. n Her kayıt bir önceki kayıttan sonra gelir. Dosya yazma işlemi, yazma işaretleyicisinin (writer pointer) bulunduğu noktadan itibaren gerçekleştirilir. n Yazma tamamlandıktan sonra işaretleyici otomatik olarak bu kaydın sonuna gelir. Dosya okuma işleminde, okuma işaretleyicisinin (reader pointer) bulunduğu konumdan sonraki bilgi okunur. n İşaretleyicinin değeri otomatik olarak artar. Bu erişim türü “sıralı erişim” olarak bilinir. Bu erişim türünü kullanan bazı sistemlerde n kayıt ileri ya da n kayıt geri gidilebilir. Operating System Concepts 10. 9 Silberschatz, Galvin and Gagne © 2005

Doğrudan erişim n Doğrudan erişim tekniğinde disk üzerindeki her dosya numaralandırılmış blok sıralarına kaydedilir. n Bu erişim tekniğiyle rastgele seçilmiş bloklara ulaşılarak okunup - yazılabilir. Operating System Concepts 10. 10 Silberschatz, Galvin and Gagne © 2005

Simulation of Sequential Access on a Direct-access File Operating System Concepts 10. 11 Silberschatz,

Relativ adresin İndekslenmesi Kitaplardaki içindekiler kısmı gibi bir indeks aracılığı ile istenilen alana ulaşılması

İndeksli erişim n İndeksli erişim tekniğinde, disk üzerindeki dosyaların listesi bir blokta tutulur. n Bu bir kitabın indeks sayfasına benzetilebilir. Kitap içinde ulaşmak istediğimiz konuyu önce indeksten bulup oradan da sayfa numarasını alırız. n Bu yöntemde de ulaşılmak isteden dosya önce indeks bloğuna bakılarak yeri bulunur. Daha sonra dosyaya ulaşılır. Operating System Concepts 10. 13 Silberschatz, Galvin and Gagne © 2005

Dizin Yapısı-Directory Structure n Dosyalar hakkında bilgi içeren düğüm-node kolleksiyonu Dizin-Directory Dosya-Files F 1 F 2 F 3 F 4 F n Dizin yapısı ve dosyalar diskte yer alırlar. Operating System Concepts 10. 14 Silberschatz, Galvin and Gagne © 2005

Dosya Sistemi Organizasyonu Drectory kısmı o partition da yer alan dosyaların isim, konum, büyüklük, tür gibi bilgilerini içermektedir. Operating System Concepts 10. 15 Silberschatz, Galvin and Gagne © 2005

Windows File System, NTFS Operating System Concepts 10. 16 Silberschatz, Galvin and Gagne ©

Windows File System, NTFS n Standard information: This attribute includes the information that was standard in the MS-DOS world: l read/write permissions, l creation time, l last modification time, l count of how many directories point to this file (hard link count. n File Name: This attribute describes the file's name in the Unicode character set. Multiple file names are possible, such as when: l the file has multiple links, or l the file has an MS-DOS short name. n Security Descriptor: This attribute lists which user owns the file and which users can access it (and how they can access it). n Data: This attribute either contains the actual file data in the case of a small file or points to the data (or points to the objects that point to the data) in the case of larger files. Operating System Concepts 10. 17 Silberschatz, Galvin and Gagne © 2005

Dizinde Yapılan İşlemler Operations Performed on Directory n Arama- Search for a file n Dosya Oluşturma-Create a file n Dosya Silme-Delete a file n İçerik Listeleme-List a directory n Dosya Adlandırma-Rename a file n Yedekleme-Traverse the file system Operating System Concepts 10. 18 Silberschatz, Galvin and Gagne © 2005

Tek-Düzey Dizin Single-Level Directory n Her kullanıcı için tek dizin İsimlendirme ve gruplama problemi (Windows sisteminde dosya isimleri 255 karakter olabilir) Operating System Concepts 10. 19 Silberschatz, Galvin and Gagne © 2005

İki-Seviyeli Dizin Two-Level Directory n Her kullanıcıya ayrı dizin n Farklı kullanıcıların aynı dosya isimleri olabilir n Etkili arama Operating System Concepts 10. 20 Silberschatz, Galvin and Gagne © 2005

İki-Seviyeli Dizin Two-Level Directory n. n Sistemin Master Dosya Dizininde -Master File Directory (MFD) kişisel dosya dizinleri için pointer bulunur. n Avantajları l İsim çakışması problemini önler l Kullanıcıları birbirinden ayırır. (Koruma). l Etkin arama Operating System Concepts 10. 21 Silberschatz, Galvin and Gagne © 2005

Ağaç Yapılı Dizinler Tree-Structured Directories n Kullanıcıya iç içe dizin yapma imkanı verir. n Her dizin içeriğideki bit , girişin dosyamı, dizin mi olduğunu belirtir. n 0 dosya, 1 alt dizin anlamındadır. n Özel sistem çağrıları ile dizin oluşturma ve silme gerçekleştirilir. n Her kullanıcı kendi dizin ve alt dizinlerini tanımlayabilir. n Bu tür dizinlerde her dosya kendi konumunu belirleyen bir dizin yoluna sahiptir. Bu yapıda, farklı dizinler içerisinde olmak kaydıyla aynı dosya ve alt dizin isimleri kullanılabilir. n Aynı düzeydeki dizinlerin isimleri birbirinden farklı olmak zorundadır. n Daha etkin arama yapılabilir Operating System Concepts 10. 22 Silberschatz, Galvin and Gagne © 2005

Ağaç Yapılı Dizinler Tree-Structured Directories Operating System Concepts 10. 23 Silberschatz, Galvin and Gagne

Ağaç Yapılı Dizinler Tree-Structured Directories n Absolute or relative path name n Creating a new file is done in current directory n Delete a file rm <file-name> n Creating a new subdirectory is done in current directory mkdir <dir-name> Example: if in current directory /mail mkdir count mail prog copy prt exp count Deleting “mail” deleting the entire subtree rooted by “mail” Operating System Concepts 10. 24 Silberschatz, Galvin and Gagne © 2005

Disk yapısı n Bilgi, her iki yüzü manyetik bir materyalle kaplı olan diskler üzerine kaydedilir. n Yüksek hızlı bir motor diskleri okuma yazma kafası önünde döndürür. n Okuma yazma kafaları da bu diskler üzerinde bir kol yardımıyla hareket ederek istenilen bilgiye ulaşır. n Disk yüzeyi mantıksal olarak izlere(track) bölünmüştür. Bilgi okuma yazma kafasının altında bulunan ize otomatik olarak kaydedilir ya da o iz üzerinden okunur. Operating System Concepts 10. 25 Silberschatz, Galvin and Gagne © 2005

Disk yapısı Operating System Concepts 10. 26 Silberschatz, Galvin and Gagne © 2005

Yerleşim metotları, Allocation Methods n İkincil bellek üzerine bir çok dosya kaydedilir. n Bu nedenle disk üzerindeki boş alanların yönetimi ne kadar önemliyse, kaydedilecek dosyaların disk üzerine en verimli şekilde yerleştirilmesi de o derece önemlidir. n İşletim sistemlerinin ikincil bellek üzerine bilgi yerleştirmek için kullandıkları üç çeşit metod bulunmaktadır: n Bitişik , Contiguous allocation n Bağlantılı, Linked allocation n İndeksli, Indexed allocation Operating System Concepts 10. 27 Silberschatz, Galvin and Gagne © 2005

Bitişik , Contiguous allocation n Bu yerleşim metodunda, her dosya disk üzerinde birbirini takip eden adreslerde bulunur. n Bu yerleşim yöntemiyle yerleştirilmiş olan dosya, ilk blok adresi ve uzunluğuyla tanımlanır. Örneğin bir dosya n blok uzunluğunda ve b adresinden başlayarak yerleştirilmişse, dosyanın yerleştiği alan b, b+1, b+2, …… …. b+(n-1). n Bu durum bir sonraki slayttaki şekilde görülmektedir. n Örneğin, listedeki dene dosyası 14 nolu bloktan başlayarak, sıra ile 14, 15, 16 numaralı bloklarda yerleştirilmiştir. dene dosyası 14 nolu blok adresi ile başlamaktadır ve toplam uzunluğu üç bloktur Operating System Concepts 10. 28 Silberschatz, Galvin and Gagne © 2005

Bitişik , Contiguous allocation n Each file occupies a set of contiguous blocks on the disk n Simple – only starting location (block #) and length (number of blocks) are required n Random access n Wasteful of space (dynamic storage-allocation problem) n Files cannot grow Operating System Concepts 10. 29 Silberschatz, Galvin and Gagne © 2005

Bitişik , Contiguous allocation Operating System Concepts 10. 30 Silberschatz, Galvin and Gagne ©

Bağlantılı, Linked allocation n Bağlantılı yerleşim tekniğinde, her dosya parçalara ayrılarak değişik yerlerdeki disk bloklarına yerleştirilebilir. n Dizinler dosyanın ilk ve son bloğunun bulunduğu adresleri gösteren bir işaretliyiciye(pointer) sahiptir. n Aynı zamanda, dosyanın yerleştiği her blok dosya bilgisinin yanında kendisinden sonra gelen bloğu gösteren bir işaretliyiciye de sahiptir. n Şekil de görülen araba dosyası 9 nolu bloktan başlayıp 23 nolu blokta sona ermektedir. n 9 nolu blok kendinden sonraki 16 nolu bloğun numarasını tutar. Benzer şekilde, diğer bloklar da kendisiden sonra gelen bloğun numarasını tutarlar n File-allocation table (FAT), bağlantılı yerleşim yöntemini kullanmaktadır. Operating System Concepts 10. 31 Silberschatz, Galvin and Gagne © 2005

Bağlantılı, Linked allocation Bitiş Operating System Concepts 10. 32 Silberschatz, Galvin and Gagne ©

Bağlantılı, Linked allocation Operating System Concepts 10. 33 Silberschatz, Galvin and Gagne © 2005

İndeksli, Indexed allocation n İndeksli yerleşimde her dosya için bir indeks bloğu oluşturulmuştur. n Dizinler dosyaların indeks blok adresini tutar. Bu indeks bloğunda dosyanın yerleşmiş olduğu her bloğun adresi vardır. n Böylece her bloğa direkt olarak ulaşabilir. Şekilde görülen deneme dosyasının indeks bloğu 19 nolu bloktur. n 19 nolu blokta deneme dosyasının yerleşmiş olduğu blokların numaraları bulunmaktadır. Operating System Concepts 10. 34 Silberschatz, Galvin and Gagne © 2005

İndeksli, Indexed allocation Operating System Concepts 10. 35 Silberschatz, Galvin and Gagne © 2005

Boş Alan Yönetimi n Disk üzerinde bulunan dosyalar silindiğinde, silinen dosyaların boşalttığı alanları tekrar kullanılması gerekmektedir. n Bu nedenle, işletim sistemleri disk üstündeki boş alanların yönetimiyle ilgili bir "boş alan listesi" tutar. n Bir dosya, kaydedilmek istendiğinde işletim sistemi bu liste üzerinden dosyanın yerleşeceği en uygun boşluğu bulur ve dosya buraya kaydedilir. n Daha sonra bu alan boş alan listesinden çıkartılır. n Bir dosya silindiğinde ise, silinen dosyanın boşalttığı alan boş alan listesine eklenir. n İkincil bellek üzerindeki boş alanların listesini tutmak için işletim sistemlerinde kullanılan çeşitli yöntemler vardır. Operating System Concepts 10. 36 Silberschatz, Galvin and Gagne © 2005

Boş Alan Yönetimi n Bit Vektör Yöntemi n Bağlantılı Liste Yöntemi n Gruplama Yöntemi

Bit Vektör Yöntemi n Bit vektör yönteminde boş alan listesi bir bit haritası şeklinde tutulur. n Bilgi bulunan yerler 0, boş olan yerler 1 ile gösterilir (Bazı işletim sistemlerinde bunun tersi de olabilir). n Örneğin disk üstünde 2, 3, 4, 5, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 17, 18, 25, 26, and 27 nolu alanların boş olduğunu kabul edilirse, bu yönteme göre bit vektörü şu şekilde olur. 0011111100000011100000 Bu yöntemin temel avantajı basit olması ve ardarda gelen boş alanların kolaylıkla bulunabilmesidir. Operating System Concepts 10. 38 Silberschatz, Galvin and Gagne © 2005

Bağlantılı Liste Yöntemi n Boş alanların tutulması ile ilgili işletim sistemlerinin kullandığı diğer bir yöntem ise bağlantılı liste yöntemidir. Bu yönteme göre boş alan kendisinden sonra gelen boş alanı gösteren bir işaretleyici(pointer) tutar. Operating System Concepts 10. 39 Silberschatz, Galvin and Gagne © 2005

Gruplama, Grouping Yöntemi n Kullanılan bir diğer yöntem de gruplamadır. n Bu yöntemde birbirlerini takip eden boş alanlar gruplanır ve grubun ilk elemanın adresi bir önceki boş alan grubunun son elamanında tutulur. Grubun ilk elemanı kendisinden sonra kaç tane boş alan olduğu bilgisini tutar. Operating System Concepts 10. 40 Silberschatz, Galvin and Gagne © 2005

Sayma Yöntemi n İkinci bellek üzerinde bulunan ilk boşluk alanda, tüm boş alanların ve bunları takip eden boşlukların adres ve sayıları tutulur. Operating System Concepts 10. 41 Silberschatz, Galvin and Gagne © 2005

Örnek Operating System Concepts 10. 42 Silberschatz, Galvin and Gagne © 2005

Operating System Concepts 10. 43 Silberschatz, Galvin and Gagne © 2005

Disk Planlama (Disk Scheduling) n İkincil bellek üzerinde çok sayıda okuma/yazma işlemi yapılmaktadır. Okuma/yazma işlemlerinin çok hızlı gerçekleştirilmesi gerekmektedir. Disk hızını belirleyen 3 etken vardır : 1. Sistem öncelikle kafayı uygun iz ya da silindir üzerine hareket ettirir. Bu harekete ”Arama”, geçen süreye de ”Arama Süresi” denir. 2. Kafa uygun track(iz) üzerindeyken, doğru sektöre gelene kadar geçen süreye de ”Rotasyonel Gecikme (Rotational Delay)” denir. 3. Son olarak bilgi diskten okunarak ana belleğe transfer edilinceye kadar geçen süreye de ”Transfer Süresi” denir. Operating System Concepts 10. 44 Silberschatz, Galvin and Gagne © 2005

Disk Planlama (Disk Scheduling) Bir diskin okuma/yazma isteğine cevap vermesi bu üç sürenin toplamıyla bulunur. Arama süresinin kısa olması ve kafanın istenilen bloğa hızlı ulaşabilmesi için, çeşitli disk çizelgeleme algoritmaları geliştirilmiştir. Bunlardan bazıları : n FCFS İlk gelen ilk hizmet disk çizelgeleme algoritması n SSTF disk çizelgeleme algoritması n SCAN disk çizelgeleme algoritması n C-LOOK disk çizelgeleme algoritması n C-SCAN disk çizelgeleme algoritması Operating System Concepts 10. 45 Silberschatz, Galvin and Gagne © 2005

FCFS, İlk Gelen İlk Hizmet Disk Planlama n İlk gelen ilk hizmet disk planlama en basit disk çizelgelemesidir. Disk kuyruğundaki sıraya göre okuma-yazma kafası izler üzerinde hareket ettirilir. n Örnek : n Disk kuyruğu : 68, 123, 57, 128, 44, 184, 95, 32 Okuma-Yazma Kafası başlama konumu: 78 izde. Bu algoritmaya göre gerçekleştirilecek olan işlem şu sırayla olacaktır. n 78. izde bulunan okuma-yazma kafası önce 68. ize sonra sırayla 123, 57, 128, 44, 184, 95 ve 32 izlere hareket edecektir. Operating System Concepts 10. 46 Silberschatz, Galvin and Gagne © 2005

FCFS Illustration shows total head movement of 640 cylinders. Operating System Concepts 10. 47

Shortest-seek-time-first (SSTF) algorithm. n SSTF disk çizelgeleme algoritmasında okuma yazma kafası bulunduğu konumdan (başlama konumu), arama zamanının en düşük olduğu iz üzerine hareket ederek işlemlerini gerçekleştirir. n. SSTF algoritması disk başlığının ilk durumuna en yakın olan silindiri ilk işlem için seçecektir. n Örnek : n Disk kuyruğu : 68, 123, 57, 128, 44, 184, 95, 32 Okuma-Yazma Kafası başlama konumu: 78 iz. n Bu algoritmaya göre gerçekleştirilecek olan işlem şu sırayla olacaktır. 78. izde bulunan okuma-yazma kafası arama zamanı en düşük olan 68. ize hareket eder. n Daha sonra sırasıyla 57, 44 ve 32 izler yönüde hareket eder. n 32 izden sonra arama zamanı en düşük olan 95 ize hareket eder. Buradan da sırası ile 123, 128 ve 184’üncü izlere hareket eder. Operating System Concepts 10. 48 Silberschatz, Galvin and Gagne © 2005

SSTF (Cont. ) Illustration shows total head movement of 236 cylinders. Operating System Concepts

SCAN Algoritması n Bu algoritmada disk başlık kolu diskin bir ucundan başlayarak diğer ucuna (kenarına) gidene kadar hareket eder ve karşılaştığı silindirler üzerinde işlem yapar. n Sonra diğer kenardan ters yönde hareket eder ve aynı işlemleri yapar. n Böylelikle kuyruktaki tüm silindirlerin taranması için diskin önce ileri sonra geri hareketi gerekiyor. n Burada önemli olan, disk başlığının hareket yönü belirlenmelidir. n Sometimes called the elevator algorithm. n Illustration shows total head movement of 208 cylinders. Operating System Concepts 10. 50 Silberschatz, Galvin and Gagne © 2005

SCAN (Cont. ) Illustration shows total head movement of 208 cylinders. Operating System Concepts

C-Scan (Circular SCAN scheduling) n C-Scan disk çizelgeleme algoritmasında okuma-yazma kafası bulunduğu konumdan son iz yönünde hareket ederek bu alan içinde bulunan işlemleri gerçekleştirir. n Daha sonra, son ize ulaştığında buradan hızlı bir şekilde ilk ize dönerek, ilk iz ile ilk konumu arasında kalan işlemleri yapar. Operating System Concepts 10. 52 Silberschatz, Galvin and Gagne © 2005

C-SCAN (Cont. ) Operating System Concepts 10. 53 Silberschatz, Galvin and Gagne © 2005

C-LOOK n Version of C-SCAN n Arm only goes as far as the last request in each direction, then reverses direction immediately, without first going all the way to the end of the disk. Operating System Concepts 10. 54 Silberschatz, Galvin and Gagne © 2005

C-LOOK (Cont. ) Operating System Concepts 10. 55 Silberschatz, Galvin and Gagne © 2005

Go until Direction Service both directions Service in only one direction Operating System Concepts Go until the last cylinder Go until the last request Scan Look C-Scan C-Look 10. 56 Silberschatz, Galvin and Gagne © 2005

Selecting a Disk-Scheduling Algorithm n SSTF is common and has a natural appeal n SCAN and C-SCAN perform better for systems that place a heavy load on the disk. n Performance depends on the number and types of requests. n Requests for disk service can be influenced by the file-allocation method. n The disk-scheduling algorithm should be written as a separate module of the operating system, allowing it to be replaced with a different algorithm if necessary. n Either SSTF or LOOK is a reasonable choice for the default algorithm. Operating System Concepts 10. 57 Silberschatz, Galvin and Gagne © 2005