By Patrick Schmid, Elvis Corbo, Martin Sommer
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by Patrick Schmid, Elvis Corbo, Martin Sommer. Was ist ein Dateisystem?. System mit dessen Hilfe man Daten in Form von Dateien auf einem Datenspeicher (HDD, CD, DVD, MB, …) speichert und verwaltet. Aufbau eines Dateisystems. Datei wird in Blöcke aufgeteilt

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Presentation Transcript


By patrick schmid elvis corbo martin sommer

by Patrick Schmid, Elvis Corbo, Martin Sommer


By patrick schmid elvis corbo martin sommer

Was ist ein Dateisystem?

  • System mit dessen Hilfe man Daten in Form von Dateien auf einem Datenspeicher (HDD, CD, DVD, MB, …) speichert und verwaltet.


By patrick schmid elvis corbo martin sommer

Aufbau eines Dateisystems

  • Datei wird in Blöcke aufgeteilt

  • Blockgrößen: 512 Byte, 4096 Byte, 8192 Byte

  • Massenspeicher ist für das Betriebssystem eine große Fläche nummerierter Blöcke

  • Dateiattribute und Daten werden getrennt gespeichert

  • Attribute stehen gesammelt im Beschreibungsblock

  • Beschreibungsblock unter Windows: FAT (File Allocation Table)

  • Beschreibungsblock unter Linux: i-node - Block


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Aufbau eines Dateisystems

[Bootblock] [Beschreibungsblöcke] [Freiliste] [Datenblöcke]


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Aufbau eines Dateisystems


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Aufbau eines Dateisystems


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Aufbau eines Dateisystems


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Dateisystemoperationen

  • open, closeDatei öffnen/schließen

  • read, writeSchreib-/Lesezeiger setzen

  • create, unlinkDatei erzeugen/löschen

  • mkdir, rmdirVerzeichnis erzeugen/löschen

  • readdirVerzeichniseinträge lesen

Dateisystemoperationen werden vom Kernel abgefangen und in konkrete

Operationen an den Blöcken umgewandelt.


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Inkonsistenz

Tritt auf wenn…

  • …Tabelleneinträge im Beschreibungsblock/in der Blockliste nicht mehr

    gültig sind bzw. mit den eigentlichen Datenblöcken nicht übereinstimmen.

  • …der Rechner ausfällt während Dateisystemoperationen

    durchgeführt werden die die Struktur des Dateisystems ändern

    -> Schreibzugriffe (write, create, unlink, mkdir, rmdir).


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Inkonsistenz

  • Bei Windows mit scandisk

  • Bei Linux mit fsck (file system check)

Mit inkonsistentem System kann nicht weitergearbeitet werden

-> BS versucht beim Booten Konsistenz wiederherzustellen.


By patrick schmid elvis corbo martin sommer

Inkonsistenz


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Die nachfolgenden Beispiele sehen wir als die gebräuchlichsten Journaling-Dateisysteme an:

  • Ext3

  • ReiserFS

  • NTFS

  • HFS+


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Beispiel 1:

Linux-Betriebssystem


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  • ext3 = third extended filesystem

  • von Stephen Tweedie entwickelt

  • Erweiterung von ext2 -> vollkommen abwärtskompatibel

  • ext2 kann ohne Verlust in ext3 konvertiert werden

    -> größter Vorteil gegenüber anderen journaling fs unter Linux

  • macht fsck überflüssig


By patrick schmid elvis corbo martin sommer

  • Anfallende Metadaten, die für Journaling benötigt werden, werden in der Datei .journal im root-Verzeichnis der ext3 Partition abgelegt.

  • .journal ist eine normale Datei

  • Der Dämon kjournald wird gestartet


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EXT3-fs: INFO: recovery required on readonly filesystem.

EXT3-fs: write access will be enabled during recovery.

kjournald starting. Commit interval 5 seconds

EXT3-fs: recovery complete.

EXT3-fs: mounted filesystem with ordered data mode.

VFS: Mounted root (ext3 filesystem) readonly.

Freeing unused kernel memory: 92k freed

Adding Swap: 530136k swap-space (priority -1)

EXT3 FS 2.4-0.9.19, 19 August 2002 on ide0(3,1), internal journal

kjournald starting. Commit interval 5 seconds

EXT3 FS 2.4-0.9.19, 19 August 2002 on ide0(3,2), internal journal

EXT3-fs: mounted filesystem with ordered data mode.

kjournald starting. Commit interval 5 seconds

EXT3 FS 2.4-0.9.19, 19 August 2002 on sd(8,1), internal journal

EXT3-fs: mounted filesystem with ordered data mode.

Beim Booten erkennt der Kernel einen Absturz des Systems und stellt das System mit Hilfe des Journals wieder her.


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Protokollierungsarten

3 verschiedene Möglichkeiten wie Protokollierung in

.journal erfolgen soll:

  • data = write-back

  • data = ordered

  • data = journal

    Der jeweilige Modus wird beim Mounten angegeben.


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data = write-back

  • nur Metadaten werden protokolliert jedoch unabhängig vom Schreiben der Daten an sich

  • sehr schnell

  • gerade geschriebene Daten können aber beschädigt werden


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data = ordered

  • eigentliche Daten werden synchron mit den Metadaten ins Dateisystem geschrieben.

  • Standardeinstellung

  • korrupte Daten können beim Überschreiben von Datenblöcken entstehen


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data = journal

  • Daten werden zunächst ins Journal übertragen bevor sie tatsächlich ins Dateisystem geschrieben werden.

  • langsam -> doppeltes Schreiben

  • höchste Datensicherheit


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ext3 verwenden

  • Nachdem Partition erstellt wurde Dateisystem mit Hilfe von mkfs erstellen:


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ext2 in ext3

  • Journal zum bestehenden Dateisystem hinzufügen:

  • Partitionstyp in /etc/fstab von ext2 in ext3 umändern


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ext3 in ext2

  • Partition unmounten:

  • Dateisystemtyp ändern:

  • Partition auf Fehler überprüfen:


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ext3 in ext2

  • Mounten der Partition als ext2:

  • Journal Datei entfernen:


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Beispiel 2:

Linux-Betriebssystem


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  • blah


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Beispiel 3:

Windows-Betriebssystem


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  • blah


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Beispiel 4:

Mac-Betriebssystem


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  • blah


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