Đang tải... (xem toàn văn)
Trong những năm gần đây HDH Linux đang ngày càng trở nên phổ biến trong trường học và môi trường công nghiệp.
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG KHOA QUỐC TẾ VÀ ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC ********* Bài tập tiểu luận môn Hệ Điều Hành Mạng Nâng Cao Kiến trúc hệ thống File EXT2, EXT3, EXT4 của các hệ điều hành họ LINUX Nhóm thực hiện: Nguyễn Trường Giang Vũ Hoàng Anh - Nguyễn Ngọc Ân Phạm Khánh Chung - Tô Danh Dũng Nguyễn Anh Dũng - Dương Văn Dũng Đặng Xuân Điệp - Đinh Quang Định Nguyễn Thu Giang - Chu Hải Hà Giảng viên hướng dẫn: Ts Hoàng Xuân Dậu Lớp: TDL&MMT (Đợt 1) - M11CQCT01-B Đề tài: Kiến trúc hệ thống File EXT2, EXT3, EXT4 của các hệ điều hành họ LINUX Hà Nội, tháng 12 - 2011 Nhóm 7- Lớp TDL&MMT Đợt 1 2 Đề tài: Kiến trúc hệ thống File EXT2, EXT3, EXT4 của các hệ điều hành họ LINUX MỤC LỤC MỤC LỤC 1 LỜI GIỚI THIỆU .3 CÁC TỪ VIẾT TẮT .4 Chương 1. Tìm hiểu về hệ điều hành Linux 5 1.1 Linux là gì? 5 1.2 Tại sao Linux phát triển? 6 1.3 Các bản phát hành Linux 7 1.4 Lợi thế của Linux .7 1.5 Ai phát triển Linux ? 9 Chương 2. Phân vùng đĩa cứng .10 2.1 Giới thiệu chung 10 2. 2 Hệ thống File EXT2 10 2. 2.1 Giới thiệu .10 2.2.2 Tổ chức đĩa .12 2.2.2.1 Superblock 14 2.2.2.2 Group Descriptor 20 2.2.2.3 Block Bitmap .21 2.2.2.4 Inode Bitmap 21 2.2.2.5 Inode Table .22 2.2.2.6 Data Blocks .28 2.2.3 Cấu trúc thư mục .28 2.2.3.1. Định dạng Directory File .28 2.2.3.2 Ví dụ về Directory .29 2.2.3.4 Indexed Directory Format 31 2.2.4 Inodes, File Identifiers .35 2.2.4.1 Inode Number 35 2.4.2 Định vị cấu trúc của Inode 35 2.2.4.3 Định vị Inode Table 36 2.2.5 Các Thuộc Tính Của File .36 2.2.5.1 Các thuộc tính chuẩn .36 2.2.5.2 Các thuộc tính mở rộng 37 2.2.6 Quản trị hệ thống file EXT2 .38 2.3 Hệ thống File EXT3 .39 2.4 Hệ thống File EXT4 .42 2.4.1 Giới thiệu 43 2.4.2 Khả năng nâng cấp mở rộng .43 2.4.2.1 Hệ Thống Tệp Tin Lớn 43 Nhóm 7- Lớp TDL&MMT Đợt 1 1 Đề tài: Kiến trúc hệ thống File EXT2, EXT3, EXT4 của các hệ điều hành họ LINUX 2.4.2.2 Đặc điểm 44 2.4.2.3 Lưu file theo nhóm block (Extents) .44 2.4.2.4 Chống phân mảnh trực tuyến .46 2.4.2.5 Cải tiến độ tin cậy 47 4.4.2.6 Đếm số inode (index-node) chưa dùng và việc làm lệnh e2fsck nhanh hơn .47 2.4.2.7 Kiểm tra tổng thể (checksum) .49 2.4.2.8 Các đặc điểm mới 50 Kết luận 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO 57 Nhóm 7- Lớp TDL&MMT Đợt 1 2 Đề tài: Kiến trúc hệ thống File EXT2, EXT3, EXT4 của các hệ điều hành họ LINUX LỜI GIỚI THIỆU Trong những năm gần đây HDH Linux đang ngày càng trở nên phổ biến trong trường học và môi trường công nghiệp. Hệ điều hành này, với chức năng và tính ổn định cho phép nó tồn tại song song với các hệ điều hành thương mại khác. Hơn nữa, sự phổ biến của mã nguồn Linux trên Internet đã đóng góp rất nhiều cho sự phổ cập của Linux. Một trong những đặc điểm quan trọng của Linux là nó hỗ trợ nhiều hệ thống tập tin. Điều này làm cho nó rất linh động và có thể cùng tồn tại với nhiều hệ điều hành khác. Từ những phiên bản đầu tiên, Linux đã hỗ trợ 15 loại tập tin : ext, ext2, xia, minix, umsdos, msdos, vfat, proc, smb, ncp, iso9660, sysv, hpfs, affs và ufs. Trong Linux, cũng như Unix, hệ thống tập tin được truy xuất thông qua một cấu trúc cây thừa kế đơn thay vì là các thiết bị xác định (như tên ổ đĩa hoặc số hiệu của ổ đĩa). Linux thêm những hệ thống tập tin mới vào cây này khi nó được thiết lập (mount). Tất cả hệ thống tập tin được thiết lập vào một thư mục và được gọi là thư mục thiết lập. Khi một đĩa được khởi tạo, trên đĩa được chia thành nhiều partitions. Mỗi partition có một hệ thống tập tin. Nhóm sinh viên chúng em đã chọn đề tài: “Kiến trúc hệ thống File EXT2, EXT3, EXT4 của các hệ điều hành họ LINUX”. Nhưng do kiến thức và kinh nghiệm còn ít, sự nghiên cứu về đề tài còn nhiều thiếu sót, kính mong thầy giúp đỡ và chỉnh sửa những thiếu sót giúp chúng em để chúng em có thể hoàn thiện hơn kiến thức của mình. Chúng em xin chân thành cảm ơn! Nhóm 7- Lớp TDL&MMT Đợt 1 3 Đề tài: Kiến trúc hệ thống File EXT2, EXT3, EXT4 của các hệ điều hành họ LINUX CÁC TỪ VIẾT TẮT Client: máy khách. IP: Internet Address. RPM: Redhat Package Manager. FQDN: Fully Qualifield Domain Name. NFS: Network File System. Server: máy chủ. SMB= Samba chương trình dùng chia sẻ tài nguyên giữa các Windows PC và Linux PC. MTA: Mail Transport Agent. PC= Personal computer: máy tính cá nhân. Point, mount_point: điểm truy cập, thường là thư mục, nơi mount các hệ thống tập tin. Mount: gắn kết các tập tin vào 1 point nào đó. Umount: gỡ bỏ các tập tin đã được mount vào 1 point nào đó. Username: tên tài khoản người dùng. Password: mật khẩu tương ứng với username. SMB: Samba. SWAT: Samba Web Administration Tool. … Nhóm 7- Lớp TDL&MMT Đợt 1 4 Đề tài: Kiến trúc hệ thống File EXT2, EXT3, EXT4 của các hệ điều hành họ LINUX Chương 1. Tìm hiểu về hệ điều hành Linux 1.1 Linux là gì? Linux xuất hiện như một sản phẩm nguồn mở miễn phí và đến nay đã có thể sánh vai với các hệ điều hành thương phẩm như MS Windows, Sun Solaris v.v. Linux ra đời từ một dự án hồi đầu những năm 1990 có mục đích tạo ra một hệ điều hành kiểu UNIX cài đặt trên máy tính cá nhân chạy với bộ vi xử lý Intel, tương hợp họ máy tính IBM-PC (còn gọi tắt là PC). Từ lâu, UNIX đã nổi tiếng là một hệ điều hành mạnh, tin cậy và linh hoạt, nhưng vì khá đắt nên chủ yếu chỉ dùng cho các trạm tính toán hoặc máy chủ cao cấp. Ngày nay Linux có thể cài đặt trên nhiều họ máy tính khác nhau, không chỉ riêng cho họ PC. Qua Internet, Linux được hàng nghìn nhà lập trình khắp trên thế giới tham gia thiết kế, xây dựng và phát triển, với mục tiêu không lệ thuộc vào bất kỳ thương phẩm nào và để cho mọi người đều có thể sử dụng thoải mái. Khởi thuỷ, Linux xuất phát từ ý tưởng của Linus Torvalds, khi đó chàng sinh viên Đại học Helsinki ở Phần Lan đã muốn thay thế Minix, một hệ điều hành nhỏ kiểu UNIX. Về cơ bản, Linux bắt chước UNIX cho nên cũng có nhiều ưu điểm của UNIX. Tính đa nhiệm thực sự của Linux cho phép chạy nhiều chương trình cùng lúc. Với Linux, bạn có thể đồng thời thực hiện một số thao tác, thí dụ chuyển tệp, in ấn, sao tệp, nghe nhạc, chơi game v.v. Linux là hệ điều hành đa người dùng, nghĩa là nhiều người có thể đăng nhập và cùng lúc sử dụng một hệ thống. Ưu điểm này có vẻ không phát huy mấy trên máy PC ở nhà, song ở trong công ty hoặc trường học thì nó giúp cho việc dùng chung tài nguyên, từ đó giảm thiểu chi phí đầu tư vào máy móc. Ngay cả khi ở nhà, bạn cũng có thể đăng nhập vào Linux với nhiều account khác nhau qua các terminal ảo và tổ chức dịch vụ trên mạng riêng cho mình bằng cách sử dụng Linux với nhiều modem. Nhóm 7- Lớp TDL&MMT Đợt 1 5 Đề tài: Kiến trúc hệ thống File EXT2, EXT3, EXT4 của các hệ điều hành họ LINUX Bản thân việc độc lập với những công ty lớn cũng tiềm tàng một điểm yếu của Linux. Khi chưa có một mạng lưới riêng cung cấp dịch vụ bảo trì thì tất nhiên người ta sẽ ngại sử dụng Linux. Tuy thế, với sự phát triển của Internet, các tổ chức hỗ trợ người dùng Linux đã tạo nên các Website và forum để tháo gỡ cho bạn nhiều vấn đề khó khăn. Hơn nữa Linux có thể không chạy tốt với một số phần cứng ít phổ biến, thậm chí việc hỏng hóc hoặc xoá mất dữ liệu đôi khi cũng xảy ra, bởi vì Linux luôn thay đổi và khó được thử nghiệm đầy đủ trước khi đưa lên Internet. Linux không phải là đồ chơi sẵn có, nó được thiết kế nhằm mang đến cho người sử dụng cảm giác cùng tham gia vào một dự án mới. Tuy nhiên thực tế cho thấy Linux chạy tương đối ổn định và cho bạn một cơ may không tốn kém để học và sử dụng UNIX, một họ hệ điều hành chuyên nghiệp hiện nay đang được rất nhiều người dùng trên các máy chủ và trạm tính toán cao cấp. 1.2 Tại sao Linux phát triển? Trước hết, Linux phát triển vì là một trong những hệ điều hành miễn phí và có khả năng đa nhiệm cho nhiều người sử dụng cùng lúc trên các máy tính tương thích với PC. So với những hệ điều hành thương phẩm, Linux giúp bạn ít phải nâng cấp và lại không cần trả tiền, cũng như phần lớn các phần mềm ứng dụng cho nó. Hơn nữa, Linux và những ứng dụng đó được cung cấp với cả mã nguồn miễn phí mà bạn có thể lấy về từ Internet, sau đó chỉnh sửa và mở rộng chức năng của chúng theo nhu cầu riêng. Linux có khả năng thay thế một số hệ điều hành thuộc họ UNIX đắt tiền. Nếu tại nơi làm việc mà bạn sử dụng UNIX thì ở nhà bạn cũng thích sử dụng một hệ nào đó giống như thế nhưng rẻ tiền. Linux giúp bạn dễ dàng truy cập, lướt qua các Website và gửi nhận thông tin trên mạng Internet. Nếu bạn là một quản trị viên UNIX thì về nhà bạn cũng có thể sử dụng Linux để thực hiện mọi công việc quản trị hệ thống. Một nguyên nhân khác làm cho Linux dễ đến với người dùng là nó cung cấp mã nguồn mở cho mọi người. Nhóm 7- Lớp TDL&MMT Đợt 1 6 Đề tài: Kiến trúc hệ thống File EXT2, EXT3, EXT4 của các hệ điều hành họ LINUX Chính điều này đã khiến một số tổ chức, cá nhân hay quốc gia đầu tư vào Linux nhằm mở rộng sự lựa chọn ra ngoài các phần mềm đóng kín mã nguồn. Họ cho rằng, mặc dù có dịch vụ hậu mãi nhưng không gì đảm bảo được rằng khi dùng các sản phẩm đóng kín này trên Internet, các thông tin cá nhân hay quốc gia của họ có bị gửi về một tổ chức hay một quốc gia nào khác hay không. Thí dụ Trung Quốc đã phát triển hệ điều hành Hồng Kỳ từ kernel của Linux để không bị lệ thuộc Microsoft Windows, cũng như họ đang tự nghiên cứu bộ vi xử lý Hồng Tâm để thay thế cho họ chip Intel. Tại Việt Nam, việc nghiên cứu xây dựng một hệ điều hành từ kernel Linux đã thu được một số thành công nhất định. Chắc bạn cũng đã biết đến Vietkey Linux và CMC RedHat Linux (phiên bản tiếng Việt của RedHat Linux 6.2). Gần đây, các công ty nổi tiếng như IBM, Sun, Intel, Oracle cũng bắt đầu nghiên cứu Linux và xây dựng các phần mềm ứng dụng cho nó. 1.3 Các bản phát hành Linux Nhiều người đã biết đến các nhà sản xuất phần mềm RedHat, ManDrake, SuSE, Corel và Caldera. Có thể chính bạn cũng đã từng nghe đến tên các phiên bản Linux như Slackware, Debian, TurboLinux và VA Linux, v.v. Quả thật, Linux được phát hành bởi nhiều nhà sản xuất khác nhau, mỗi bản phát hành là một bộ chương trình chạy trên nhóm tệp lõi (kernel) của Linus Tordvalds. Mỗi bản như vậy đều dựa trên một kernel nào đó, thí dụ bản RedHat Linux 6.2 sử dụng phiên bản kernel 2.2.4. Hãng RedHat đã làm ra chương trình quản lý đóng gói RPM (RedHat Package Manager), một công cụ miễn phí giúp cho bất cứ ai cũng có thể tự đóng gói và phát hành một phiên bản Linux của chính mình. Thí dụ bản OpenLinux của Caldera cũng đã được tạo ra như thế. 1.4 Lợi thế của Linux Tại sao có thể chọn Linux thay vì chọn một trong những hệ điều hành khác chạy trên PC như DOS, Windows 95/98, Windows NT, hoặc Windows 2000 ? Nhóm 7- Lớp TDL&MMT Đợt 1 7 Đề tài: Kiến trúc hệ thống File EXT2, EXT3, EXT4 của các hệ điều hành họ LINUX Linux cung cấp cho bạn một môi trường học lập trình mà hiện nay chưa có hệ nào sánh được. Với Linux, bạn có đầy đủ cả mã nguồn, trong khi đó các sản phẩm mang tính thương mại thường không bao giờ tiết lộ mã nguồn. Cuối cùng, Linux mang đến cho bạn cơ hội sống lại bầu không khí của cuộc cách mạng vi tính trước kia. Cho đến giữa thập niên 1970, máy tính điện tử còn là sân chơi riêng của các tổ chức lớn, chẳng hạn như chính quyền, tập đoàn doanh nghiệp và trường đại học. Người dân thường đã không thể sử dụng những thành tựu kỳ diệu của công nghệ thông tin. Ngày nay Linux đang làm một cuộc cách mạng ở lĩnh vực phần mềm hệ thống. Linux là lá cờ tập hợp những con người không muốn bị kiểm sát bởi các hãng khổng lồ nhân danh kinh tế thị trường để làm xơ cứng óc sáng tạo và cải tiến. Với Linux bạn sẽ khai thác được nhiều thế mạnh của UNIX. Trong số những hệ điều hành thông dụng hiện nay, Linux là hệ điều hành miễn phí được nhiều người sử dụng rộng rãi nhất. Bản thân Linux đã hỗ trợ sẵn sàng bộ giao thức mạng TCP/IP, giúp bạn dễ dàng kết nối Internet và gửi thư điện tử. Linux thường đi kèm XFree86 là một giao diện đồ hoạ cho người sử dụng (GUI) và cũng được phát hành miễn phí. XFree86 cung cấp cho bạn các chức năng phổ biến ở một số thương phẩm khác, chẳng hạn như Windows. Linux đã có hàng ngàn ứng dụng, từ các chương trình bảng tính điện tử, quản trị cơ sở dữ liệu, xử lý văn bản đến các chương trình phát triển phần mềm cho nhiều ngôn ngữ, chưa kể nhiều phần mềm viễn thông trọn gói. Ngoài ra Linux cũng có hàng loạt trò chơi giải trí trên nền ký tự hoặc đồ hoạ. Phần lớn những chương trình tiện ích và ứng dụng có sẵn cho Linux lại không mất tiền mua. Các bạn chỉ phải trả chi phí cho việc tải chúng từ Internet xuống hoặc trả cước phí bưu điện. Đến với Linux, giới lập trình sẽ có một loạt các công cụ phát triển chương trình, bao gồm các bộ biên dịch cho nhiều ngôn ngữ lập trình hàng đầu hiện nay, chẳng hạn như C, C++. Bạn cũng có thể dùng ngôn ngữ Pascal thông qua trình biên dịch FreePascal. Nếu bạn không thích sử dụng những ngôn ngữ vừa kể, Nhóm 7- Lớp TDL&MMT Đợt 1 8 [...]... 1993 và được thiết kế riêng cho Linux Nó có nhiều tính năng tăng cường để khắc phục các hạn chế của các hệ thống file khác Tính năng Nhóm 7- Lớp TDL&MMT Đợt 1 Minix EXT EXT 2 10 Đề tài: Kiến trúc hệ thống File EXT2, EXT3, EXT4 của các hệ điều hành họ LINUX Kích thước hệ thống 64 MB 2 GB 4 TB 2 GB 2 GB file lớn nhất Kích thước file lớn 64 MB nhất Chiều dài tối đa tên file 30 ký tự 255 ký 255 tự Kích... dữ liệu (journaling) 2 2 Hệ thống File EXT2 2 2.1 Giới thiệu Ext2 hay hệ thống tập tin mở rộng thứ hai là một hệ thống tập tin dành cho các hệ thống nhân Linux Lúc đầu nó được thiết kế để thay thế cho hệ thống tập tin mở rộng Nó đủ nhanh để dùng làm tiêu chuẩn để công năng của các loại hệ điều hành Linux Hạn chế chính của nó là không phải hệ thống tập tin nhật ký Hệ thống file ext2 được giới thiệu...Đề tài: Kiến trúc hệ thống File EXT2, EXT3, EXT4 của các hệ điều hành họ LINUX Linux có sẵn các công cụ như Flex và Bison để bạn xây dựng ngôn ngữ riêng cho mình Hai khái niệm hiện nay được đề cập rất nhiều là hệ thống mở (open system) và tính liên tác (interoperability) đều gắn với khả năng của những hệ điều hành có thể liên lạc với nhau Phần lớn các hệ mở đòi hỏi phải thoả mãn... vị trí của một block group trên đĩa từ số chỉ mục kiểu nguyên của nó Trong khi một đĩa mềm chỉ chứa một block group điều khiển tất cả các block của hệ thống tập tin, thì một đĩa cứng 10GB có thể dễ dàng được chia thành 30 block group như vậy, mỗi block group điều khiển một số lượng block cụ thể Nhóm 7- Lớp TDL&MMT Đợt 1 12 Đề tài: Kiến trúc hệ thống File EXT2, EXT3, EXT4 của các hệ điều hành họ LINUX. .. xác định số thứ tự của khối chứa cấu trúc superblock Nhóm 7- Lớp TDL&MMT Đợt 1 15 Đề tài: Kiến trúc hệ thống File EXT2, EXT3, EXT4 của các hệ điều hành họ LINUX Chú ý rằng giá trị này luôn là 0 cho hệ thống tập tin có kích thước một block lớn hơn 1KB, và bằng 1 với hệ thống tập tin có kích thước một block là 1KB Superblock luôn bắt đầu từ byte thứ 1024 của đĩa, thường là byte đầu tiên của sector thứ 3... lần gần nhất mà hệ thống tập tin được gắn vào s_wtime Phiên bản Unix, như được xác định bởi POSIX, của lần viết gần nhất truy cập vào hệ thống tập tin Nhóm 7- Lớp TDL&MMT Đợt 1 16 Đề tài: Kiến trúc hệ thống File EXT2, EXT3, EXT4 của các hệ điều hành họ LINUX s_mnt_count Giá trị 32 bit cho biết có bao nhiêu lần hệ thống tập tin được gắn vào từ khi lần gắn vào gần nhất được bổ sung một cách đầy đủ s_max_mnt_count... phạm vi cấp độ xét lại của nó (revision level) s_lastcheck Phiên bản Unix, như được định nghĩa bởi POSIX, của sự kiểm tra hệ thống tập tin gần đây nhất s_checkinterval Nhóm 7- Lớp TDL&MMT Đợt 1 17 Đề tài: Kiến trúc hệ thống File EXT2, EXT3, EXT4 của các hệ điều hành họ LINUX Khoảng thời gian lớn nhất giữa các lần Unix, được định nghĩa bởi POSIX, cho phép giữa các lần kiểm tra hệ thống tập tin s_creator_os... Lớp TDL&MMT Đợt 1 18 Đề tài: Kiến trúc hệ thống File EXT2, EXT3, EXT4 của các hệ điều hành họ LINUX Giá trị 16 bit cho biết kích thước của cấu trúc inode Trong các lần duyệt hệ thống tập tin không động giá trị này được giả lập là 128 s_block_group_nr Giá trị 16 bit được dùng để cho biết số block group đang làm chủ cấu trúc superblock này Cái này có thể dùng để tạo lại hệ thống tập tin từ bản sao lưu... Socker EXT2_FT_SYMLINK 7 Liên kết EXT2_FT_MAX 8 name Tên của file- entry Các ký tự cho phép thuộc ISO-Latin-1 2.2.3.2 Ví dụ về Directory Sau đây là một ví dụ về một thư mục của một user trên hệ thống của tôi $ ls -1a /home/eks Nhóm 7- Lớp TDL&MMT Đợt 1 29 Đề tài: Kiến trúc hệ thống File EXT2, EXT3, EXT4 của các hệ điều hành họ LINUX .bash_profile bashrc mbox public_html tmp Sự miêu tả dữ liệu sau có... nhất của nó, và block là số block luận lý của một index của block lá, phụ thuộc vào cấp độ của cây Nhóm 7- Lớp TDL&MMT Đợt 1 31 Đề tài: Kiến trúc hệ thống File EXT2, EXT3, EXT4 của các hệ điều hành họ LINUX Giá trị hash của index entry 0 không cần thiết bởi vì cấp độ của cây sẽ tạo ra nó, do đó nó được dùng để ghi việc tính các index entry trong một index block Block index gốc có định dạng giống như các
