Diese Übung benötigt als Vorbereitung das Lesen folgender Abschnitte und ist im Selbststudium durchzuführen:
Vorlesungsfolien, Modul D, S. 23-52 bs1kD.pdf und bs1kD.html sowie Kapitel 9.1-9.2 im Buch "Algorithmen und Datenstrukturen, dPunkt Verlag"
Kapitel 9.3-9.6 im Buch "Algorithmen und Datenstrukturen, dPunkt Verlag" Book.pdf
Es sollen zwei primäre Ziele erreicht werden:
Verständnis der Funktiosnweise eines Dateisystems auf logischer Ebene
Verständnis der Funktiosnweise eines Dateisystems auf physischer Ebene am Beispiel der Dateisysteme UFS, FAT, NTFS und ZFS.
Aufgabe 1. Welche Ebenen gibt es in Dateisystemen (Unterscheidung durch Abstraktionsgrad)?
Die logische Ebene mit Dateien und Dateiorganisation
Die physische Ebene 1: Abbildung von linearen Speichermodell einer Datei auf lineares Blockmodell, nocj keine Einzelheiten des Datenträgers
Die physische Ebene 2: Abbildung des linearen Blockmodells auf Speicherorganisation des Datenträgers (Z.B. Köpfe, Platten, Zylinder, Spuren)
Dateisysteme auf logischer Ebene
Aufgabe 2. Was ist der Unterschied zwischen dem Modell einer Datei und einem Dateisystem? Was kennzeichnet sie, wofür dienen sie. Welche grundlegenden Datenstrukturen stehen hinter diesen Modellen?
Eine Datei ist ein linearer Speicher der immer mit Startadresse (Index) 0 beginnt. Eine Datei ist eine unstrukturierte aber sequenziell nummerierte Arrayaggregation.
Ein Dateisystem (logische Ebene) organisert Dateien mit Namen in Verzeichnissen. Ein Dateisystem ist damit sowohl eine Tabelle als auch eine Baum- oder Graphenstruktur aus Tabellen (verzeichnissen).
Aufgabe 3. Was ist der Unterschied zwischen einem Datei- und einem Datenstrommodell?
Eine Datei ist primär ein Array, kann aber nur sequenziell gelesen und geschrieben werden (SAM).
Durch Pufferung kann RAM simuliert werden.
Der Dateizeiger kann neu positioniert werden.
Ein Datenstrom ist auch ein sequenzielles Lese- und Schreibmodell (wie bei Bändern der Turingmaschine), jedoch gibt es i.A. keine größe Pufferung, so dass es bei SAM bleibt. Echte Datenströme könne nicht angehalten oder zurückgesetzt werden.
Dateisysteme auf physischer Ebene
Aufgabe 4. Was ist der wesentliche Übergang vom logischen auf das physische Dateisystem?
Das lineare Speichermodell wird durch ein nicht-lineares (fragmentiertes) Blockmodell ersetzt.
Das physische Dateisystem ermöglicht die Ablage und das Wiederfinden auf einen Speichermedium.
Details der Blockorganisation des Speichermediums werden hier behandelt und auf der logischen Schicht verborgen gehalten.
Vergleiche nun die Dateisysteme UFS, FAT, NTFS
Aufgabe 5. Welche Bedeutung haben I-Nodes und in welchen Dateisystemen finden sie sich? Wie unterscheiden sie sich von Dateiallokationstabellen (FAT)?
Die I-Nodes sind einfache Tabellen mit fester Länge die Namen (Dateien und Verzeichnisse) mit I-Node Nummern verbinden. Es gibt eine hierarchische Baumstruktur von I-Node Tabellen.
Ein Verzeichnis ist eine Map Tabelle, eine Datei benötigt eine Liste von Datenblöcken. Die Blocktabellen können verkettet werden um große Dateien speichern zu können.
Vorteil: Einfache Suche und Dateioperationen
Die FAT ist monolitisch und nicht in Untertabellen unterteilt. Eine FAT ist eine reine belegungstabelle.
Suche kann zeitaufwändig sein, Datenblocke sind verkettet (zusätzliche Speicherbelegung im Datenbereich erforderlich)
Aufgabe 6. Beschreibe die Struktur eines verzeichniseintrages in einer FAT.
Dateiname (8 Zeichen), Dateinamenserweiterung, dateiattribute, erster Dateiblock, Dateigröße
Aufgabe 7. Wie heißt bei NTFS die Hauptabelle und wie wird sie verwendet?
Master File Tabelle (MFT)
Kleine Dateien werden innerhalb der MFT gespeichert, große außerhalb.
Aufgabe 8. Welche Vorteile hat ZFS, wofür steht ZFS, wie funktioniert es grundlegend?
ZFS= Zetabyte File System
Primär Datenträgerverwaltung um Datenträger zu einem großen 8erweiterbaren) Dateisystem zusammenzufassen
Datenintegrität kann durch Replikation (RAID) erhöht werden.- Unter ZFS lassen sich Laufwerke zu einem Storage Pool (Zpool) zusammenfassen, aus dem sich mehrere ZFS-Dateisysteminstanzen und Swap-Laufwerke erzeugen lassen.
Created by the NoteBook Compiler Ver. 1.32.5 (c) Dr. Stefan Bosse (Tue Dec 17 2024 16:52:51 GMT+0100 (Central European Standard Time))