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1 Dateiverwaltung Dateiverwaltung 2002 Prof. Dr. Rainer Manthey Informatik II 1 Dateien weitere zentrale Aufgabe des Betriebssystems: "Verbergen" der Details der Struktur von und der Zugriffe auf Sekundärspeicher-Medien (Platten, Disketten, Bänder usw.) und Ein-/Ausgabegeräten (Drucker, Terminals, usw.) vor dem Nutzer stattdessen: geräteunabhängiges, abstraktes Format für Speicherung und Transfer von Daten Datei (engl.: "file") Datei Betriebssystem Sekundärspeicher 2002 Prof. Dr. Rainer Manthey Informatik II 2

2 Dateisysteme Komponente des Betriebssystems, die Dateien verwaltet: Dateisystem Wesentlicher Unterschied zur Speicherverwaltung: Dateisystem ist verantwortlich für langfristige Haltung von meist großen Datenmengen im Sekundärspeicher. Informationen in Dateien "überleben" die Terminierung der sie erzeugenden Prozesse (persistente Speicherung, transiente Daten im Hauptspeicher). Mehrere Prozesse können i.a. "gleichzeitig" auf eine Datei zugreifen. Dateisystem regelt Strukturierung, Benennung, Schutz, Darstellung ("Illusion"!) von Dateien gegenüber den Nutzern. Dateisystem ist zuständig für physische Platzierung (Allokation) der Dateien im Sekundärspeicher und stellt Operationen zur Manipulation von Dateien zur Verfügung Prof. Dr. Rainer Manthey Informatik II 3 Verzeichnisse weitere Illusion, die das Betriebssystem aufrecht erhält: Organisation der Dateien nach "Zusammengehörigkeit" (nutzerdefiniert) in Form einer Hierarchie aus benannten Dateiblöcken zugehöriges Konzept: Verzeichnis (auch Katalog, Ordner) (engl.: "directory") Benennung der Verzeichnisse durch Angabe eines Pfadnamens, der sich aus Verzeichnisnamen entlang des Pfades vom Wurzelverzeichnis ergibt: a b c d e f \a\c\f 2002 Prof. Dr. Rainer Manthey Informatik II 4

3 Dateien (2) Auch Dateien werden "absolut" durch Pfadnamen adressiert. Dazu wird der Pfadname des die Datei direkt enthaltenden Verzeichnisses dem Namen der Datei als Präfix vorangestellt (z.b.: \a\c\f\d 23 ) Jedem Prozess wird jederzeit ein aktuelles Arbeitsverzeichnis ("working directory") zugeordnet, relativ zu dem Dateinamen ohne Pfadpräfix interpretiert werden ("relative Adressierung" von Dateien). Vom BS wird jede Datei über einen eindeutigen Dateideskriptor (engl. auch "handle", Handgriff) identifiziert. Dateien sind in den meisten Betriebssystemen durch Vergabe von Zugriffsrechten geschützt, z.b. Lese-, Schreib- und Ausführungsrecht, die für unterschiedliche Benutzergruppen vergeben werden können. Verzeichnisse sind intern selbst als Dateien organisiert. I/O-Geräte werden meist auch als spezielle Dateien behandelt, so dass einheitliche Mechanismen für Lesen und Schreiben zur Verfügung stehen Prof. Dr. Rainer Manthey Informatik II 5 Dateistruktur Dateien erscheinen dem Benutzer gegenüber i.a. als Sequenzen von Zeichen oder Blöcken von Zeichen (z.b. Bytes). Manche BS unterstützen spezielle Dateiformate mit Zugriffshilfen (index-sequentiell, Hashdateien). Zugriff ist stets nur an einer aktuellen Position (Zeiger auf ein bestimmtes Zeichen oder Block) möglich. Zugriffsversuche über das Dateiende hinaus ("end of file", EOF) führen zu Fehlersituationen, die das BS als Unterbrechungen abfangen muss. put get aktuelle Position EOF 2002 Prof. Dr. Rainer Manthey Informatik II 6

4 Dateiattribute Zu jeder Datei verwaltet das Betriebssystem einen Satz interner Verwaltungsinformationen, die zur korrekten Datenhaltung erforderlich sind. Vor jeder Operation auf einer Datei müssen diese Dateiattribute vom BS geladen und relevante Informationen daraus gelesen oder verändert werden. Beispiele für Dateiattribute: Dateiattribute Zugriffsrechte Passwort Erzeuger Read Only-Flag Hidden-Flag System-Flag Archivierungs-Flag ASCII/Binär-Flag Temporär/Permanent-Flag Sperr-Flag Erzeugungsdatum Datum des letzten Zugriffs Datum der letzten Änderung aktuelle Größe (in Bytes) Maximalgröße u.v.a Prof. Dr. Rainer Manthey Informatik II 7 Dateitypen Dateien können für unterschiedlichste Zwecke verwendet werden, die von der Art ihres Inhalts (Programm, Dokument, Datenbank) oder der Form der Darstellung der Daten (binär, hexadezimal, Bytes, Text) abhängt. Viele Betriebssysteme kennen daher verschiedene Dateitypen, die vom Benutzer definiert oder oft auch vom BS selbst erkannt werden. Der Typ einer Datei wird meist durch einen Suffix des Dateinamens kenntlich gemacht. typische Beispiele solcher Dateitypen:.bin binär.txt Text.doc Dokument.man Manual.dat Daten.bak Sicherungskopie.c C-Programm.tex Input für TeX-Satzprogramm.lib Bibliothek von Codedateien.java Java-Programm.pdf Druckdatei im PDF-Format.html HTML-Datei für WWW 2002 Prof. Dr. Rainer Manthey Informatik II 8

5 Operationen auf Dateien typische Operationsarten, die Betriebssysteme auf Dateien anbieten: CREATE: Erzeugung einer neuen Datei DELETE: Entfernen der Datei und Freigabe des Speicherplatzes OPEN: Öffnen einer Datei zum Schreiben oder Lesen CLOSE: Schliessen der Datei nach Beenden des Zugriffs READ: Lesen von Daten aus einer Datei (an einer aktuellen Position) WRITE: Schreiben von Daten in eine Datei (ggf. mit Größenänderung) APPEND: Anhängen von Daten am Ende einer Datei SEEK: Setzen eines Zeigers auf eine neue Position innerhalb der Datei GET ATTRIBUTES: Laden der Dateiattribute SET ATTRIBUTES: Verändern der Dateiattribute RENAME: Umbenennen eienr Datei COPY: Kopieren einer Datei (unter Erzeugung einer neuen Datei) analoge Operationen auf Verzeichnissen, meist syntaktisch kenntlich gemacht (z.b. OPENDIR) LINK: Erzeugen einer Verbindung zwischen Verzeichnissen ohne Kopie Vorsicht: Operationsnamen sind fiktiv (kein spezielles BS)! 2002 Prof. Dr. Rainer Manthey Informatik II 9 Schlussbemerkungen weitere wichtige Aufgabe des Betriebssystems: Verwaltung des Speicherplatzes auf Sekundärspeichermedien (Plattenplatzmanagement) Probleme dabei vor allem: optimale Nutzung des Platzes (analoge Probleme wie bei Hauptspeichernutzung, aber neue Aspekte durch höheres Datenvolumen) Sicherstellung der nötigen Schutzfunktionalität (Backup, Konsistenz, Zugriffskontrolle) Performanz des Zugriffs in dieser Vorlesung: leider keine Vertiefung dieser Aspekte möglich detailliertere Diskussion: Buch von Tanenbaum, Kapitel spezielle Vorlesungen im Hauptstudium, die diese Probleme wieder aufgreifen: Betriebssysteme, Informationssysteme 2002 Prof. Dr. Rainer Manthey Informatik II 10

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