Δημιουργία διαμερισμάτων δίσκων (partitioning) Συστήματα αρχείων (filesystems) Φουστέρης Νικόλαος Μηχανικός Πληροφορικής Τ.Ε. Καθηγητής ΠΕ20 5ου Γυμνασίου Πτολεμαΐδας 13 η Συνάντηση Εκπαιδευτικών Πληροφορικής – 25/11/2007 Αμφιθέατρο 1 ου – 5 ου Γυμνασίων Πτολεμαΐδας

Δημιουργία διαμερισμάτων δίσκων (partitioning)  Η δημιουργία διαμερισμάτων ή διαμέρηση ή κατάτμηση δίσκων είναι η διαδικασία τεμαχισμού ενός δίσκου για διάφορες χρήσεις όπως:  Εγκατάσταση πολλών ΛΣ στον ίδιο Η/Υ  Τοποθέτηση δεδομένων σε ξεχωριστά διαμερίσματα για να μπορούμε να τα μοιραζόμαστε (share) μεταξύ διαφορετικών ΛΣ ή σε περιβάλλον δικτύου αλλά και για λόγους ορθόλογικότερης διαχείρισης (λ.χ. backup)  Ειδικές χρήσεις, όπως η δημιουργία χώρου για την σελιδοποίηση (paging) και την μεταφορά δεδομένων από την μνήμη RAM στον σκληρό δίσκο (όπου απαιτείται) (swap partition)

Δημιουργία διαμερισμάτων δίσκων (partitioning) Κατά τη δημιουργία διαμερισμάτων:  Πρέπει να έχουμε πλήρη συναίσθηση του τι κάνουμε γιατί μπορεί να προκληθεί σοβαρή απώλεια δεδομένων (data loss)  Πρέπει να αποφασίσουμε το σύστημα αρχείων, το μέγεθος του και το μέγεθος του μπλοκ που θα χρησιμοποιηθεί για κάθε διαμέρισμα  Επιτρέπεται η δημιουργία κατατμήσεων, ακόμα και αν δεν χρησιμοποιήσουμε τα διαμερίσματα άμεσα, αλλά μελλοντικά.  Με ειδικά εργαλεία επιτρέπεται η αλλαγή μεγέθους διαμερισμάτων ή η ενοποίησή τους. Για να γίνει κάτι τέτοιο απαιτείται, πολλές φορές, η ύπαρξη ελεύθερου από δεδομένα χώρου στο δίσκο

Δημιουργία διαμερισμάτων δίσκων (partitioning) κατά την εγκατάσταση ΛΣ

πηγή: ΣΤΕΜΠ – σεμινάριο – workshop Ubuntu Linux

Δημιουργία διαμερισμάτων δίσκων (partitioning) μέσα από το ΛΣ με ειδική εφαρμογή DOS Fdisk Linux Fdisk

Δημιουργία διαμερισμάτων δίσκων (partitioning) μέσα από το ΛΣ με ειδική εφαρμογή

Διαμερίσματα δίσκων: Ορολογία  Υπάρχει η δυνατότητα δημιουργίας τεσσάρων πρωτευόντων (primary) διαμερισμάτων. Τα διαμερίσματα αυτά μπορούν να έχουν εγκατεστημένα ΛΣ.  Ένα από αυτά χαρακτηρίζεται ως ενεργό (active) για να ξεκινήσει (boot) ο υπολογιστής από αυτό. Για να υπάρχει η δυνατότητα εκκίνησης σε πολλά ΛΣ, υπάρχει η δυνατότητα χρήσης ενός ειδικού προγράμματος εκκίνησης (boot manager)  Υπάρχει η δυνατότητα δημιουργίας ενός (από τα τέσσερα) εκτεταμένου (extended) διαμερίσματος, που μπορεί έπειτα να χωριστεί σε πολλά λογικά (logical) διαμερίσματα. Έτσι ξεπερνιέται το όριο των 4 διαμερισμάτων και μπορούμε πρακτικά να έχουμε οσαδήποτε διαμερίσματα.  Η δυνατότητα να ενώσουμε δυο ή περισσότερους σκληρούς δίσκους σε ένα λογικό διαμέρισμα σύνολο επιτυγχάνεται με δυναμικά (dynamic) διαμερίσματα.  Με την χρήση raid τεχνολογιών (που προφέρονται σύγχρονες μητρικές πλακέτες) και την χρήση δυναμικών διαμερισμάτων σε πολλούς δίσκους μπορούμε να πετύχουμε τεχνικές mirroring δηλ. κράτησης σε πραγματικό χρόνο αντιγράφων ασφαλείας πηγή:

Συστήματα αρχείων (ορισμός 1)  Τυπικά, ένα σύστημα αρχείων είναι ένα σύνολο τύπων δεδομένων που έχουν υλοποιηθεί για την αποθήκευση, την ιεραρχική οργάνωση, το χειρισμό, την πλοήγηση, την πρόσβαση και τέλος την ανάκτηση δεδομένων.  Τα συστήματα αρχείων τεχνολογικά έχουν πολλά κοινά με τις βάσεις δεδομένων, αλλά είναι συζητήσιμο το κατα ποσον ενα σύστημα αρχείων μπορεί να χαρακτηριστεί ως ειδικού σκοπού της βάση δεδομένων (DBMS).(DBMS). πηγή: Wikipedia the free online encyclopedia

Συστήματα αρχείων (ορισμός 2)  Με απλά λόγια, ένα σύστημα αρχείων (file system ή filesystem μία λέξη ή FS εν συντομία) είναι μια μέθοδος για την αποθήκευση και οργάνωση των αρχείων του υπολογιστή σε αποθηκευτικά μέσα και των δεδομένων που περιέχονται σε αυτά ώστε να είναι εύκολη η αναζήτηση και η πρόσβαση στο περιεχόμενό τους. πηγή: Wikipedia the free online encyclopedia

Συστήματα αρχείων  Το πρώτο ολοκληρωμένο σύστημα αρχείων (v6fs) με τα περισσότερα από τα παραπάνω χαρακτηριστικά δημιουργήθηκε από τον Dennis Ritchie την 3ετία για τις ανάγκες του λειτουργικού συστήματος Unix που δημιούργησε με τον Ken Thompson. πηγή: Wikipedia the free online encyclopedia

Βασικά τεχνολογικά στοιχεία συστημάτων αρχείων (1/3)  Παρέχουν πρόσβαση σε μια αποθηκευτική μονάδα, χρησιμοποιώντας έναν πίνακα από σταθερού (συνήθως) μεγέθους τομέων (sectors) ή μπλοκ (blocks) (με μέγεθος π.χ. 512 Byte/block)  Είναι υπεύθυνα για την οργάνωση των δεδομένων σε αρχεία (files) και καταλόγους (directories)  Τα δεδομένα των αρχείων αποθηκεύονται μέσα σ’ ένα ή περισσότερα μπλοκ, ανάλογα με το μέγεθός τους. πηγή: Wikipedia the free online encyclopedia

Βασικά τεχνολογικά στοιχεία συστημάτων αρχείων (2/3)  Ωστόσο, τα συστήματα αρχείων δεν χρειάζεται να κάνουν χρήση απαραίτητα της μιας φυσικής μονάδας αποθήκευσης δηλ. ένα σύστημα αρχείων μπορεί να διαχειριστεί και τα δεδομένα από μια προερχόμενα από μια μονάδα αποθήκευσης λ.χ. στο δίκτυο και να τα διαχειριστεί δυναμικά.  Μερικά συστήματα αρχείων, για την πρόληψη πιθανών βλαβών, επιτρέπουν την αποθήκευση των αρχείων αυτόματα σε πολλαπλές εκδόσεις (versions –versioning FS) ή διατηρούν περιοδικά ή μόνιμα αναλυτικά logs (σε δεδομένα ή και πίνακα καταλόγων) για την κάθε τροποποίηση (journaling FS) πηγή: Wikipedia the free online encyclopedia

Βασικά τεχνολογικά στοιχεία συστημάτων αρχείων (3/3)  Πληροφορίες – χαρακτηριστικά (attributes) που πιθανά αποθηκεύει ένα σύστημα αρχείων:  Όνομα αρχείου (το πιο σημαντικό χαρακτηριστικό)  Ονόματα καταλόγων και κατάλληλη σύνδεση με αρχεία που περιέχουν σε ειδικό πίνακα (File Allocation Table)  Αριθμός και διευθύνσεις μπλοκ που διατίθενται για κάθε αρχείο  Ακριβής αριθμός μεγέθους αρχείου σε byte  Ιδιοκτήτης αρχείου (user-id)  Δικαιώματα πρόσβασης (ανάγνωσης, εγγραφής ή εκτέλεσης) τόσο στο χρήστη, όσο στην ομάδα χρηστών που ανήκει ή και εκτός αυτής  Ημερομηνία και ώρα δημιουργίας αρχείου ή καταλόγου  Ημερομηνία και ώρα τελευταίας τροποποίησης του αρχείου  Έκδοση αρχείου (version) πηγή: Wikipedia the free online encyclopedia

Αρχιτεκτονική Πυρήνα Linux Hardware Hardware Control (Interrupts handling, etc) File System Management Buffer Cache Device Drivers Process Mgt. IPC Scheduling Memory Mgt. System Call Interface Libraries User Programs Trap User level Kernel level πηγή: Τ.Ε.Ι.Θ. – Τμήμα Πληροφορικής – Μάθημα Λειτουργικά Συστήματα Ι

Αρχιτεκτονική Windows NT πηγή: Wikipedia the free online encyclopedia

Συστήματα αρχείων δίσκων (disk FS)  Συστήματα αρχείων ειδικά σχεδιασμένων για την αποθήκευση αρχείων σε σκληρούς δίσκους ή / και CD DVD  Παραδείγματα: FAT, FAT32, NTFS (Microsoft Λ.Σ.), HFS, HFS+ (MacOS), ext2, ext3, reiserFS, x3 (Unix – Linux) ISO 9660, UDF (CD / DVD).  Υπάρχουν και άλλοι τύποι συστημάτων αρχείων (flash FS, database FS, network FS, special purpose FS…) πηγή: Wikipedia the free online encyclopedia

Συστήματα αρχείων MS: FAT16 (1/2)  To FAT16 που χρησιμοποιήθηκε ευρύτατα στις εκδόσεις του DOS και στις παλαιότερες εκδόσεις των Windows (μέχρι τα Windows Me)  Χρησιμοποιεί το γνωστό «παλιό» 8.3 format στα ονόματα αρχείων (8 χαρακτήρες ονόμα, τελεία και 3 χαρακτήρες κατάληξη) – προστέθηκε η δυνατότητα υποστήριξης μεγαλύτερων ονομάτων (long file names - LFN) μετά τα Windows 95.  Όριο 16 bit (δηλ. μέχρι 32767) στις εγγραφές ονομάτων αρχείων στη ρίζα κάθε δίσκου.  Όριο 2GB στο συνολικό μέγεθος διαχείρισης του δίσκου ή διαμερίσματος του. πηγή: Wikipedia the free online encyclopedia

Συστήματα αρχείων MS: FAT16 (2/2)  To FAT16 είναι ένα μερικώς πατενταρισμένο FS μετεξέλιξη του FAT12 που χρησιμοποιήθηκε ευρύτατα στις εκδόσεις του DOS και στις παλαιότερες εκδόσεις των Windows (μέχρι τα Windows Me)  Χρησιμοποιεί το γνωστό «παλιό» 8.3 format στα ονόματα αρχείων (8 χαρακτήρες ονόμα, τελεία και 3 χαρακτήρες κατάληξη)  Όριο 16 bit (δηλ. μέχρι 32767) στις εγγραφές ονομάτων αρχείων στη ρίζα κάθε δίσκου.  Όριο 2GB στο συνολικό μέγεθος διαχείρισης του δίσκου ή διαμερίσματος του.  Δίδεται η δυνατότητα δημιουργίας πολλών λογικών διαμερισμάτων (logical partitions) σε έναν δίσκο πηγή: Wikipedia the free online encyclopedia

Συστήματα αρχείων MS: FAT32 (1/2)  Με στόχο να ξεπεραστεί το μεγάλο πρόβλημα του ορίου των 2GB του FAT16 δημιουργήθηκε από τη Microsoft το FAT32.  Όριο 2TB θεωρητικά στο συνολικό μέγεθος διαχείρισης του δίσκου ή διαμερίσματος του.  Ανάλογα με το Λ.Σ. έχουμε και διάφορα όρια στην διαχείριση του μεγέθους των partition  Ως 32GB για δημιουργία partition μέσα από Win2000/XP  Κανένας περιορισμός στη διαχείριση μέσα από 2000/XP  Ως 128GB για δημιουργία – διαχείριση partition στα Win 98 / 98SE πηγή: Wikipedia the free online encyclopedia

Συστήματα αρχείων MS: FAT32 (2/2)  Το μεγάλο πρόβλημα: μέγιστο μέγεθος αρχείου σε δίσκο FAT32: 4GB.  Για να διαχειριστούμε μεγάλα FAT32 partitions σε Windows 2000/XP πρέπει να χρησιμοποιήσουμε κάποιο εργαλείο ανεξάρτητου κατασκευαστή.  Με την διαχείριση δίσκων ή διαμερισμάτων FAT32 έχουν παρατηρηθεί προβλήματα ταχύτητας κατά τη χρήση και δυσλειτουργίες που αναλαμβάνει να διορθώσει ειδικό λογισμικό (όπως το Scandisk) στην επανεκκίνηση του Λ.Σ. πηγή: Wikipedia the free online encyclopedia

Συστήματα αρχείων MS: NTFS  Το NTFS είναι το στάνταρ FS για Λ.Σ. όπως τα Windows NT και επόμενες versions όπως 2000 / XP / 2003 Server και Vista  Βελτιώσεις σε σχέση με το FAT32:  Υλοποιήθηκε με τεχνολογίες ανάλογες του Active Directory για να υπάρχει αρμονία με το υπόλοιπο σύστημα,  Επιτρέπει την χρήση χαρακτήρων UTF στα ονόματα αρχείων  Πιο γρήγορη και πιο αξιόπιστη πρόσβαση στα αρχεία καταγεγραμμένη σε συγκριτικά τεστ,  Διευρύνονται πάρα πολύ τα όρια μεγεθών αρχείων και διαμερισμάτων σε πολλά ΤΒ,  Με ειδικό εργαλείο (convert.exe) επιτρέπεται η μετατροπή ενός διαμερίσματος FAT16 ή FAT32 σε NTFS, αλλά όχι το αντίθετο. πηγή: Wikipedia the free online encyclopedia

Εργασίες που επιτρέπονται σε συστήματα αρχείων με ΛΣ MS  Νέα χαρακτηριστικά συνδυαστικά με επιλογές που προσφέρει το ΛΣ:  Δυναμική αποθήκευση (dynamic storage): Η δυναμική αποθήκευση υποστηρίζεται από τα Windows 2000 και τα XP Professional. Ένας δίσκος που προετοιμάζεται για δυναμική αποθήκευση ονομάζεται δυναμικός (dynamic) δίσκος. Ένας δυναμικός δίσκος περιέχει δυναμικούς τόμους, όπως απλούς τόμους, διευρυμένους τόμους, τόμους ειδώλων, και τόμους RAID- 5.  Όρια αποθήκευσης ανά χρήστη (disk quotas): Επιτρέπεται πλέον στον administrator να καθορίζει πόσο χώρο στον δίσκο μπορεί να καταναλώσει ένας χρήστης  Συμπίεση μονάδας δίσκου (file compression): Επιτρέπεται εγγενώς η online συμπίεση των δεδομένων χρησιμοποιώντας συγγενικό αλγόριθμο του LZ.  Κρυπτογράφηση (encryption): Με την επικουρική χρήση ειδικών βιβλιοθηκών των Windows επιτρέπεται η άμεση κρυπτογράφηση των δεδομένων που αποθηκεύονται με την τεχνολογία EFS πηγές: Microsoft Βοήθεια & Υποστήριξη - Wikipedia the free online encyclopedia

Συστήματα αρχείων Unix - Linux: ext2  To ext2 είναι ένα FS που εξ ορισμού που χρησιμοποιήθηκε παλιότερα για εγκατάσταση και διαχείριση δίσκων και διαμερισμάτων σε πολλές διανομές Linux.  Αντικατέστησε το παλιότερο ext και έγινε παγκόσμιο στάνταρ για την αξιοπιστία του, χρησιμοποιούμενο για Η/Υ με βαριά καθήκοντα (λ.χ. servers)  Στηρίχθηκε τεχνολογικά στο σύστημα ΜΙΝΙΧ και στο POSIX όσον αφορά τα δικαιώματα πρόσβασης στα αρχεία.  Επιτρέπει την επιλογή του μεγέθους του μπλοκ, σύμφωνα με τον παρακάτω πίνακα: πηγή: Wikipedia the free online encyclopedia Block size:1 KB2 KB4 KB8 KB max. file size:16 GB256 GB2 TB64 TB max. filesystem size:2 TB8 TB16 TB32 TB

Συστήματα αρχείων Linux: ext3  To ext3 είναι ένα FS που εξ ορισμού προτείνεται από πολλές διανομές Linux ως το εξ ορισμού FS κατά την εγκατάσταση του ΛΣ. Αντικατέστησε ουσιαστικά το ext2  Πρόσθετα χαρακτηριστικά σε σχέση με το ext2  Κράτηση αντιγράφων δεδομένων και αντιγράφου πίνακα περιεχομένων (journal)  Επιτρέπεται η άμεση αύξηση του μεγέθους του partition.  Επιτρέπεται σε πολλές περιπτώσεις η άμεση αναβάθμιση από το ext2 χωρίς backup  Δεν είναι τόσο ελκυστικό σε θέματα ταχύτητας και ασφάλειας όπως άλλα συστήματα όπως το ReiserFS  Είναι αποδεκτά τα ίδια όρια μεγεθών όπως αυτά που είδαμε στο ext2 πηγή: Wikipedia the free online encyclopedia

Προτάσεις (1/2)  Η χρήση του NTFS για συστήματα Windows  Η χρήση του FAT32 για πλήρη συμβατότητα με το DOS σε περιπτώσεις που χρησιμοποιούνται αμιγείς DOS εφαρμογές.  Η χρήση του ext3 στην εγκατάσταση Linux για γενική χρήση  Η χρήση του ReiserFS (3 ή 4) για εγκατάσταση εξυπηρετητών διαδικτύου. πηγή: Wikipedia the free online encyclopedia

Προτάσεις (2/2)  Η δημιουργία ενός partition μέχρι GB το πολύ για την εγκατάσταση του ΛΣ και των προγραμμάτων στα Windows.  Η χρήση διαφορετικού διαμερίσματος δίσκου για την αποθήκευση αποκλειστικά των αρχείων δεδομένων των χρηστών.  Η χρήση διαμερίσματος από GB για την εγκατάσταση και την χρήση του Linux αρκεί ακόμα και στην περίπτωση που εγκαταστήσουμε πληθώρα προγραμμάτων. Σημειώτεον ότι είναι δυνατή η άμεση χρήση των δεδομένων που αποθηκεύτηκαν από άλλο ΛΣ π.χ. Windows από ΛΣ Linux.  Για την εγκατάσταση swap partition προτείνεται η χρήση διπλάσιου έως τετραπλάσιου χώρου στον δίσκο από το μέγεθος της μνήμης RAM. Έτσι, αν έχουμε 1 GB μνήμης, καλό είναι να δεσμεύσουμε το πολύ 2 – 4 GB για swap partition στο Linux. πηγή: Wikipedia the free online encyclopedia

Φουστέρης Νικόλαος Μηχανικός Πληροφορικής Τ.Ε. Καθηγητής ΠΕ20 5ου Γυμνασίου Πτολεμαΐδας Σας ευχαριστώ για την προσοχή σας Δημιουργία διαμερισμάτων δίσκων (partitioning) Συστήματα αρχείων (filesystems)