Операционная система, сокр. ОС (англ. operating system, OS) -- комплекс взаимосвязанных программ, предназначенных для управления ресурсами вычислительного устройства и организации взаимодействия с пользователем.

В логической структуре типичной вычислительной системы операционная система занимает положение между устройствами с их микроархитектурой, машинным языком и, возможно, собственными (встроенными) микропрограммами (драйверами) -- с одной стороны -- и прикладными программами с другой. Гордеев А.В. Операционные системы: Учебник для вузов. -- 2-е изд. -- СПб.: Питер, 2007. -- 16 с.

Операционные системы разные, но их назначение и функции одинаковые. Операционная система является базовой и необходимой составляющей программного обеспечения компьютера, без нее компьютер не может работать в принципе.

Операционная система обеспечивает совместное функционирование всех устройств компьютера и предоставляет пользователю доступ к его ресурсам.

Современные операционные системы имеют сложную структуру, каждый элемент которой выполняет определенные функции по управлению компьютером.

Управление файловой системой. Процесс работы компьютера в определенном смысле сводится к обмену файлами между устройствами. В операционной системе имеются программные модули, управляющие файловой системой.

Командный процессор. В состав операционной системы входит специальная программа - командный процессор, - которая запрашивает у пользователя команды и выполняет их.

Пользователь может дать команду запуска программы, выполнения какой-либо операции над файлами (копирование, удаление, переименование), вывода документа на печать и так далее. Операционная система должна эту команду выполнить.

Графический интерфейс. Для упрощения работы пользователя в состав современных операционных систем, и в частности в состав Windows, входят программные модули, создающие графический пользовательский интерфейс. В операционных системах с графическим интерфейсом пользователь может вводить команды с помощью мыши, тогда как в режиме командной строки необходимо вводить команды с помощью клавиатуры.

Сервисные программы. В состав операционной системы входят также сервисные программы, или утилиты. Такие программы позволяют обслуживать диски (проверять, сжимать, дефрагментировать и так далее), выполнять операции с файлами (архивировать и так далее), работать в компьютерных сетях и так далее.

Справочная система. Для удобства пользователя в состав операционной системы обычно входит также справочная система. Справочная система позволяет оперативно получить необходимую информацию как о функционировании операционной системы в целом, так и о работе ее отдельных модулей.

Процесс работы компьютера в определенном смысле сводится к обмену файлами между периферийными устройствами, т.е. необходимо уметь управлять файловой системой. Ядром операционной системы является программа, которая обеспечивает управление файловой системой.

Пользователь общается с компьютером через устройства ввода информации (клавиатура, мышь). После ввода команды операционной системы специальная программа, которая называется командный процессор, расшифровывает команды и исполняет их.

Процесс общения пользователя с компьютером должен быть удобным. В состав современных операционных систем (Windows) обязательно входят модули, создающие графический интерфейс.

Таким образом, в структуру операционной системы входят следующие модули:

• 1) базовый модуль, управляющий файловой системой;
• 2) командный процессор, расшифровывающий и выполняющий команды;
• 3) драйверы периферийных устройств;
• 4) модули, обеспечивающие графический интерфейс.

Файлы операционной системы находятся на диске (жестком или гибком). Однако программы могут выполняться, только если они находятся в оперативной памяти, поэтому файлы операционной системы необходимо загрузить в оперативную память.

Для функционирования компьютера обязательно должны находиться в оперативной памяти базовый модуль, командный процессор и драйверы подключенных устройств. Модули операционной системы, обеспечивающие графический интерфейс, могут быть загружены по желанию пользователя. В операционной системе Windows 95 выбор варианта загрузки представлен в виде меню. правовой информация нормативный акт программный

После включения компьютера производится загрузка операционной системы в оперативную память, т.е. выполняется программа загрузки. Однако для того чтобы компьютер выполнял какую-нибудь программу, эта программа должна уже находиться в оперативной памяти. Выход из этого противоречия состоит в последовательной, поэтапной загрузке.

В соответствии с английским названием этого процесса -- bootstrap, -- система как бы «поднимет себя за шнурки ботинок». В системном блоке компьютера находится ПЗУ (BIOS), в котором содержатся программы тестирования компьютера и первого этапа загрузки операционной системы. После включения компьютера эти программы начинают выполняться, причем информация о ходе этого процесса высвечивается на экране дисплея.

На этом этапе процессор обращается к диску и ищет на определенном месте (в начале диска) наличие очень небольшой программы-загрузчика BOOT. Программа-загрузчик считывается в память, и ей передается управление. В свою очередь она ищет на диске базовый модуль операционной системы, загружает его в память и передает ему управление.

В состав базового модуля операционной системы входит основной загрузчик, который ищет остальные модули операционной системы и загружает их в оперативную память.

Информация в компьютере хранится в памяти или на различных носителях, таких как: гибкие и жесткие диски, или компакт-диски. При выключении питания компьютера информация, хранящаяся в памяти компьютера, теряется, а хранящаяся на дисках - нет. Для уверенной работы за компьютером следует знать основные принципы хранения информации на компьютерных дисках. Кузнецов П.У. Информационные технологии в юридическои? деятельности. Учебник для бакалавров. - М.: Юраи?т, 2011. С. 27.

Вся информация, предназначенная для долговременного использования, хранится в файлах. Файл представляет собой последовательность байт, объединенных по какому-то признаку и имеющих имя. Система хранения и работы с файлами в компьютере называется файловой системой.

Для удобства файлы хранятся в различных папках, которые расположены на дисках. В компьютере может быть установлено несколько дисков. Любой гибкий диск, жесткий диск, компакт-диск, цифровой видеодиск или сетевой диск мы будем называть просто диском, так как принципы организации хранения файлов на них идентичны. Каждому диску присваивается буква латинского алфавита от А до Z, причем существуют некоторые правила обозначения. Буквой А обозначается гибкий диск, буквой С - основной диск вашего компьютера, где расположена система Windows. Буквой D и последующими буквами обозначаются остальные диски. После буквы, обозначающей диск, ставится символ двоеточия “:”, чтобы показать, что буква обозначает именно диск, например А: или С:. Кроме буквы, каждый диск имеет свое уникальное имя, также называемое меткой. Чаще всего при указании диска используется метка и буквенное обозначение в скобках. Например, надпись Main (С:) означает, что основной диск вашего компьютера имеет метку Main.

На каждом диске помещается множество различных файлов. Любой файл может располагаться как прямо на диске, так и в произвольной папке, которая в свою очередь также может располагаться в другой папке

То, что файлы могут находиться в разных папках, позволяет расположить, на диске несколько файлов с одинаковыми именами. Структура хранения информации на диске, при котором одни папки могут располагаться в других папках, называется иерархической или древовидной. Такая структура действительно похожа на реальное дерево, на котором каждый листок представляет собой отдельный файл, а ветка - папку. Листок может расти как непосредственно из ствола, так и из любой ветки.

При указании пути к файлу имена папок отделяются друг от друга и от имени диска с помощью символа обратной косой черты “”, например, С:Мои документыМои рисункиЯ в молодости.jpg. Данная запись означает, что файл с именем Я в молодости.jpg расположен в папке Мои рисунки. Эта папка находится в папке Мои документы, размещенной на диске С:.

Обратите внимание, что в рассмотренном примере имя файла содержит в себе символ точки и как бы состоит из двух частей -до точки и после нее. Часть имени, расположенная после точки, называется расширением и используется для обозначения вида информации, хранящейся в файле. Например, расширение doc обозначает текстовый файл, wav - файл, содержащий звуки, а jpg - изображение. В Windows XP многие расширения файлов не показываются, так что, скорее всего, в нашем примере файл будет называться просто Я в молодости, но Windows будет знать, что работает с изображением.

Важным понятием в Windows XP является понятие ярлыка. На любой объект Windows можно сослаться из другого места. Такая ссылка и называется ярлыком. Например, в какой-то папке расположен часто использующийся рисунок. Для быстрого доступа к этому рисунку из разных мест можно поместить в эти места ярлыки, содержащие адрес реального местонахождения рисунка. Удаление и перемещение ярлыка не влияет на расположение оригинального файла, поэтому использование ярлыков может обеспечить дополнительную защиту. Информатика и информационные технологии / Под ред. Ю.Д. Романовои?. - М.: ЭКСМО, 2011. С. 23.

Системные утилиты (Утилита от англ. utility или tool) -- вспомогательная компьютерная программа в составе общего программного обеспечения для выполнения специализированных типовых задач, связанных с работой оборудования и операционной системы (ОС).

Утилиты предоставляют доступ к возможностям (параметрам, настройкам, установкам), недоступным без их применения, либо делают процесс изменения некоторых параметров проще (автоматизируют его).

Утилиты могут входить в состав операционных систем, идти в комплекте со специализированным оборудованием или распространяться отдельно.

Виды утилит по функциям:

• 1) Диспетчеры файлов
• 2) Архиваторы (с возможным сжатием данных);
• 3) Просмотрщики;
• 4) Утилиты для диагностики аппаратного или программного обеспечения;
• 5) Утилиты восстановления после сбоев;
• 6) Оптимизатор диска -- вид утилиты для оптимизации размещения файлов на дисковом накопителе, например, путём дефрагментации диска;
• 7) Шредеры файлов;
• 8) Деинсталлятор -- программа для удаления программного обеспечения;
• 9) Утилиты управления процессами. Леонтьев В.П. Самые полезные программы: утилиты. -- ОЛМА-ПРЕСС Образование, 2004. -- 22 с.

Драйверы устройств. К магистрали компьютера подключаются различные устройства (дисководы, монитор, клавиатура, мышь, принтер и др.). Каждое устройство выполняет определенную функцию (ввод информации, хранение информации, вывод информации), при этом техническая реализация устройств существенно различается.

В состав операционной системы входят драйверы устройств, специальные программы, которые обеспечивают управление работой устройств и согласование информационного обмена с другими устройствами, а также позволяют производить настройку некоторых параметров устройств. Каждому устройству соответствует свой драйвер.

Технология "Plug and Play" (подключи и играй) позволяет автоматизировать подключение к компьютеру новых устройств и обеспечивает их конфигурирование. В процессе установки Windows определяет тип и конкретную модель установленного устройства и подключает необходимый для его функционирования драйвер. При включении компьютера производится загрузка драйверов в оперативную память.

Пользователь имеет возможность вручную установить или переустановить драйверы. Информатика и информационные технологии / Под ред. Ю.Д. Романовои?. - М.: ЭКСМО, 2011. С. 22.

8. Принципы хранения информации

8.1. Иерархия устройств памяти

Кэш память (Первичные устройства хранения)

Оперативная память (Первичные устройства хранения)

Жесткие диски (Вторичные устройства хранения)

Третичные устройства хранения

Кэш память

Объемы кэш памяти порядка 1 Мбайт. Время доступа 5-10 нс.

В любой момент времени информации из кэш памяти отвечает содержимое определенного участка ОЗУ. При внесении изменений в кэш, данные отражаются обратно в ОЗУ. По мере необходимости данные из кэша выгружаются и на освободившееся место загружаются новые порции данных.

ОЗУ

Объемы ОЗУ порядка 100 Мбайт. Время доступа 10-100 нс.

ОЗУ обеспечивает произвольный доступ к данным. Это означает, что для получения любого байта из ОЗУ затрачивается одно и тоже время.

Виртуальная память

Виртуальная память. Компьютеры адресуют 4 Гбайта, однако объем ОЗУ значительно меньше. Виртуальная память располагается на жестком диске в виде файла. По мере необходимости происходит страничный обмен (4-56 Кбайт) между ОЗУ и жестким диском.

Вторичные устройства хранения

Всякого рода дисковые устройства – магнитные , оптические и магнитооптические диски. Диски выполняют поддержку виртуальной памяти и поддержку файловой системы.

Блочный обмен.

СУБД как правило выполняют манипуляцию с данными в обход операционной системы. Время доступа 10-30 мс. Возникает ситуация, когда затраты на чтение блоков значительно превышают операции по обработке этих самых блоков.

Емкости порядка 100-1000 Гб.

Третичные устройства

Объемы данных со спутников исчисляются петабайтами (10^15).

Специализированные массивы.

Типы устройств:

1) магнитные ленты устанавливаемые по требованию. Оператор устанавливает ленту в привод.

2) Автоматические приводы оптических дисков CD / DVD

3) Ленточные бункеры

Средняя емкость ленты – 50 Гб. CD -700 Мб. DVD – 2.5, 4.9 Гб.

Время доступа таких устройств – 10-100 с .

Информация, представляемая для обработки на компьютере, называется данными. Для хранения на устройствах внешней памяти данные организуют в виде файлов. Файл - именованная область внешней памяти.

Способ организации как служебной, так и пользовательской информации о файлах на носителях называют файловой системой. Конкретная файловая система определяет, в частности, правила именования файлов.

Необходимые для выполнения операций с файлами и носителями программные средства входят в состав операционных систем. Такие программные средства не изменяют и не обращаются к содержимому файлов, а оперируют с ними просто как с целым, непрерывным массивом данных. Таким образом, файловая система обеспечивает выполнение операций для любых программ.

Имя файлу присваивает пользователь, или программа, создающая файл, предлагает имя в автоматическом режиме. По историческим причинам для пользователя имя файла в операционных системах фирмы Майкрософт состоит из двух частей, разделенных точкой: собственно имени и расширения. Тип файла определяется по его расширению, которое задает программа, сохраняющая файл.

С точки зрения прикладных программ, файл представляет собой некоторую последовательность байтов. Используя такой подход, как доступ к файлам, организуется также доступ к некоторым устройствам, которые принимают или возвращают поток байтов. К таким устройствам относятся принтеры, модемы, клавиатура или поток текстового вывода на экран и др.

В некоторых операционных системах предусмотрен такой доступ и к служебной информации самих носителей. Для работы с такими файлами предусмотрены специальные, зарезервированные системой, имена файлов.

Следует помнить, что для ОС линии Microsoft:

между именем и расширением ставится точка, не входящая ни в имя, ни в расширение;

имя файла можно набирать в любом регистре, т.к. для системы все буквы строчные;

символы, не использующиеся в имени файла * = + \ ; : , . < > / ?

имена устройств не могут использоваться в качестве имён файлов (prn, lpt, com, con, nul).

Наиболее часто встречающиеся расширения:

EXE, COM - готовая к выполнению программа;

ВАТ - пакетный командный файл;

SYS - программа-драйвер устройства (системная);

ВАК - резервная копия файла;

OBJ - объектный модуль («полуфабрикат» программы);

DAT - файл данных со служебной информацией;

BAS - исходный текст программы на Бейсике;

ТХТ - текстовый файл;

DOC - документ, созданный в Microsoft Word.

Для удобства хранения и работы файловые структуры организуются с помощью вложенных каталогов (папок).

Каталог - специальный системный файл, в котором хранится служебная информация о файлах.

На каждом носителе может быть множество каталогов. В каждом каталоге может быть зарегистрировано много файлов, но каждый файл регистрируется только в одном каталоге

На каждом логическом томе присутствует один главный, или корневой, каталог. В нем регистрируются файлы и подкаталоги (каталоги 1 уровня). В каталогах 1 уровня регистрируются файлы и каталоги 2 уровня и т. д. Получается древовидная структура каталогов, например:

Каталог, с которым работает пользователь в настоящий момент, называется текущим.

Когда используется файл не из текущего каталога, программе, осуществляющей доступ к файлу, необходимо указать, где именно этот файл находится. Это делается с помощью указания пути к файлу.

Путь к файлу - это последовательность имен каталогов, в операционных системах Windows разделенных символом «\» (в ОС линии UNIX используется символ «/»). Этот путь задает маршрут к тому каталогу, в котором находится нужный файл.

Рассмотрим, например, запись \KLASS10\DOCS\START2\text.doc

Она означает, что файл text.doc находится в подкаталоге START2, который находится в каталоге DOCS, а он в свою очередь находится в каталоге KLASS10 корневого каталога.

Над файлами можно производить следующие основные операции: копирование, перемещение, удаление, переименование и пр.

Каждый файл на диске имеет свой адрес. Чтобы понять принцип доступа к информации, хранящейся в файле, необходимо знать способ записи данных на носители информации.

Перед использованием диск размечается на дорожки и секторы (форматируется). С точки зрения оборудования разметка - это процесс записи на носитель служебной информации, отмечающей конец и начало каждого сектора. Обычный объем сектора - 512 байт. На одной стороне размещается 80 дорожек. Каждая дорожка содержит 18 секторов.

Названия «сектор», «дорожка» введены для дисковых носителей. Во многих современных носителях информации, использующих хранение данных в энергонезависимой памяти, эти понятия поддерживаются реализацией файловых систем для обеспечения общих принципов работы.

В одной из распространенных файловых систем, FAT, предусматривается, что все файлы перечислены в каталогах. Обязателен корневой каталог, размещенный в определенном месте диска. О каждом из перечисленных в ката­логе файлов помимо обычных данных известно местоположение (в виде номера) начала файла.

Для того, чтобы определить, какие именно секторы занимает файл, применяется второй обязательный элемент файловой системы - таблица FAT (размещения файлов). Таблица представляет собой массив ячеек. Размер ячейки фиксирован и отражается в номере файловой системы (12, 16, 32 бита). Каждый файл занимает некоторую последовательность секторов, не обязательно последовательно расположенных. При сохранении файла в ячейку записывается номер следующего сектора в цепочке.

Поскольку на современных дисках секторов существенно больше, чем можно записать номеров в таблице, то секторы объединяют в кластеры. Именно кластерами и распределяется пространство на дисках, в результате эта файловая система неэффективно работает с мелкими файлами.

Сделать эту проблему менее острой позволяет увеличение размера ячейки в FAT. Это позволяет уменьшить размер кластера и увеличить количество адресов (файлов) на диске. В операционных системах, начиная с Windows 98, реализована FAT-32.

Помимо этой файловой системы, существует большое количество других, разработанных для разных операционных систем и решаемых задач.

Принципы хранения информации в компьютере

Вся информация в компьютере хранится на внешних несъемных или сменных носителях. Обычно это накопители на магнитных, оптических и магнитооптических дисках. Как можно найти любого человека по адресу его проживания, так можно найти любую информацию на дисках компьютера, используя для этого специально созданную адресную структуру хранения – файловую систему ОС. Каждая операционная система имеет свою файловую систему.

Внешние накопители на дисках, как и любые устройства компьютера, имеют свои физические номера . Так, активный жесткий магнитный диск, с которого загружается операционная система, всегда имеет номер 80h . На логическом же уровне пользователю удобнее работать с именами, поэтому накопителям на дисках присваиваются имена в виде букв латинского алфавита с двоеточием. Принято дисководы съемных магнитных дисков (дискет ) обозначать именами А: и В: . Жестким несъемным дискам (винчестерам ) присваивают имена, начиная с имени С:. Часто общее физическое пространство винчестера с помощью специальных программ делят на отдельные области – разделы. Это аналогично строительству складов на площади, до того лишь отведенной под них. В зависимости от назначения разделы могут быть основными (primary ) и дополнительными (extended ), а также активными (active ), системными (system ) и загрузочными (boot ). Деление жесткого диска на разделы может быть вызвано одной из следующих причин:

· в настоящее время объемы жестких дисков достигают нескольких десятков Гбайт и не все операционные системы могут работать с дисками большой емкости;

· желанием обеспечить защиту части информации, предоставляемую, например, операционной системой Windows NT . Эту информацию необходимо поместить в один из разделов с файловой структурой NTFS ;

· пользователю удобнее и проще работать, если разместить отдельные группы однотипной информации в разных разделах, чем всю ее хранить вместе.

Каждую такую область физического диска оформляют в виде логического диска (диска физически не существующего, а фиктивно созданного программным путем). Этим логическим дискам присваивают имена в виде букв, следующих за С:, то есть D:, E:, F:, G:,H: и т.д. Чтобы обратиться к тому или иному диску для записи или чтения информации, необходимо указать его имя (как при обращении к человеку). Диск, с которым в данный момент работает пользователь, называется текущим, или активным . Имя диска – высший уровень в системе адресации.

Информация на дисках записывается в файлы . Файл – это выделенная на диске или другом носителе область, имеющая имя. Имя файлу присваивает пользователь произвольно – по своему усмотрению. Как люди общаются между собой по именам, так и программы в компьютере обращаются к тому или иному файлу по имени. В файле может храниться различная однотипная информация. Это может быть графическое изображение или текст какого-либо документа, массив числовых данных или программа в машинных кодах, таблица расчета рентабельности предприятия или музыкальный сюжет. В последнее время появились файлы типа мультимедиа. В таком файле вперемешку хранится разнородная информация, например, видеокадры, музыкальные сюжеты и текст. Файл является еще одним уровнем системы адресации.

Файлы, относящиеся к какой-то проблеме или предназначенные для выполнения какой-то определенной работы, группируются и их имена и характеристики регистрируются в специальных таблицах или других структурах на диске – оглавлениях файлов – каталогах, или директориях . Создаваемые пользователями каталоги являются своеобразными файлами, поэтому им также присваивают имена и регистрируют в других каталогах. Имена им задает пользователь по своему усмотрению, но так, чтобы можно было по имени определить, какие файлы содержит данный каталог. Это будет третий из уровней системы адресации.

Таким образом, чтобы записать какой-то документ или программу на диск, необходимо, как почтовый адрес, указать путь : имя диска – имя каталога – имя файла, в который будет записываться информация. Аналогично и при чтении информации с диска.

Файлы.

Присвоение имен файлам и каталогам хотя и производится пользователем произвольно, однако зависит от используемой операционной системы. В MS-DOS и Windows 3.хх имена можно задавать, используя алфавит только латинского языка, причем длина имени не должна превышать восьми символов. Не разрешается в именах использовать символ пробела и знаки + : > ; “ < =. Строчные и прописные буквы воспринимаются одинаково.

Для того, чтобы подчеркнуть характер хранимой информации, файлу обычно присваивают тип или расширение имени. Присвоение типа осуществляет автоматически программа, в которой создавался файл. Тип или расширение файла может содержать не более трех символов из тех, что используются для имен и записывается вслед за именем через точку. Пробел после точки не допускается. Тип не обязателен и может отсутствовать. По типу файла легко определить его принадлежность. Например, PROG.PAS – легко догадаться, что файл с именем PROG хранит текст программы, написанный на языке программирования Паскаль. Часто имя файла и его расширение объединяют в одно понятие – полное имя файла. Примеры допустимых имен: START.BAT, MYFILE.DOC, GOD1995.TXT, P1.C, 123.BAS, HELP, PLAY_R.WAV. Примеры недопустимых имен файлов: 2>1.TXT (знак >), NINA+K (знак +), FORM 3.TXT (пробел перед цифрой 3), ОТЧЕТ. 98 (русские буквы).

Некоторые сочетания символов нельзя использовать в качестве имен файлов, так как операционная система резервирует их для обозначения системных устройств. К ним относятся:

PRN – имя принтера;

LPT1-LPT4 – устройства, подключаемые к параллельным портам 1-4;

CON – при вводе информации – это клавиатура, а при выводе – экран;

СOM1-COM4 – устройства, подключаемые к последовательным портам;

AUX – синоним порта СОМ1;

NUL – “пустое” устройство. Для него все операции ввода–вывода игнорируются, но программе сообщается, что ввод – вывод произошел успешно.

Файлы с такими именами операционная система просто не зарегистрирует . Иногда бывает очень удобно использовать имена системных устройств. Например, командой COPY легко можно вывести файл на принтер COPY PAP.TXT PRN или на экран COPY PAP.TXT CON , можно создать на диске файл с клавиатуры: COPY CON PAP.TXT . Вместе с тем, эти имена допустимы в качестве расширений файлов, например: TEST.PRN, 1A.CON . При создании файла или изменении его содержимого автоматически регистрируются дата и время по показаниям календаря и часов системы. Имя, тип, размер в байтах, дата и время создания файла фиксируются в каталоге и являются его характеристиками.

Во многих командах (копировать, удалить, распечатать и др.) для указания сразу нескольких файлов из одного каталога используются шаблоны, или обобщающие символы * и ?. Знак * обозначает любые допустимые для имен и расширений файлов символы, а знак ? обозначает любой одиночный символ. Примеры шаблонов:

I*.XLS – все файлы типа XLS , имеющие имена с буквы I;

*.ЕХЕ – все файлы с расширением ЕХЕ ;

*.??? – все файлы;

Р???.* – все файлы, имеющие имена с буквы Р не более 4-х символов.

Группу файлов из разных каталогов выделить нельзя.

Некоторые расширения имен файлов стандартизированы. Все файлы исполняемых программ имеют тип.СОМ или.ЕХЕ , файлы с расширением.ВАК содержат старые копии данных (такие файлы создают многие программы перед изменением их содержимого на случай ошибки, чтобы можно было восстановить хотя бы старую копию), расширение.ВАТ имеют так называемые командные файлы. Все инструментальные системы, а также и многие программы при создании текстов присваивают свои расширения файлам, хранящим эти тексты: .BAS – язык программирования Бейсик, .С – язык программирования Си, .PRG – многие системы управления базами данных, .PAS – язык программирования Паскаль, . DOC – текстовый редактор Word , . XLS – табличный процессор Excel и т.д.

Файлам всегда присваиваются атрибуты (признаки): “только для чтения” (R/O-read only ), “скрытый” (Hid-hidden ), “системный” (Sys-system ), “архивный” (Arc-archive ). Файлу может быть установлен один или несколько атрибутов одновременно. Назначение их таково:

· атрибут R/O запрещает файл корректировать, предохраняя его от случайных или преднамеренных изменений. В такой файл записать что-либо нельзя, удалить его средствами MS-DOS невозможно, а в Norton Commander или в Windows – удалить можно только после дополнительного подтверждения. Тем не менее, такой файл можно копировать и модифицировать его копию;

· атрибуты Hid / Sys используются в системных файлах – файлах, обеспечивающих работу системы. Эти файлы используют все пользователи. Средствами MS-DOS имена таких файлов вывести на экран невозможно, они в каталогах невидимы;

· атрибут Arc устанавливается при создании или изменении файла автоматически и сбрасывается программами резервного копирования (Backup ) для обозначения того, что копия файла уже помещена в архив. Если такой атрибут установлен файлу, это означает, что для него не было сделано резервной копии.

Ограничение длины имени файлов не очень удобно. Сокращенное имя, да еще из латинских символов быстро забывается. Пользователю приходится выводить файл на экран, чтобы посмотреть, что он содержит. В современных операционных системах Windows 95 и выше, OS/2 и Windows NT файлам и каталогам, наряду с короткими, разрешается присваивать имена длиной до 254 символов. Кроме допустимых в MS-DOS, можно использовать символы русского алфавита, пробелы, символы + , ; = . . Это позволяет файлам присваивать наглядные и понятные имена. Прописные и строчные буквы в таких именах файлов должны различаться, что обеспечивает удобочитаемость. Однако в одном и том же каталоге файлы с одинаковыми именами, отличающимися только регистром букв, недопустимы – они просто не будут зарегистрированы.. Примеры:

Реферат на тему: Реформы Петра I.doc

1234.5678.97531.dat

Отчет по лабораторной работе № 6 по физике.txt

Не рекомендуется длинные имена задавать более 60 70 символов, так как в них неудобно ориентироваться. Имя файла вместе с указанным путем доступа к нему (спецификацией ) не должно составлять более 260 символов, иначе файл, помещенный в глубоко вложенный каталог, некоторыми программами не будет найден. Наконец, если имя такого файла зарегистрировано в корневом каталоге, то оно резко сокращает его объем. При задании длинного имени файлу автоматически генерируется и записывается короткое имя для того, чтобы обеспечить возможность использования файла и при работе в MS-DOS.

Каталоги.

При интенсивной работе на компьютере число файлов быстро растет, и “следить за порядком” на диске становится все сложнее. Структурировать и упорядочить дисковое пространство позволяют каталоги файлов. Каталоги представляют собой простые таблицы или более сложные структуры в виде деревьев (Windows NT), то есть по-существу это тоже файлы. В MS-DOS каталог представляет таблицу, состоящую из строк по 32 байта каждая. Такая же структура каталогов создается на дискетах, независимо от операционной системы, а также во всех Windows, кроме Windows NT. В одной строке (позиции) может быть зарегистрирован один файл или каталог пользователя, который регистрируется как обыкновенный файл. Каталог напоминает районный паспортный стол, где каждый из нас (файлов) имеет регистрационную карточку (позицию каталога) с данными о проживании. При подготовке диска к работе (форматировании) создается главный, или корневой каталог – основа адресной структуры системы. Имя этого каталога состоит из одного символа \ и присваивается программой форматирования автоматически. Принципиальное отличие корневого каталога от пользовательских состоит в том, что данные о нем нигде не зарегистрированы, как об остальных каталогах (просто нет над ним структуры, где бы он мог зарегистрироваться). А раз нет о нем информации, то изменить имя корневого каталога или удалить каталог с диска невозможно. В отличие от каталога, создаваемого пользователем, который может занимать все дисковое пространство, количество позиций в корневом каталоге ограничено и зависит от объема диска. После форматирования все позиции корневого каталога пустые, так как при форматировании вся информация на диске уничтожается. По мере записи информации на диск, позиции занимаются информацией о файлах или пользовательских каталогах. На рис. 21 приведен фрагмент корневого каталога системного диска в MS-DOS, выведенный на экран в виде, формируемом утилитой Нортона NU.EXE .

3. Система хранения данных

Ключевой задачей файлового сервера является хранение больших объемов информации. Эффективность и возможности системы хранения данных сервера определяются совокупностью и согласованностью аппаратных средств хранения данных и возможностями операционной системы.

3.1 Аппаратные средства хранения данных

К аппаратным средствам системы хранения данных относятся собственно накопители с носителями информации и контроллеры их интерфейсов. Устройства хранения классифицируются по различным признакам:

Метод доступа:

• Устройства произвольного доступа (Random-Access Devices) — накопители на гибких, жестких, магнитных, оптических, магнитооптических дисках.
• Устройства последовательного доступа, обычно ленточные (Tape Devices) — стримеры, кассетные или бобинные. Для них характерна большая емкость относительно недорогих сменных носителей и большое время доступа.

Тип доступа:

• Чтение/запись (Read/Write) — дисковые устройства оперативного доступа, для которых характерно небольшое время выполнения операций как считывания, так и записи.
• Только чтение (Read Only) — CD-ROM или магнитные диски с защитой от записи.
• Устройства с быстрым чтением и относительно долгим процессом записи — например, магнитооптические устройства, требующие предварительного стирания информации.
• Устройства с последовательной записью — многие типы стримеров позволяют дописывать информацию только в конец занятой области носителя (ранее записанная информация, расположенная за текущей областью записи, становится недоступной).

Сменяемость носителя:

• Фиксированный диск — винчестер, не предполагающий оперативной смены.
• Накопители со сменными носителями — CD-ROM, стримеры, магнитооптические устройства и тому подобные. Смена носителя может быть как ручной, так и автоматизированной (устройства Jukebox).

Данные на сервере хранятся в виде файлов, для которых характерен большой разброс частоты использования, размеров и требований по ограничениям на время ожидания доступа. По совокупности этих признаков можно выделить три основные категории устройств хранения файлов:

• On-line — "всегда готов", устройства хранения часто используемых файлов на фиксированных дисках. Объем хранимых данных ограничен возможностями подключения дисков (внутренних и внешних) к серверу.
• Off-line — устройства хранения файлов на магнитных лентах или сменных дисках, которые могут быть установлены и смонтированы оператором по требованию клиента. Объем хранимых данных практически неограничен, но главный недостаток — необходимость присутствия оператора и большое время ожидания доступа.
• Near-line — "всегда поблизости", устройства хранения на автоматически сменяемых и монтируемых носителях (ленточные карусели, Jukebox и прочие), занимающие среднее положение по времени доступа и объему (довольно дорогое решение).

Хорошая сетевая операционная система должна иметь возможности для обеспечения автоматической миграции данных (Data Migration) с устройств On-line на Off-line или Near-line и обратно с учетом их объема и частоты использования.

Novell публикует следующие стандарты на хранение и миграцию файлов:

Real Time Data Migration (RTDM): — автоматическая миграция данных с жестких дисков On-line на системы Near-line.

High-Capacity Storage System (HCSS): — поддержка оптических Jukeboxes.

Mass Storage Services (MSS): — координация распределенных иерархических систем хранения.

Противоречащие друг другу требования к объему хранимой информации, скорости доступа, надежности и цене могут удовлетворяться сочетанием различных классов устройств.

Интерфейсы

Из существующих интерфейсов внешних устройств ST506/412, ESDI, SCSI и IDE, в настоящее время интерес представляют только два последних.

SCSI

SCSI (Small Computer System Interface, произносится "скази") — стандартный интерфейс шины системного уровня. Он используется для подключения различных периферийных устройств — винчестеров, CD-ROM, стримеров, магнитооптических и других, внутреннего и внешнего исполнения — к компьютерам с различной архитектурой. Первоначальная 8-битная версия SCSI сменилась более эффективным интерфейсом SCSI-2, включающем 16/32-битные расширения (WIDE SCSI-2), скоростные (в FAST SCSI-2 пропускная способность шины поднята с 4 до 10 Мбайт/с, менее популярный ULTRA — 20 Мбайт/с) и их комбинации (FAST-WIDE SCSI-2 с максимальной пропускной способностью 20/40 Мбайт/с и ULTRA-WIDE — 40/80 Мбайт/с). Внедряется и SCSI-3 с параллельным, последовательным и оптоволоконным интерфейсами, обеспечивающий высокие скорости обмена и широкие функциональные возможности. В настоящее время наиболее популярны контроллеры и устройства 8- и 16-битного SCSI-2, и в дальнейшем речь пойдет именно о них. В принципе, эти устройства совместимы и со старым SCSI-1, но их совместное использование на одной шине неэффективно.
Дисковая подсистема с интерфейсом SCSI состоит из хост-адаптера, связывающего шину SCSI с системной или локальной шиной компьютера, и SCSI-устройств, соединенных с хост-адаптером кабельным шлейфом. В сервере может быть установлено до четырех хост-адаптеров. На каждой шине SCSI может присутствовать до 8 устройств, считая и хост-адаптер. Каждое устройство имеет уникальный идентификатор (SCSI ID 0-7): хост-адаптер обычно имеет ID7, первый (загрузочный) жесткий диск — ID0. Сложные устройства могут иметь до восьми подустройств со своими номерами LUN (Logical Unit Number).
SCSI-устройства выпускаются как внутреннего, так и внешнего исполнения. Внутренние устройства соединяются с хост-адаптером 50-проводным (Wide SCSI — 68-проводным) плоским кабелем, внешние — экранированным кабелем с 50-контактным разъемом "CENTRONICS" для 8-битного или 68-контактным миниатюрным разъемом для 8/16-битного SCSI-2. Существует две версии SCSI, различающиеся по типу электрических сигналов: линейные (Single ended) — обычные для PC-техники — и дифференциальные (Differential) — малораспространенные, допускающие большую суммарную длину шлейфа. Их кабели и разъемы внешне одинаковы, но взаимной совместимости устройств нет.
Обычно внутренний и внешний шлейфы адаптера являются двумя частями одной SCSI-шины.На крайних устройствах шины (и только на них) должны быть установлены и включены терминаторы (внутренние или внешние), в противном случае работа устройств будет неустойчивой. На хост-адаптере терминаторы должны включаться при использовании только одного (внутреннего или внешнего) шлейфа, современные адаптеры обычно имеют автоматическое управление терминаторами.
SCSI-2 предусматривает возможность самостоятельной работы устройств: полученные цепочки команд они могу выполнять в предварительно оптимизированном порядке, отключившись от шины, используя собственные внутренние буферы. Два устройства на одной SCSI-шине могут обмениваться массивами данных без загрузки системной шины и процессора.
Все SCSI-устройства должны предварительно конфигурироваться. Параметры конфигурирования включают:

• SCSI ID — адрес 0-7, уникальный для каждого устройства на шине.
• SCSI Parity — контроль паритета: если хоть одно устройство на шине его не поддерживает, следует отключить на всех устройствах.
• Termination — включение терминаторов (только на крайних устройствах шлейфа).
• Terminator Power — питание активных терминаторов, должно быть включено хотя бы на одном устройстве.
• SCSI Synchronous Negotiation — согласование скорости синхронного обмена, обеспечивающего более высокую производительность. Если хоть одно устройство на шине не поддерживает синхронный обмен, на хост-адаптере согласование необходимо запретить. При этом, если обмен будет инициирован синхронным устройством, хост-адаптер поддержит этот режим.
• Start on Command (Delayed Start) — разрешение запуска двигателя только по команде от хост-адаптера. Позволяет снизить пик нагрузки блока питания, поскольку устройства будут запускаться последовательно.
• Enable Disconnection — позволяет устройствам отключаться от шины при неготовности данных, освобождая ее для других операций (используется при нескольких периферийных устройствах на шине).

Современные хост-адаптеры являются интеллектуальными устройствами, способными разгрузить центральный процессор от рутинных операций. Они обычно используют прямой доступ к памяти (DMA) и управление шиной (Bus Mastering). Тип системной шины адаптера определяет его пропускную способность и разрядность шины адреса, используемой в режиме Bus-Master. Для ISA-адаптеров 20-битное ограничение адреса не позволяет адресовать память свыше 16 Мбайт, что для сервера не так уж и много. Хорошим решением является использование шин PCI, EISA, MCA; VLB используется редко. На некоторых системных платах имеются встроенные SCSI-адаптеры, реализующие преимущества локального подключения.
Плата дискового сопроцессора Disk Coprocessor Board (DCB) разработки Novell является одним из первых интеллектуальных хост-адаптеров. Для разгрузки центрального процессора в DCB использовался собственный процессор 80188. Современные адаптеры превосходят его по производительности, но в дань уважения Novell продолжает программно поддерживать этот раритет.

IDE (Integrated Device Electronics) — интерфейс устройств со встроенным контроллером, используется для подключения устройств внутреннего исполнения: дисковых накопителей и CD-ROM. Наибольшее распространение получила 16-битная версия, называемая также ATA (AT Attachment) или AT-Bus. Новые версии — EIDE (Enhanced IDE), Fast ATA , Fast ATA-2 допускают более высокие скорости обмена (свыше 10 Мбайт.с) и отодвигают ограничение на максимальный объем диска с 504 Мбайт до 7.88 Гбайт.
Малораспространные варианты: XT-IDE — 8-битный интерфейс с 40-проводным шлейфом, с ATA несовместим; MCA IDE — 72-проводной интерфейс для 16-битной шины MCA.
К одной шине IDE может подключаться не более двух устройств, одно из которых с помощью переключателей (джамперов) назначается ведущим (Master), другое — ведомым (Slave). В отличие от SCSI, устройства на одной шине могут работать только поочередно. В системе может быть до двух шин IDE, доступных для подключения жестких дисков. Дополнительный IDE-интерфейс, имеющийся на звуковых картах, обычно может использоваться только для подключения CD-ROM (жесткие диски BIOS на нем искать не будет, хотя возможно настроить драйвер NetWare и на его использование; целесообразность установки звуковой карты на выделенном сервере весьма сомнительна).
Скорость передачи данных по шине может ограничиваться как накопителем, так и контроллером. Для обмена обычно используется PIO (Programming Input/Output). PIO Mode 3 допускает скорость до 11.1 Мбайт/с, PIO Mode 4 — 16.6 Мбайт/с. Для сервера желательна поддержка высокоскоростных режимов.
Контроллер IDE в современных платформах обычно встраивается в системную плату и подключается к высокопроизводительной локальной шине. Существуют также и контроллеры для шин ISA, EISA, VLB, PCI, некоторые модели имеют аппаратный кэш и средства дублирования (отражения) дисков. Применение ISA-адаптеров для сервера нежелательно по причине их низкой пропускной способности.
Делая выбор между интерфейсами дисковой системы SCSI и IDE, следует принимать во внимание следующие факторы:

• цена SCSI-диска теперь несущественно превышает цену аналогичного IDE-устройства, однако надо учитывать внушительную цену SCSI-контроллера (хост-адаптера);
• производительность одиночных устройств IDE и SCSI практически одинакова, но при одновременном использовании нескольких устройств суммарная производительность SCSI-системы существенно выше;
• высокая эффективность дисковой системы в сервере (как в многозадачной системе) обеспечивается использованием DMA (и Bus Mastering) и интеллектуальностью адаптера, что типично для SCSI и редко встречается в IDE-системах;
• ассортимент устройств IDE ограничен жесткими дисками и накопителями CD-ROM, только внутреннего исполнения и только для IBM PC-совместимых компьютеров. Интерфейс SCSI имеют винчестеры, стримеры, магнитооптические устройства, CD-ROM, дисковые массивы и другие устройства как внутреннего, так и внешнего исполнения, производимые для компьютеров любых архитектур;
• наращиваемость системы с IDE ограничена четырьмя жесткими дисками, вместе с CD-ROM число устройств не может превышать шести. Для SCSI возможно подключение до 4x7=28 устройств, в число которых могут входить и сложные устройства с подустройствами;
• теоретически возможно сосуществование SCSI и IDE в одном сервере, но при этом вероятны и некоторые сюрпризы несовместимости (конфликты) конкретных моделей контроллеров.

Устройства хранения информации

Накопители на жестких магнитных дисках

Накопители на жестких магнитных дисках (Hard Disk Drive, HDD) являются основными устройствами оперативного хранения информации. Для современных одиночных накопителей характерны объемы от сотен мегабайт до нескольких гигабайт при времени доступа 5-15 мс и скорости передачи данных 1-10 Мбайт/с.
Относительно корпуса сервера различают внутренние и внешние накопители.
Внутренние накопители существенно дешевле, но их максимальное количество ограничивается числом свободных отсеков корпуса, мощностью и количеством соответствующих разъемов блока питания сервера. Установка и замена обычных внутренних накопителей требует выключения сервера, что в некоторых случаях недопустимо.
Внутренние накопители с возможностью "горячей" замены (Hot Swap) представляют собой обычные винчестеры, установленные в специальные кассеты с разъемами. Кассеты обычно вставляются в специальные отсеки со стороны лицевой панели корпуса, конструкция позволяет вынимать и вставлять дисководы при включенном питании сервера. Для стандартных корпусов существуют недорогие приспособления (Mobile Rack), обеспечивающие оперативную съемность стандартных винчестеров.
Внешние накопители имеют собственные корпуса и блоки питания, их максимальное количество определяется возможностями интерфейса. Обслуживание внешних накопителей может производиться и при работающем сервере, хотя может требовать прекращения доступа к части дисков сервера.
Для больших объемов хранимых данных применяются блоки внешних накопителей — дисковые массивы и стойки, представляющие собой сложные устройства с собственными интеллектуальными контроллерами, обеспечивающими, кроме обычных режимов работы, диагностику и тестирование своих накопителей.
Более сложными и надежными устройствами хранения являются RAID-массивы (Redundant Array of Inexpensive Disks — избыточный массив недорогих дисков). Для пользователя RAID представляет собой один (обычно SCSI) диск, в котором производится одновременная распределенная избыточная запись (считывание) данных на несколько физических накопителей (типично 4-5) по правилам, определяемым уровнем реализации (0-10). Например, RAID Level 5 позволяет при считывании исправлять ошибки и осуществлять замену любого диска без остановки обращения к данным.

CD-ROM

Устройства считывания компакт-дисков CD-ROM расширяют возможности системы хранения данных NetWare. Существующие накопители обеспечивают скорость считывания от 150 кбайт/с до 300/600/900/1500 Кбайт/c для 2-,4-,6- и 10-скоростных моделей при времени доступа 200-500 мс. NetWare позволяет монтировать компакт-диск как сетевой том, доступный пользователям для чтения. Объем тома может достигать 682 Мбайт (780 Мбайт для Mode 2).
Устройства CD-ROM выпускаются с различными интерфейсами, как специфическими (Sony, Panasonic, Mitsumi), так и общего применения: IDE и SCSI. Сервер NetWare обслуживает только CD-ROM с интерфейсами SCSI, новые драйверы существуют и для IDE; устройства со специфическими интерфейсами могут использоваться только в DOS для инсталляции системы. С точки зрения повышения производительности предпочтительнее использование CD-ROM SCSI, однако они существенно дороже аналогичных IDE-устройств. В сервере с дисками SCSI применение CD-ROM с интерфейсом IDE может оказаться невозможным из-за конфликтов адаптеров.

Во избежание зависания процесса инсталляции сервера с CD, его привод нежелательно подключать к тому же контроллеру, который будет обслуживать диск с системным томом SYS:. CD-ROM внутреннего исполнения не рекомендуется устанавливать непосредственно над жестким диском из-за сильного магнитного поля, способного разрушить данные на винчестере, которое возникает при считывании CD.

Стримеры

Устройства хранения данных на магнитной ленте (Tape Drive) — стримеры — являются распространенными средствами архивации данных. Они относятся к категории устройств хранения Off-Line, для них характерно очень большое время доступа, обусловленное последовательным методом доступа, средняя скорость обмена и большая емкость носителя — от сотен мегабайт до нескольких гигабайт. Носителем информации обычно являются картриджи с лентой шириной 1/4 дюйма (6.25 мм) — Quarter-Inch Cartridge, QIC. Широко распространены стандарты QIC 40 и QIC 80, имеющие продольную плотность записи 10000 бит/дюйм на 20 дорожках и 14700 бит/дюм на 28 дорожках соответственно, позволяющие хранить сотни Мбайт на одной ленте. Большие объемы обеспечивают стандарты QIC 1350 и QIC 2100 — 1.35 и 2.1 Гбайт соответственно. Девятидорожечные ленты шириной 1/2 дюйма (12,7 мм) типичны для накопителей мини- и больших (Mainframe) компьютеров.
Стримеры могут иметь специфические интерфейсы, требующие специальных адаптеров; некоторые дешевые модели подключаются к стандартному контроллеру накопителей на гибких дисках вместе с дисководами; существуют устройства, подключаемые к паралельному порту. NetWare поддерживает только стримеры с интерфейсом SCSI, что объясняется его преимуществом в производительности системы в целом. Использование стримеров с другими интерфейсами может оказаться невозможным из-за отсутствия соответствующих драйверов.
NetWare поддерживает ленточные устройства как средства архивирования и востановления данных, на их использование ориентирована серверная утилита SBACKUP.
Ленточные устройства имеют существенный недостаток — большие затраты времени на обслуживание:

• подготовка картриджа к использованию — тестирование поверхности и форматирование ленточных томов — весьма длительная процедура, занимающая время, исчисляемое часами. Приобретение предварительно отформатированных картриджей (Preformatted) позволяет экономить время (конечно, при условии совпадения форматов);
• процесс записи и считывания длителен из-за последовательного доступа и невысоких скоростей движения носителя;
• при длительном хранении ленты требуют периодической перемотки для снятия внутренних напряжений. Кроме того, при хранении необходимо выдерживать нормальные условия по температуре и влажности;
• основное преимущество стримеров — низкая удельная стоимость хранения больших массивов информации.

Магнитооптические устройства

Магнитооптические устройства — Magneto-Optical Drives, MOD, — используют лазерный луч для записи информации на сменный магнитный носитель, весьма устойчивый к воздействию внешних магнитных полей и некритичный к температуре и влажности. Емкость одного носителя составляет от сотен мегабайт до нескольких гигабайт. Устройства обеспечивают скорость считывания и время доступа, приближающиеся к параметрам винчестера, но существенно более длительный процесс записи. Магнитооптические устройства могут монтироваться как сменяемый том или использоваться в качестве устройств архивации (альтернатива стримерам) или миграции данных (HCSS). Приводы с автоматической сменой носителя (Jukebox) являются примером устройств хранения класса Near-Line и могут с успехом использоваться для создания массивов данных с объемом, достигающим терабайта, а также для автоматизированного резервного архивирования сетевых дисков. Общепринятым интерфейсом MOD для серверов является SCSI, применение устройств, подключаемых к параллельным портам для сервера нежелательно из-за большой загрузки процессора при обмене с ними и может оказаться невозможным из-за отсутствия драйверов NetWare.

3.2 Дисковая подсистема сервера NetWare

NetWare использует собственные методы организации дисков, создавая на них разделы, отличающиеся от разделов DOS. ОС имеет специальные средства для повышения надежности хранения и суммарной эффективности параллельного обслуживания множества запросов клиентов, приложений и внутренних процессов системы.

Средства повышения надежности хранения.

Надежность хранения информации на физическом уровне обеспечивается контрольным считыванием после записи (Read after Write Verify) в сочетании с "горячим резервированием" (Hot Fix) и дублирование дисков.

• Контрольное считывание может быть реализовано аппаратно (средствами дискового контроллера) или программно. Аппаратный контроль с точки зрения производительности предпочтительнее, однако при этом остается уязвимым тракт память — контроллер. Для специальных дисков, реализующих верификацию аппаратно на уровне устройства, включение системной верификации обычно излишне.
• Горячее резервирование использует область Hot Fix Area, определяемую при создании раздела NetWare. Дефектные участки поверхности носителя, выявленные по возникновении ошибки при считывании или верификации после записи, переназначаются в резервную область и в дальнейшем до переформатирования диска не используются.
• Дублирование дисков, точнее — разделов одинакового размера, подразделяется на отражение (Disk Mirroring) и дуплексирование (Disk Duplexing). При использовании дублирования запись производится одновременно на два и более (максимум — 8) физических накопителя, подключенных в случае отражения к одному контроллеру, в случае дуплексирования — к различным контроллерам. При чтении запросы распределяются между отраженными дисками, что попутно сокращает время доступа к данным. Согласованность данных (синхронность) на дублированных носителях проверяется при монтировании их томов. B NetWare 4.x синхронность дисков проверяется еще и периодически во время обычной работы сервера. Отражение спасает данные только в случае отказа самого накопителя, дуплексирование резервирует весь дисковый тракт. Дуплексированные диски работают производительнее отраженных за счет параллельной работы каналов при записи. Для оператора консоли оба вида дублирования дисков называются отражением.
• Применение накопителей RAID разгружает процессор сервера от задач повышения надежности хранения информации, во многих случаях снимая актуальность применения отражения дисков (RAID Level 1 эквивалентен отражению двух дисков).

Обеспечение надежности на физическом уровне дополняется средствами диагностики и восстановления логической структуры томов (утилита VREPAIR.NLM) и резервного копирования.

Средства повышения эффективности доступа.

Высокая эффективность файл-сервера NetWare обеспечивается системой кэширования файлов и каталогов, автоматического индексирования больших файлов, хэширования каталогов и лифтового поиска при обслуживании групп запросов к дискам. Система ориентирована на повышение суммарной эффективности удовлетворения множества запросов множества клиентов с оптимизацией операций с физическими устройствами.

• Для ускорения доступа к файлам и каталогам в оперативной памяти сервера отводится пул кэш-буферов, в которые помещаются данные, считанные с диска или предназначенные для записи на диск. Большой объем пула обеспечивает достаточно высокую вероятность нахождения требуемых данных в кэш-буфере при весьма вероятном повторном обращении. При последовательном чтении соседних блоков файлов система может выполнять упреждающее считывание (Read Ahead), помещая в кэш данные "про запас". Менеджер кэша следит за использованием буферов, освобождая блоки, к которым давно не было обращений, управляет записью данных из модифицированных кэш-буферов (Dirty Cache Buffers) на диск, передает запросы на обращения к дискам в лифтовую систему поиска.
• Для ускорения доступа к большим файлам ОС автоматически индексирует любой файл прямого доступа, имеющий более 64 элементов в таблице размещения, строя индекс турбо-FAT. Поскольку это построение занимает определенное время, а турбо-FAT может впоследствии пригодиться для нового доступа к тому же файлу, существует время жизни индекса после закрытия индексированного файла, по исчерпании которого занимаемая им память может быть выделена для другого файла.
• Для ускорения поиска файла в каталоге применяется хеширование каталогов (Directory Hashing) — метод индексирования каталога, позволяющий находить требуемое вхождение с первой попытки с вероятностью 0.95 (в отличие от обычного последовательного перебора таблицы вхождений каталога).
• Лифтовый поиск (Elevator Seeking) минимизирует затраты времени на перемещение головок дисковода, вносящие наибольшую задержку в суммарное время доступа к данным. Запросы к диску от множества процессов, обслуживаемых сервером, выстраиваются в очередь и обслуживаются по мере приближения головок к требуемым участкам, подобно лифту, подбирающему и выпускающему пассажиров по пути на разных этажах.

Организация дисковой системы

ОС NetWare взаимодействует с устройствами внешней памяти через собственные драйверы, специальные для каждого типа устройств и интерфейса. Традиционные драйверы (.DSK-файлы) в NetWare 4.1x постепенно заменяются на драйверы архитектуры NPA, NWPA (NetWare Peripherial Architecture). В них функции обеспечения интерфейсов связи NetWare с хост-адаптером и собственно драйверы конкретных подключенных к ним устройств разделены на модули HAM (Host Adapter Module) и CDM (Custom Device Module) соответственно. Такое разбиение позволяет экономить ресурсы памяти и процессора, поскольку загружаются только фактически необходимые модули. Модульность архитектуры облегчает изменение конфигурации аппаратуры сервера, требуя перезагрузки только одного (HAM или CDM) драйвера. Novell планирует в следующих версиях произвести полный переход на NPA, но пока обеспечивается ее сосуществование с распространенными традиционными.DSK-драйверами.
Для всех установленных и используемых дисковых контроллеров должны загружаться соответствующие им драйверы. В комплект поставки NetWare включены несколько типов дисковых драйверов.
Драйвер DCB.DSK предназначен для платы дискового сопроцессора — SCSI хост-адаптера фирмы NOVELL.
Драйвер IDE.DSK работает с IDE-дисками минуя BIOS через собственные процедуры.
Драйвер ISADISK.DSK работает с дисками IDE (и ST-506/ST-412) через BIOS компьютера, его использование позволяет обойти трудности, связанные с неоднозначностью обслуживания IDE-дисков емкостью свыше 504 Мбайт различными версиями BIOS.
Драйверы SCSI-дисков специфичны для каждого варианта хост-адаптера и должны включаться в комплект поставки SCSI-адаптера.
ОС работает со своими разделами (NetWare Partition), создаваемыми на дисках утилитой INSTALL. На одном физическом диске может присутствовать только один раздел NetWare, сосуществуя с разделами других операционных систем. Каждый раздел NetWare имеет резервную область (Hot Fix Area), на которую переназначаются данные с дефектных блоков по мере их обнаружения. Разделы (и логические диски) DOS используются для начальной загрузки компьютера, при работе NetWare они могут быть доступными только для загрузки модулей ОС. С рабочих станций весьма урезанный доступ к дискам DOS сервера имеет только оператор удаленной консоли.
Файловая система сервера в качестве самого крупного элемента организации использует категорию том (VOLume). Том может состоять из одного или нескольких (до 32) сегментов, расположенных в одном или нескольких логических разделах NetWare; каждый раздел может содержать до 8 сегментов, принадлежащих любым томам. Размещение одного тома на нескольких дисках дает возможность физически одновременного обслуживания нескольких обращений к его данным. Размер тома (минимальный — 1 Мбайт) можно увеличивать в процессе эксплуатации без разрушения уже записанных данных, добавляя к нему дополнительные сегменты. Удаление сегмента приводит к потере данных всего тома.
Том становится доступным для использования после его монтирования командой MOUNT, том SYS, необходимый для работы системы, монтируется автоматически по загрузке драйвера (драйверов), обеспечивающего доступ к дискам, несущим все его сегменты. Смонтированный том занимает в оперативной памяти объем, зависящий от его размера. Неиспользуемые тома можно размонтировать командой DISMOUNT.
Каждый том NetWare имеет древовидную структуру каталогов (аналогично логическому диску DOS). Полная спецификация файла имеет следующую структуру:

fname[.ext]

где server_name и vol_name — имена сервера и тома, dir_n — имена каталогов и подкаталогов, fname и ext — имя и расширение файла. В качестве разделителя элементов имени обычно допускается равноправное использование символов / и \ (в файлах процедур регистрации символ \ используется как управляющий).
По умолчанию том поддерживает только имена файлов, удовлетворяющие соглашениям DOS. Для поддержки пространства имен других систем (Macintosh, OS/2, UNIX и FTAM) предусмотрена загрузка дополнительных модулей MAC.NAM, OS2.NAM, NFS.NAM и FTAM.NAM соответственно.
Информация о размещении данных на томе хранится в таблицах каталогов (DET) и размещения файлов (FAT), которые всегда дублируются на разных участках диска. В случае разрушения основной копии таблицы восстанавливаются с резервной. Проверка обеих копий производится каждый раз во время монтирования тома при загрузке, "легкие" ошибки исправляются автоматически.
Для устранения более серьезных проблем монтирования используется утилита VREPAIR.NLM, позволяющая проверять и восстанавливать предварительно размонтированные тома, а также удалять дополнительное пространство имен. Копию VREPAIR.NLM полезно иметь в загрузочном каталоге диска DOS (если возникнут проблемы с томом SYS:).
В корневом каталоге каждого тома система создает ASCII-файл VOL$LOG.ERR, в который записывается диагностическая информация о работе тома. При нормальной работе системы в нем присутствуют только сообщения о монтировании и размонтировании.

Дисковое пространство выделяется под файлы и каталоги блоками. Размер блока может принимать значения 4, 8, 16, 32 или 64 кбайт, он определяется при создании тома и одинаков для всех его сегментов. Бо"льшие размеры блока экономят память сервера, используемую для кэширования таблиц каталогов и размещения файлов, но при большом количестве маленьких файлов увеличивают расход дисковой памяти, поскольку под каждый файл выделяется хотя бы один блок.
В NetWare 4.x эффективность использования дискового пространства повышается при использовании подразделения блоков (Block Suballocations) на субблоки с размером, кратным 512 байт. При этом файл всегда начинается с границы целого блока, а неиспользуемые остаточные субблоки могут использоваться в качестве "довесков" в других файлах. Выигрыш в использовании дискового пространства, естественно, оплачивается некоторым снижением производительности. Подразделение блоков (по умолчанию предлагается разрешить) может быть установлено для тома в любое время, однако отменить его уже нельзя до переформатирования тома. Подразделение может быть запрещено для конкретных файлов установкой атрибута Ds (Don"t Suballocate), что особенно полезно для часто изменяемых файлов, например, баз данных.
Для повышения эффективности использования дисковой памяти в случае разрозненных (sparce) файлов большого размера (у которых был заявлен большой размер, но реальная запись в средние блоки не производилась) под незаписанную часть файла блоки не выделяются, при чтении этой области система генерирует поток нулей. Cвойство разрозненности может сохраняться и при копировании файлов сетевыми утилитами.
ОС следит за наличием свободного пространства томов и при уменьшении его до критического размера выдает сообщения на консоль и станции сети.
В NetWare 4.x дополнительную экономию дискового пространства обеспечивает применение компрессии файлов (File Compression): ОС выявляет файл, к которому не было обращений в течении нескольких дней, и пытается выполнить его сжатие во временный файл. Если компрессия успешно завершилась и сжатый файл стал существенно меньше оригинала, исходный файл замещается сжатым. При обращении к этому файлу он автоматически распаковывается в свободное пространство диска. Компрессия, как и подразделение, для всего тома может только включаться, но может запрещаться атрибутами для файлов и каталогов. Параметры компрессии задаются командами SET и атрибутами файлов и каталогов. "Расплатой" за экономию дискового пространства являются следующие негативные явления:

• скорость доступа: декомпрессия файла, в зависимости от его размера и производительности процессора, может занимать от десятков секунд до десятков минут;
• архивация: системные архивы (Backup) томов с разрешенной компрессией могут восстанавливаться только на тома с разрешенной компрессией. Вдобавок, файлы восстанавливаются в декомпрессированном виде и будут автоматически сжаты только через несколько дней. Следовательно, размер тома для восстановления архива может потребоваться существенно большим, чем размер архивированного тома;
• производительность сервера: компрессия и декомпрессия требуют ресурсов процессора, однако поиск файлов-кандидатов и их компрессию можно запретить на время большой активности пользователей в сети.

При наличии устройств массовой памяти (HCSS) возможно применение миграции файлов на внешние устройства класса Near-Line. При заполнении пространства тома до определенного порога система ищет файлы с самым давним временем последнего доступа, и если прошедший срок превышает заданный порог, файлы автоматически перемещаются на внешнее устройство, позволяющее системе обеспечить его автоматический же возврат по первому запросу доступа. Миграция разрешается или запрещается для всего тома, для каждого файла может запрещаться установкой атрибута Dm (Don"t Migrate).

Управление доступом к файлам и каталогам

Конечной задачей файл-сервера является предоставление пользователям доступа к файлам и каталогам, расположенным в системе хранения данных сервера. NetWare предоставляет возможность доступа клиентов сети к конкретным файлам и каталогам, а также возможность отображения любого каталога на логический диск рабочей станции — так называемое планирование драйвов (Drive Mapping), осуществляемое сервером по командам MAP или через протокольные вызовы NCP.
NetWare как многопользовательская и многозадачная ОС обеспечивает управление доступом к файлам и каталогам в следующих аспектах:

• предоставление определенных прав доступа конкретным пользователям и группам;
• задание свойств файлов и каталогов их атрибутами;
• реализация разделяемого доступа к файлам, механизма захвата (блокировки) файлов и записей при множественном доступе;
• восстановление и очистка удаленных файлов;
• контроль завершенности транзакций.

Потенциально возможные действия любого пользователя с файлами и каталогами определяются его правами доступа в данном файле или каталоге. Права могут задаваться непосредственными опекунскими назначениями (Trustee Assignments) или наследоваться от прав, доверенных в родительском каталоге. Наследование прав регулируется фильтром наследуемых прав (Inherited Rights Filter, IRF), который до версий NetWare 4.x не очень выразительно назывался маской (IRM). Опекунские назначения и фильтры (маски) используют один и тот же набор прав. Таблица 3.1. Права доступа к файлам и каталогам

Право	Обозначение	Действие для каталогов и файлов
Read	R	Право открытия и чтения файла (запуск программ).
Write	W	Право открытия и изменения содержимого существующего файла.
Create	C	Для каталога — право создания (но не чтения) файлов и подкаталогов. Для файла — право восстановления удаленного (неочищенного).
Erase	E	Право удаления файла или каталога и очистки удаленного файла.
Modify	M	Право модификации атрибутов и имени (но не содержимого)
File Scan	F	Право сканирования (обеспечивает видимость имен файлов и подкаталогов)
Access Control	A	Право управления доступом — позволяет изменять маску и предоставлять (модифицировать) все права (кроме прав супервизора) любым пользователям.
Supervisory	S	Право супервизора — автоматически включает все вышеперечисленные права, а также позволяет предоставлять право супервизора в этом каталоге или файле другим пользователям. Применительно к каталогу распространяется на все файлы и нижестоящие подкаталоги и не может отменяться на нижестоящих уровнях каталогов или файлов (игнорирует фильтры и опекунские назначения).

Эффективные права пользователя складываются из всех прав, доверенных ему лично и как члену групп, а также из прав пользователей и групп, которым он имеет эквивалентность по защите. Если права доверены только в вышестоящем каталоге, то по пути к данному каталогу они проходят через фильтры наследуемых прав доверенного и промежуточных каталогов, а для файла — еще и через его IRF. При наследовании, естественно, права могут только ограничиваться (за исключением права супервизора). Непосредственное опекунское назначение отменяет наследование прав.

При просмотре каталогов пользователь увидит дерево каталогов от самого корня тома, но только те ветви, которые ведут в доверенные ему каталоги и только те файлы, в которых он имеет эффективное право сканирования (F).

Установкой опекунских назначений можно предоставить любой набор прав (или, наоборот, ограничить доступ) в любом фрагменте дерева каталогов и файлов.

Атрибуты каталогов и файлов предназначены для ограничения действий пользователей, разрешенных их эффективными правами, а также задания некоторых свойств, учитываемых системой при обслуживании. Изменение атрибутов разрешается пользователям, обладающим правом модификации.

Таблица 3.2 Атрибуты файлов и каталогов

Атрибут файла (F) каталога (D)	Net Ware 2.x-3.x	Net Ware 4.x	Назначение атрибута
Archive needed (F)	A	A	Необходимость архивации файла (модифицирован со времени последней архивации)
Copy inhibit (F)	C	Ci	Запрет копирования файлов для Macintosh
Delete inhibit (F,D)	D	Di	Запрет удаления файла или каталога
Hidden (F,D)	H	H	Невидимый командой DOS DIR (NDIR этот атрибут игнорирует)
Indexed (F)	I	I	Индексируемый файл (активизирует построение Turbo-FAT для ускорения доступа)
Purge (F,D)	P	P	Немедленно очищаемый при удалении (невосстанавливаемый утилитой SALVAGE)
Read Only (F)	Ro	Ro	Только чтение: запрет записи, переименования и удаления (автоматически устанавливает атрибуты Ri и Di и снимает Rw)
Read Write (F)	Rw	Rw	Чтение и запись (при установке снимает Ro)
Rename inhibit (F,D)	R	Ri	Запрет переименования
Shareable (F)	S	S	Разделяемый файл (допускает одновременное обращение от нескольких пользователей)
System (F,D)	Sy	Sy	Системный: скрытый с запретом удаления (комбинация H и Ro)
Transactional (F)	T	T	Транзактируемый файл, защищаемый TTS (также запрещает удаление и переименование)
eXecute only (F)	X	X	Файл только для исполнения (.COM или.EXE). Запрет модификации, удаления, переименования и копирования. Однажды установленный атрибут невозможно снять; не все программы могут с ним работать
(Normal)	N	N	Фиктивный "атрибут" для установки атрибутов по умолчанию (Rw)
Can"t Compress (F)	-	Cc	Невозможна существенная компрессия (устанавливается системой после неэффективной попытки сжатия)
Don"t Compress (F,D)	-	Dc	Запрет компрессии
Immediate Compress (F,D)	-	Ic	Немедленная компрессия (сразу после записи)
Don"t Migrate (F,D)	-	Dm	Запрет миграции на HCSS
Migrated (F)	-	M	Файл мигрировал на HCSS
Don"t Suballocate (F)	-	Ds	Запрет подразделения блоков

Атрибуты I, Cc, M устанавливаются операционной системой.

При копирование файлов сетевыми утилитами (NCOPY) между сетевыми каталогами файл сохраняет все атрибуты, кроме P (немедленно очищаемый). Копирование файла на локальный диск, а также любое копирование средствами DOS, сохраняет только атрибуты S и Ro.

При разделяемом доступе к файлам целостность данных при одновременном доступе с нескольких станций обеспечивается механизмом захвата файлов и физических записей. Множественный доступ разрешается только к файлам, имеющим атрибут разделяемости (S). Прикладная программа может потребовать захвата файла или физической записи — области файла. При попытке другого клиента обратиться к захваченному файлу или записи система блокирует эту операцию.

ОС имеет средства восстановления удаленных файлов: при удалении файла сначала делается только пометка в его описателе, содержимое файла и занимаемое пространство на томе сохраняется до его необратимой очистки (Purge), выполняемой системой автоматически через некоторое время, или пользователем, имеющем в удаленных файлах право удаления D, с помощью утилиты PURGE. Файлы с атрибутом P очищаются немедленно.

Система позволяет сохранять удаленные файлы даже с совпадающими именами. Неочищенный (восстановимый) файл из удаленного каталога переносится в скрытый каталог DELETED.SAV, автоматически создающийся в корневом каталоге каждого тома. Для обслуживания восстановимых файлов служит утилита SALVAGE.EXE, которая имеет средства для поиска и выбора восстановимых файлов, в том числе и из удаленных каталогов.

Система отслеживания транзакций TTS защищает файлы баз данных с установленным атрибутом транзакционности (T). Система следит за тем, чтобы каждая транзакция — цепочка захвата, модификации и освобождения записи — выполнялась до конца.

Если по внешним причинам, связанным с сервером, сетью или станцией, транзакция прервалась, то TTS произведет откат транзакции — вернет файл в состояние, в котором он был до ее начала. В корневом каталоге тома SYS: система создает текстовый файл TTS$LOG.ERR, в котором накапливается отчет о работе TTS. Подключение сервера к системе бесперебойного питания позволяет повысить надежность TTS.