Материалы урока-семинара по дисциплине «Операционные системы и ППП» По теме «Синхронизация при параллельном доступе к файлам. Принципы защиты.»

Министерство образования и науки Республики Казахстан
РГКП «Семипалатинский финансово-экономический колледж имени Рымбека Байсеитова»
Материалы урока-семинара по дисциплине «Операционные системы и ППП»
По теме «Синхронизация при параллельном доступе к файлам. Принципы защиты.»
Преподователь: Р.С. Раева
2015-2016 учебный год
Технологическая карта (план) урока № 30
Группа Дата
2 осн ВТ-1 21.11
Дисциплина: Операционные системы и ППП.
Раздел №4 Операционная система UNIX/LunixТема курса: 4.2 Файловая Система UNIX/Linux
Тема урока: Синхронизация при параллельном доступе к файлам. Принципы защиты.
Тип урока: комбинированный
Вид урока: Лекция, урок семинар
Требования предъявляемые к уровню подготовленности обучающихся
Базовые компетенции БК 1. Соблюдать технику безопасности и правила пожарной безопасности;
БК 2. Уметь проявлять способности к непрерывному самообразованию и модернизации профессиональной квалификации;
Профессиональные компетенции ПК 1. Вводить, обрабатывать, хранить выводить информацию с использованием ЭВМ;
ПК 2. Знать и использовать аппаратное и программное обеспечения ЭВМ.
Цели урока обучающая Синхронизация при параллельном доступе к файлам. Принципы защиты.
воспитательная Воспитывать такие качества как аккуратность, привитие интереса к изучаемому предмету, сознательное отношение к учебе.
развивающая Развитие интеллектуального мышления, умения анализировать, логический излагать свои мысли.
Межпредметные связи
Обеспечивающие Информатика
Тема курса 4.1 Организация ОС семейства UNIX/Lunix. Основные команды для работы с файлами и каталогами
Обеспечиваемые Операционные системы и СП
Тема курса 4.2 Файловая Система UNIX/Linux
Оборудование урока
Наглядные пособия Опорный конспект
Раздаточный материал Технические средства обучения ПК
Литература: основная Информационные технологии для экономистов О.В.Максимова
Дополнительная Г.А.Джапарова
Содержание урока
№ эле-ментаЭлементы урока, учебные вопросы,
формы и методы обучения Дополнения, изменения
1. Организационный момент. (2 мин)
-Приветствие
-Проверка готовности учащихся и аудитории к уроку
-Проверка посещаемости и заполнение журнала
-Постановка целей и задач урока 2 Проверка домашнего задания (20 мин)
Индивидуальный опрос:
1.Файловая система?
обычно размещается на дисках или других устройствах внешней памяти, имеющих блочную структуру. Кроме блоков, сохраняющих каталоги и файлы, во внешней памяти поддерживается еще несколько служебных областей.
2.В мире UNIX существует сколько разных видов файловых систем?
со своей структурой внешней памяти. Наиболее известны традиционная файловая система UNIX System V (s5) и файловая система семейства UNIX BSD (ufs). Файловая система s5 состоит из четырех секций. В файловой системе ufs на логическом диске (разделе реального диска) находится
последовательность секций файловой системы. Boot-блок содержит программу раскрутки, которая служит для первоначального запуска ОС UNIX. В файловых системах s5 реально
используется boot-блок только корневой файловой системы.
3.Максимальное число файлов?
которые могут быть созданы в файловой системе, определяется числом доступных i-узлов. В i-узле хранится информация, описывающая файл: режимы доступа к файлу, время создания и последней модификации, идентификатор пользователя и идентификатор группы создателя файла, описание блочной структуры файла и т.д.
4.Блоки данных?
в этой части файловой системы хранятся реальные данные файлов. В случае файловой системы ufs все блоки данных одного файла пытаются разместить в одной группе цилиндров. Размер блока данных определяется при форматировании файловой системы командой mkfs и может быть установлен в 512, 1024, 2048, 4096 или 8192 байтов.
5.Интерфейс с файловой системой?
Ядро ОС UNIX поддерживает для работы с файлами несколько системных вызовов. Среди них наиболее важными являются open, creat, read, write, lseek и close. Важно отметить, что хотя внутри подсистемы управления файлами обычный файл представляется в виде набора блоков внешней памяти, для пользователей обеспечивается представление файла в виде линейной последовательности байтов.
6.Разновидности файлов?
Как мы неоднократно отмечали, в ОС UNIX понятие файла является
универсальной абстракцией, позволяющей работать с обычными файлами,
содержащимися на устройствах внешней памяти; с устройствами, вообще говоря,отличающимися от устройств внешней памяти; с информацией, динамически
генерируемой другими процессами и т.д. Для поддержки этих возможностей
единообразным способом файловые системы ОС UNIX поддерживают несколько
типов файлов. 3 Объяснение нового материала (40 мин)
Тема урока: Синхронизация при параллельном доступе к файлам.
План:
Принципы защиты.
Синхронизация при параллельном доступе к файлам.
Принципы защиты ОС.
Синхронизация
Файловая Система UNIX
Файловая Система Linux4. Закрепление нового материала. (10 мин)
1.Исторически в ОС UNIX?
всегда применялся очень простой подход к обеспечению параллельного (от нескольких процессов) доступа к файлам: система позволяла любому числу процессов одновременно открывать один и тот же файл в любом режиме (чтения, записи или обновления) и не предпринимала никаких синхронизационных действий. Вся ответственность за корректность совместной обработки файла ложилась на использующие его процессы, и система даже не предоставляла каких-либо особых средств для синхронизации доступа процессов к файлу.
2.В System V.4?
появились средства, позволяющие процессам синхронизировать параллельный доступ к файлам. В принципе, было бы логично связать синхронизацию доступа к файлу как к единому целому с системным вызовом open (т.е., например, открытие файла в режиме записи или обновления могло бы означать его монопольную блокировку соответствующим процессом, а открытие в режиме чтения - совместную блокировку). Так поступают во многих операционных системах (начиная с ОС Multics). Однако, по отношению к ОС UNIX такое решение принимать было слишком поздно, поскольку многочисленные созданные за время существования системы прикладные программы опирались на свойство отсутствия автоматической синхронизации.
3.Ядро ОС UNIX?
поддерживает дополнительный системный вызов fcntl, обеспечивающий такие вспомогательные функции, относящиеся к файловой системе, как получение информации о текущем режиме открытия файла, изменение текущего режима открытия и т.д. В System V.4 именно на системный вызов fcntlнагружены функции синхронизации.
4.системный вызов?
можно установить монопольную или совместную блокировку файла целиком или блокировать указанный диапазон байтов внутри файла. Допускаются два варианта синхронизации: с ожиданием, когда требование блокировки может привести к откладыванию процесса до того момента, когда это требование может быть удовлетворено, и без ожидания, когда процесс немедленно оповещается об удовлетворении требования блокировки или о невозможности ее удовлетворения в данный момент времени.
5.Установленные блокировки относятся к чему?
только к тому процессу, который их установил, и не наследуются процессами-потомками этого процесса. Более того, даже если некоторый процесс пользуется синхронизационными возможностями системного вызова fcntl, другие процессы по-прежнему могут работать с тем файлом без всякой синхронизации. Другими словами, это дело группы процессов, совместно использующих файл, - договориться о способе синхронизации параллельного доступа.
6.Принципы защиты?
Поскольку ОС UNIX с самого своего зарождения задумывалась как многопользовательская операционная система, в ней всегда была актуальна проблема авторизации доступа различных пользователей к файлам файловой системы. Под авторизацией доступа мы понимаем действия системы, которые допускают или не допускают доступ данного пользователя к данному файлу в зависимости от прав доступа пользователя и ограничений доступа, установленных для файла. Схема авторизации доступа, примененная в ОС UNIX, настолько проста и удобна и одновременно настолько мощна, что стала фактическим стандартом современных операционных систем (не претендующих на качества систем с многоуровневой защитой). 5. Подведение итогов урока. (6 мин) 6 Задание на дом: (2 мин)
Олифер В.Г.,. Сетевые ОС, стр. 81-83 Преподаватель __________ Р.С. Раева
Дисциплина: Операционные системы и ППП.
Раздел №4 Операционная система UNIX/LunixТема курса: 4.2 Файловая Система UNIX/Linux
Тема урока: Синхронизация при параллельном доступе к файлам. Принципы защиты.
Исторически в ОС UNIX всегда применялся очень простой подход к обеспечению параллельного (от нескольких процессов) доступа к файлам: система позволяла любому числу процессов одновременно открывать один и тот же файл в любом режиме (чтения, записи или обновления) и не предпринимала никаких синхронизационных действий. Вся ответственность за корректность совместной обработки файла ложилась на использующие его процессы, и система даже не предоставляла каких-либо особых средств для синхронизации доступа процессов к файлу.
В System V.4 появились средства, позволяющие процессам синхронизировать параллельный доступ к файлам. В принципе, было бы логично связать синхронизацию доступа к файлу как к единому целому с системным вызовом open (т.е., например, открытие файла в режиме записи или обновления могло бы означать его монопольную блокировку соответствующим процессом, а открытие в режиме чтения - совместную блокировку). Так поступают во многих операционных системах (начиная с ОС Multics). Однако, по отношению к ОС UNIX такое решение принимать было слишком поздно, поскольку многочисленные созданные за время существования системы прикладные программы опирались на свойство отсутствия автоматической синхронизации.
Поэтому разработчикам пришлось пойти "обходным путем". Ядро ОС UNIX поддерживает дополнительный системный вызов fcntl, обеспечивающий такие вспомогательные функции, относящиеся к файловой системе, как получение информации о текущем режиме открытия файла, изменение текущего режима открытия и т.д. В System V.4 именно на системный вызов fcntlнагружены функции синхронизации.
С помощью этого системного вызова можно установить монопольную или совместную блокировку файла целиком или блокировать указанный диапазон байтов внутри файла. Допускаются два варианта синхронизации: с ожиданием, когда требование блокировки может привести к откладыванию процесса до того момента, когда это требование может быть удовлетворено, и без ожидания, когда процесс немедленно оповещается об удовлетворении требования блокировки или о невозможности ее удовлетворения в данный момент времени.
Установленные блокировки относятся только к тому процессу, который их установил, и не наследуются процессами-потомками этого процесса. Более того, даже если некоторый процесс пользуется синхронизационными возможностями системного вызова fcntl, другие процессы по-прежнему могут работать с тем файлом без всякой синхронизации. Другими словами, это дело группы процессов, совместно использующих файл, - договориться о способе синхронизации параллельного доступа.
Принципы защитыПоскольку ОС UNIX с самого своего зарождения задумывалась как многопользовательская операционная система, в ней всегда была актуальна проблема авторизации доступа различных пользователей к файлам файловой системы. Под авторизацией доступа мы понимаем действия системы, которые допускают или не допускают доступ данного пользователя к данному файлу в зависимости от прав доступа пользователя и ограничений доступа, установленных для файла. Схема авторизации доступа, примененная в ОС UNIX, настолько проста и удобна и одновременно настолько мощна, что стала фактическим стандартом современных операционных систем (не претендующих на качества систем с многоуровневой защитой).