Производительность файловой системы. Кэширование.
Кэширование. Кэш диска представляет собой буфер в оперативной памяти, содержащий ряд блоков диска (Рис 2). Если имеется запрос на чтение/запись блока диска, то сначала производится проверка на предмет наличия этого блока в кэше. Если блок в кэше имеется, то запрос удовлетворяется из кэша, в противном случае запрошенный блок считывается в кэш с диска. Сокращение количества дисковых операций оказывается возможным вследствие присущего ОС свойства локальности.
Рис 2. Структура блочного кэша
Аккуратная реализация кэширования требует решения нескольких проблем.
Во-первых, емкость буфера кэша ограничена. Когда блок должен быть загружен в заполненный буфер кэша, возникает проблема замещения блоков, т. е. отдельные блоки должны быть удалены из него. Замещение блоков должно осуществляться с учетом их важности для файловой системы. Блоки должны быть разделены на категории, например: блоки индексных узлов, блоки косвенной адресации, блоки директорий, заполненные блоки данных и т. д., и в зависимости от принадлежности блока к той или иной категории можно применять к ним разную стратегию замещения. Во-вторых, поскольку кэширование использует механизм отложенной записи, при котором модификация буфера не вызывает немедленной записи на диск, серьезной проблемой является «старение» информации в дисковых блоках, образы которых находятся в буферном кэше. Несвоевременная синхронизация буфера кэша и диска может привести к очень нежелательным последствиям в случае отказов оборудования или программного обеспечения. Поэтому стратегия и порядок отображения информации из кэша на диск должна быть тщательно продумана. Так, блоки, существенные для совместимости файловой системы, должны быть переписаны на диск немедленно, независимо от того, в какой части LRU-цепочки они находятся. Необходимо тщательно выбрать порядок такого переписывания. Наконец, проблема конкуренции процессов на доступ к блокам кэша решается ведением списков блоков, пребывающих в различных состояниях, и отметкой о состоянии блока в его дескрипторе. Например, блок может быть заблокирован, участвовать в операции ввода-вывода, а также иметь список процессов, ожидающих освобождения данного блока.
- Связанный список. Хранение файла в виде связанного списка дисковых блоков.
- Индексные узлы.
- Управление свободным и занятым дисковым пространством.
- Структура файловой системы на диске. Примерная структура файловой системы на диске.
- Связывание файлов. Структура файловой системы с возможностью связывания файла с новым именем.
- Кооперация процессов при работе с файлами.
- Примеры разрешения коллизий и тупиковых ситуаций.
- Hадежность файловой системы.
- Целостность файловой системы.
- Порядок выполнения операций.
- Журнализация.
- Производительность файловой системы. Кэширование.
- Современные архитектуры файловых систем.
- Дополнительные возможности современных файловых систем (на примере ntfs ос Windows xp).
- Система управления вводом-выводом
- Физические принципы организации ввода-вывода.
- Общие сведения об архитектуре компьютера.
- Прямой доступ к памяти (Direct Memory Access – dma).
- Структура системы ввода-вывода. Логические принципы организации ввода-вывода.
- Структура подсистемы ввода-вывода. Драйверы.
- Функции подсистемы ввода-вывода.
- Компоненты подсистемы ввода-вывода (структурная схема).
- Диспетчер ввода-вывода.
- Типовая обработка ввода-вывода.
- Установка драйвера.
- Диспетчер электропитания.
- Сетевые и распределенные операционные системы.
- Взаимодействие удаленных процессов как основа работы вычислительных сетей.
- Основные вопросы логической организации передачи информации между удаленными процессами.
- Понятие протокола.
- Многоуровневая модель построения сетевых вычислительных систем. Семиуровневая эталонная модель osi/iso.
- Проблемы адресации в сети. Одноуровневые адреса. Двухуровневые адреса.
- Удаленная адресация и разрешение адресов. Схема разрешения имен с использованием dns-серверов.
- Основные понятия информационной безопасности. Угрозы безопасности
- Формализация подхода к обеспечению информационной безопасности.
- Криптография как одна из базовых технологий безопасности ос.
- Шифрование. Шифрование открытым ключом.
- Шифрование с использованием алгоритма rsa.
- Защитные механизмы ос. Идентификация и аутентификация
- Пароли, уязвимость паролей.
- Шифрование пароля.
- Авторизация. Разграничение доступа к объектам ос.
- Аудит системы защиты.
- Анализ некоторых популярных ос с точки зрения их защищенности: ms-dos; Windows nt/2000/xp; Windows Vista; Windows 7.
- Брандмауэр ос ms Windows.