1. โครงสร้า งระบบแฟ้ม
File-System Structure

2. Learning Objectives
เพื่อศึกษาหลักการจัดการระบบแฟ้ม
เพื่อให้เข้าใจถึงโครงสร้างของแฟ้ม และสารบบ รวมทั้ง
คุณลักษณะประการต่างๆ ของแฟ้ม และการจัดการแฟ้ม
วิเ ชษฐ์ พลายมาศ | ระบบปฏิบ ต ิก าร (OS: Operating Systems) | การจัดการระบบแฟ้ม (File-System Management) | 2
ั

3. File-System Management
File Concept
Access Methods
Directory Structure
File System Mounting
File Sharing
Protection
วิเ ชษฐ์ พลายมาศ | ระบบปฏิบ ต ิก าร (OS: Operating Systems) | การจัดการระบบแฟ้ม (File-System Management) | 3
ั

4. แนวคิด เกี่ย วกับ แฟ้ม
File Concept
แฟ้ม คือ พื้นที่อยูเชิงตรรกะที่เรียงต่อเนื่องกัน (Contiguous
่
logical address space)
Types:
 แฟ้มข้อมูล (Data file)
 numeric
 character
 binary
 แฟ้มโปรแกรม (Program file)
วิเ ชษฐ์ พลายมาศ | ระบบปฏิบ ต ิก าร (OS: Operating Systems) | การจัดการระบบแฟ้ม (File-System Management) | 4
ั

5. แนวคิด เกี่ย วกับ แฟ้ม
File Concept
คุณลักษณะของแฟ้ม
 เช่น ชื่อ, ตัวระบุ (identifier), ประเภท, ที่อยู่, ขนาด, การป้องกัน, วัน
เดือน ปี และข้อมูลเกี่ยวกับผู้ใช้
คำาสั่งปฏิบัติการเกียวกับแฟ้ม
่
 เช่น การสร้าง, การเขียน, การอ่าน, การย้ายตำาแหน่งภายใน, การลบ,
การตัดทิ้ง OS บางชนิด จะมี ตัวชี้แฟ้ม (File pointer), การนับการเปิด
แฟ้ม, ตำาแหน่งหน่วยเก็บแฟ้ม, สิทธิการเข้าถึง (access rights) เป็นต้น
ประเภทของแฟ้ม
 ประกอบด้วยชือ (file name) และส่วยขยาย (file extension)
่
โครงสร้างแฟ้ม และแฟ้มสนับสนุน
โครงสร้างแฟ้มภายใน
 อาจเป็นตำาแหน่งของ offset, block, sector เพื่อใช้ในการแปลงจากที่
อยูเชิงตรรกะ (logical address) ไปเป็นที่อยู่เชิงกายภาพ (physical
่
address)
วิเ ชษฐ์ พลายมาศ | ระบบปฏิบ ต ิก าร (OS: Operating Systems) | การจัดการระบบแฟ้ม (File-System Management) | 5
ั

6. File Structure
ไม่มี (None) – เป็นลำาดับของ words หรือ bytes
โครงสร้างระเบียนอย่างง่าย (Simple record structure)
 Lines
 Fixed length
 Variable length
โครงสร้างซับซ้อน (Complex Structures)
 Formatted document
 Relocatable load file
ผู้ตัดสินเลือกโครงสร้างของแฟ้ม
 Operating system
 Program
วิเ ชษฐ์ พลายมาศ | ระบบปฏิบ ต ิก าร (OS: Operating Systems) | การจัดการระบบแฟ้ม (File-System Management) | 6
ั
Operating System

7. File Attributes
Name – only information kept in human-readable form.
Type – needed for systems that support different types.
Location – pointer to file location on device.
Size – current file size.
Protection – controls who can do reading, writing,
executing.
Time, date, and user identification – data for
protection, security, and usage monitoring.
Information about files are kept in the directory structure,
which is maintained on the disk.
วิเ ชษฐ์ พลายมาศ | ระบบปฏิบ ต ิก าร (OS: Operating Systems) | การจัดการระบบแฟ้ม (File-System Management) | 7
ั
Operating System

8. File Operations
Create
Write
Read
Reposition within file – file seek
Delete
Truncate
Open(Fi) – search the directory structure on disk for entry
Fi, and move the content of entry to memory.
Close (Fi) – move the content of entry Fi in memory to
directory structure on disk.
วิเ ชษฐ์ พลายมาศ | ระบบปฏิบ ต ิก าร (OS: Operating Systems) | การจัดการระบบแฟ้ม (File-System Management) | 8
ั
Operating System

9. File Types – Name, Extension
วิเ ชษฐ์ พลายมาศ | ระบบปฏิบ ต ิก าร (OS: Operating Systems) | การจัดการระบบแฟ้ม (File-System Management) | 9
ั

10. Access Methods
การเข้า ถึง โดยลำา ดับ (Sequential Access )
read next
write next
reset
no read after last write
(rewrite)
การเข้า ถึง โดยตรง (Direct Access)
read n
write n
position to n
read next
write next
rewrite n
n = relative block number
วิเ ชษฐ์ พลายมาศ | ระบบปฏิบ ต ิก าร (OS: Operating Systems) | การจัดการระบบแฟ้ม (File-System Management) | 10
ั

11. Sequential-access File
วิเ ชษฐ์ พลายมาศ | ระบบปฏิบ ต ิก าร (OS: Operating Systems) | การจัดการระบบแฟ้ม (File-System Management) | 11
ั

12. Simulation of Sequential Access on a Direct-access File
วิเ ชษฐ์ พลายมาศ | ระบบปฏิบ ต ิก าร (OS: Operating Systems) | การจัดการระบบแฟ้ม (File-System Management) | 12
ั

13. Example of Index and Relative
Files
วิเ ชษฐ์ พลายมาศ | ระบบปฏิบ ต ิก าร (OS: Operating Systems) | การจัดการระบบแฟ้ม (File-System Management) | 13
ั

14. Directory Structure
กลุ่มของโหนดต่างๆ ที่บรรจุไว้ด้วยข้อมูลเกียวกับแฟ้มทั้งหมด
่
Directory
Files
F1 F2 F4
F3
Fn
ทั้ง directory structure และ files ที่อยูบนดิสก์
่
เวลาสำารองข้อมูลจะต้องเก็บโครงสร้างทั้งคู่ไว้บนเทป
วิเ ชษฐ์ พลายมาศ | ระบบปฏิบ ต ิก าร (OS: Operating Systems) | การจัดการระบบแฟ้ม (File-System Management) | 14
ั

15. A Typical File-system Organization
วิเ ชษฐ์ พลายมาศ | ระบบปฏิบ ต ิก าร (OS: Operating Systems) | การจัดการระบบแฟ้ม (File-System Management) | 15
ั

16. Information in a Device Directory
Name
Type
Address
Current length
Maximum length
Date last accessed (for archival)
Date last updated (for dump)
Owner ID (who pays)
Protection information (discuss later)
วิเ ชษฐ์ พลายมาศ | ระบบปฏิบ ต ิก าร (OS: Operating Systems) | การจัดการระบบแฟ้ม (File-System Management) | 16
ั

17. Operations Performed on Directory
Search for a file
Create a file
Delete a file
List a directory
Rename a file
Traverse the file system
วิเ ชษฐ์ พลายมาศ | ระบบปฏิบ ต ิก าร (OS: Operating Systems) | การจัดการระบบแฟ้ม (File-System Management) | 17
ั

18. เกณฑ์ก ารจัด องค์ก รสารบบเชิง ตรรกะ
ความสะดวก (Efficiency) – เพื่อให้ค้นหาไฟล์ได้อย่าง
รวดเร็ว
โดยชื่อ (Naming) – เพื่อความสะดวกต่อผู้ใช้
โดยกลุ่ม (Grouping) – กลุ่มเชิงตรรกะตามคุณลักษณะของ
แฟ้ม เช่น all Java programs, all games, …
วิเ ชษฐ์ พลายมาศ | ระบบปฏิบ ต ิก าร (OS: Operating Systems) | การจัดการระบบแฟ้ม (File-System Management) | 18
ั

19. Single-Level Directory
มีสารบบเดียวสำาหรับผู้ใช้ทุกคน
Naming problem
Grouping problem
วิเ ชษฐ์ พลายมาศ | ระบบปฏิบ ต ิก าร (OS: Operating Systems) | การจัดการระบบแฟ้ม (File-System Management) | 19
ั

20. Two-Level Directory
แยกสารบบตามผู้ใช้แต่ละคน
Path name
ผู้ใช้สามารถตั้งชื่อแฟ้มเหมือนกัน
ง่ายต่อการค้นหา
ไม่สามารถแบ่งตามความจุที่ใช้
วิเ ชษฐ์ พลายมาศ | ระบบปฏิบ ต ิก าร (OS: Operating Systems) | การจัดการระบบแฟ้ม (File-System Management) | 20
ั

21. Tree-Structured Directories
วิเ ชษฐ์ พลายมาศ | ระบบปฏิบ ต ิก าร (OS: Operating Systems) | การจัดการระบบแฟ้ม (File-System Management) | 21
ั

22. Tree-Structured Directories (Cont.)
ง่ายต่อการค้นหา (Efficient searching)
ตามความจุของกลุ่ม (Grouping Capability)
สารบบปัจจุบัน (Current directory) สารบบที่ทำางาน (working
directory)
 cd /spell/mail/prog
 type list
วิเ ชษฐ์ พลายมาศ | ระบบปฏิบ ต ิก าร (OS: Operating Systems) | การจัดการระบบแฟ้ม (File-System Management) | 22
ั

23. Tree-Structured Directories (Cont.)
ชื่อเส้นทาง (path name) เชิง สัม บูร ณ์ (Absolute) หรือเชิง
สัมพัทธ์ (relative)
การสร้างชื่อแฟ้มเสร็จแล้วในสารบบปัจจุบัน
Delete a file
rm <file-name>
การสร้างสารบบย่อยในสารบบปัจจับน
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”.
วิเ ชษฐ์ พลายมาศ | ระบบปฏิบ ต ิก าร (OS: Operating Systems) | การจัดการระบบแฟ้ม (File-System Management) | 23
ั

24. สารบบกราฟแบบมีว ง
Acyclic-Graph Directories
มีการใช้ร่วมกันของ subdirectories และ files
วิเ ชษฐ์ พลายมาศ | ระบบปฏิบ ต ิก าร (OS: Operating Systems) | การจัดการระบบแฟ้ม (File-System Management) | 24
ั

25. Acyclic-Graph Directories (Cont.)
มีสองชื่อที่แตกต่างกัน (ชื่อพ้องกัน-aliasing)
ถ้า dict ถูกลบไป list ⇒ จะเป็นพอนย์เตอร์ลอย (dangling
pointer)
Solutions:
 ใช้พอยน์เตอร์ย้อนกล้บ (Backpointers), จึงสามารถลบทุกพอยน์
เตอร์ได้
ระเบียนทีมขนาดแปรผัน (Variable size records) ได้จะมีปัญหา
่ ี
 ใช้พอยน์เตอร์ย้อนกล้บ (Backpointers) โดยใช้การจัดองค์กรแบบ
daisy chain organization
 Entry-hold-count solution.
วิเ ชษฐ์ พลายมาศ | ระบบปฏิบ ต ิก าร (OS: Operating Systems) | การจัดการระบบแฟ้ม (File-System Management) | 25
ั

26. General Graph Directory
วิเ ชษฐ์ พลายมาศ | ระบบปฏิบ ต ิก าร (OS: Operating Systems) | การจัดการระบบแฟ้ม (File-System Management) | 26
ั

27. General Graph Directory (Cont.)
ทำาอย่างไรจึงรับประกันว่าไม่มีวงกลม (no cycles)?
 ยินยอมให้มเพียง link ไปยัง files ไม่ใช่ subdirectories
ี
 แต่จะสะสมขยะ
 ทุกครั้งที่เพิมลิงก์ใหม่ ให้ใช้อัลกอริธึมการตรวจหาวงกลม (cycle
่
detection algorithm) เพื่อดูว่าเกิดปัญหาหรือไม่
วิเ ชษฐ์ พลายมาศ | ระบบปฏิบ ต ิก าร (OS: Operating Systems) | การจัดการระบบแฟ้ม (File-System Management) | 27
ั

28. File System Mounting
file system จะต้องมีการ mounted ก่อนเริ่มใช้งาน
unmounted file system จะ mounted ณ mount point.
วิเ ชษฐ์ พลายมาศ | ระบบปฏิบ ต ิก าร (OS: Operating Systems) | การจัดการระบบแฟ้ม (File-System Management) | 28
ั

29. (a) Existing. (b) Unmounted
Partition
วิเ ชษฐ์ พลายมาศ | ระบบปฏิบ ต ิก าร (OS: Operating Systems) | การจัดการระบบแฟ้ม (File-System Management) | 29
ั

30. Mount Point
วิเ ชษฐ์ พลายมาศ | ระบบปฏิบ ต ิก าร (OS: Operating Systems) | การจัดการระบบแฟ้ม (File-System Management) | 30
ั

31. การแบ่ง ปัน แฟ้ม
File Sharing
การใช้แฟ้มร่วมกันเป็นสิ่งที่ต้องการบนระบบ multi-user
systems
การแบ่งปันอาจแบ่งปันผ่าน protection scheme
บนระบบกระจาย (distributed systems) การแบ่งปันแฟ้มอาจทำา
ข้ามเครือข่าย
Network File System (NFS) จึงเป็นวิธีการทั่วไปที่ใช้ในการ
แบ่งปันระบบแฟ้มบนระบบกระจาย (distributed file-sharing
method)
วิเ ชษฐ์ พลายมาศ | ระบบปฏิบ ต ิก าร (OS: Operating Systems) | การจัดการระบบแฟ้ม (File-System Management) | 31
ั

32. Protection
เจ้าของหรือผู้สร้างแฟ้ม (File owner/creator) ควรสามารถ
ควบคุม
 สามารถทำาอะไรได้บ้าง
 โดยใคร
ประเภทการเข้าถึง (Types of access)
 Read
 Write
 Execute
 Append
 Delete
 List
วิเ ชษฐ์ พลายมาศ | ระบบปฏิบ ต ิก าร (OS: Operating Systems) | การจัดการระบบแฟ้ม (File-System Management) | 32
ั

33. Access Lists and Groups
โหมดการเข้าถึง (Mode of access): read, write, execute
ประเภทผู้ใช้
RWX
a) owner access 7 ⇒ 111
RWX
b) group access 6 ⇒ 110
RWX
c) public access 1 ⇒ 001
Ask manager to create a group (unique name), say G,
and add some users to the group.
For a particular file (say game) or subdirectory, define an
appropriate access.
owner group public
chmod 761 game
Attach a group to a file
chgrp G game
วิเ ชษฐ์ พลายมาศ | ระบบปฏิบ ต ิก าร (OS: Operating Systems) | การจัดการระบบแฟ้ม (File-System Management) | 33
ั