บทที่ 7 ระบบแฟ้มข้อมูล

Download Report

Transcript บทที่ 7 ระบบแฟ้มข้อมูล

Slide 1


Slide 2

ขอมู

ในระบบคอมพิ

เตอร


ข้ อมูลที่เก็บไว้ ในหน่วยความจาหลักของเครื่ องคอมพิวเตอร์ นนั ้
สามารถเก็ บไว้ ไ ด้ เป็ นการชั่ว คราวในระหว่า งที่ มี การทางาน
เท่านันเมื
้ ่อเลิกทางานข้ อมูลดังกล่าวก็จะสูญหายไป

ทุกครั ง้ ที่ทางานเกี่ ยวกับข้ อมูล จะต้ องมีการใส่ ข้อมูลเข้ าไป
เก็ บ ไว้ ใ นหน่ ว ยความจ าทุก ครั ง้ ซึ่ง จะเป็ นการเสี ย เวลาเป็ น
อย่างมาก จึงใช้ เก็บใน หน่ วยความจาสรอง


Slide 3

แฟ้มขอมู

(File)

ในแต่ละแฟ้มมักเก็บข้ อมูลที่เป็ นเรื่ องเดียวกั น เพื่อความ
สะดวกรวดเร็ วในการอ้ างถึง และอานวยความสะดวกให้ กั บ
ผู้ใช้
• การสร้ างแฟ้ม
• การเข้ าถึงข้ อมูลในแฟ้ม
• การดาเนินการต่าง ๆ เกี่ยวกับแฟ้มข้ อมูล


Slide 4

ชือ
่ แฟ้ม (File Name)
เป็ นสิ่งที่ใช้ ในการอ้ างถึงแฟ้ม รวมถึงการเข้ าถึงและ
การใช้ งานแฟ้ม โดยทัว่ ไปการแบ่งแฟ้มเป็ นชนิดต่าง ๆ
ขึ ้นอยู่กบั การใช้ งานของแฟ้มนัน้ ๆ
ส่ ว นใหญ่ มั ก จ าแนกแฟ้ มโดยการตั ง้ ชื่ อ แฟ้ มให้ มี
นามสกุล หรื อส่วนขยาย (File Extension) ให้ ต่างกัน
ออกไป


Slide 5

ขอมู
้ ลในระบบคอมพิวเตอร ์


Slide 6

โครงสรางแฟ

้ มขอมู
้ ล (Data
Structure)
การจัดการโครงสร้ างแฟ้มข้ อมูล สามารถจัดได้ หลายรู ป แบบ
ส่วนใหญ่นิยมใช้ งานใน 3 ลักษณะ
1. การเก็บข้ อมูลแบบไม่มีโครงสร้ าง
2. การเก็บข้ อมูลแบบมีโครงสร้ าง
3. การเก็บข้ อมูลแบบต้ นไม้


Slide 7

1 Byte

1 Record

a1

a

a2

b11

A

B

b

c

b1

b12

C

b13

b2


Slide 8

ชนิดของแฟ้มขอมู
้ ล (File
Type)
ระบบปฏิบัติการโดยทั่วไป สนับสนุนการทางานกับแฟ้ มได้
หลายชนิด เช่น
• แฟ้มทัว่ ไป
• ไดเร็กทอรี่
• แฟ้มอักขระ
• แฟ้มของกลุม่ ข้ อมูล


Slide 9

การเขาถึ
้ งแฟ้มขอมู
้ ล
แบ่งออกได้ เป็ น 2 ลักษณะ

1. การเข้ าถึงข้ อมูลแบบเรี ยงลาดับ (Sequential Access)
2. การเข้ าถึงข้ อมูลแบบสุม่ (Random Access)


Slide 10

การเขาถึ
้ งแฟ้มขอมู
้ ล
การเข้ าถึงข้ อมูลแบบเรี ยงลาดับ (Sequential Access)
ระบบปฏิ บัติการรุ่ นแรก ๆ จะใช้ วิ ธี การเข้ า ถึงแฟ้ มข้ อมูล
แบบเรี ยงลาดับเท่านัน้ โดยการอ่านหรื อบันทึกข้ อมูลใน
แฟ้มเรี ยงตามลาดับไบต์หรื อเรคอร์ ดต่อเนื่องไป
สื่ อ บัน ทึ ก ข้ อ มูล ที่ ใ ช้ ใ นการเข้ า ถึ ง แบบล าดับ (Sequential
Access Storage Device : SASD) เช่น เทปแม่เหล็ก


Slide 11

การเขาถึ
้ งแฟ้มขอมู
้ ล
การเข้ าถึงข้ อมูลแบบสุม่ (Random Access)
ได้ รั บ ความนิ ย มน าไปใช้ กั บ โปรแกรมประยุ ก ต์ เพราะ
สามารถเข้ าถึงแฟ้มข้ อมูลได้ โดยตรง เช่น ระบบการจัดการ
ฐานข้ อมูล (DBMS)
สื่อบันทึกข้ อมูลที่ใช้ ในการเข้ าถึงแบบโดยตรง คือ ดิสก์


Slide 12

การกระทากับแฟ้มขอมู
้ ล
ระบบปฏิ บั ติ ก ารที่ ต่ า งกั น อาจมี ก ารกระท ากั บ แฟ้ มที่
แตกต่างกัน แต่โดยทัว่ ไปจะเตรี ยมการกระทากับแฟ้ม ดังนี ้
• การสร้ าง (Create)
 การลบ (Delete)
• การเปิ ด (Open)
 การปิ ด (Close)
• การอ่าน (Read)
 การบันทึก (Write)
• การเพิ่มข้ อมูลต่อท้ ายแฟ้ม (Append)
• การค้ นหา (Seek)
 การเปลี่ยนชื่อ (Rename)


Slide 13

ไดเร็กทอรี่ (Directory)
เป็ นแฟ้มประเภทหนึ่ง ทาหน้ าที่เก็บรวบรวมรายชื่อของ
แฟ้ม และข้ อมูลบางอย่างที่สาคัญของแฟ้มเอาไว้ ผู้ใช้
สามารถสร้ าง ลบ ไดเร็กทอรี่ ได้


Slide 14

โครงสรางของระบบไดเร็
กทอรี่

ประกอบด้ วยหน่วยย่อยหลายหน่วย แต่ละหน่วยจะเก็บ
ข้ อมูลของแฟ้ม 1 แฟ้ม โดยข้ อมูลที่เก็บคือ File Name,
Attribute, File Address


Slide 15


Slide 16


Slide 17


Slide 18

เส้นทาง (Path)
ในการอ้ างถึงแฟ้มในไดเร็ กทอรี่ หรื อการอ้ างไดเร็ กทอรี่
ย่อยในไดเร็ กทอรี่ จะต้ องอ้ างโดยการบอกเส้ นทาง หรื อ
พาธ (Path) ของแฟ้มนัน้ ๆ เพื่อเป็ นการระบุว่ากาลังอ้ าง
ถึงแฟ้มในไดเร็กทอรี่ ใด


Slide 19

เส้นทาง (Path)
การอ้ างอิงแฟ้มมี 2 วิธี
1. การอ้ างอิงด้ วยเส้ นทางสมบูรณ์ (Absolute Path Name)
2. การอ้ างอิงด้ วยเส้ นทางสัมพันธ์ (Relative Path Name)


Slide 20

การอางอิ
งแฟ้ม

เส้ นทางสมบูรณ์ (Absolute Path Name)
เป็ นการอ้ างอิงแฟ้มโดยเริ่ มต้ นจากไดเร็ กทอรี่ รากแล้ วตามด้ วย
ชื่อไดเร็ กทอรี่ ย่อยต่าง ๆ ไล่มาตามลาดับชัน้ ของไดเร็ กทอรี่
จนกระทัง่ ถึงไดเร็กทอรี่ ย่อยที่เก็บแฟ้ม เช่น
D:\jubejang\krut.jpg


Slide 21

การอางอิ
งแฟ้ม

เส้ นทางสัมพันธ์ (Relative Path Name)
โดยนิยมใช้ เครื่ องหมาย . (จุด) แทนไดเร็ กทอรี่ ปัจจุบนั และ ..
(จุดจุด) แทนไดเร็กทอรี่ ที่อยูเ่ หนือขึ ้นไปหนึง่ ระดับ
ขณะนี ้อยูท่ ี่
“D:\jubejang\krut.jpg”
Path ที่ใช้ จะเป็ น “.\krut.jpg”


Slide 22

การจัดระบบแฟ้ม (File
System)
การจัดการข้ อมูลของผู้ใช้ จะเกี่ยวข้ องกับการจัดการเก็บ
การแบ่งข้ อมูลลงแฟ้ม และการจัดการไดเร็กทอรี่ เพื่อให้
สะดวกในการใช้ งาน รวมถึงการจัดการเนื ้อที่ในอุ ปกรณ์
เก็บข้ อมูล (ดิสก์) และวิธีการจัดเก็บแฟ้ม


Slide 23

รูปแบบของระบบแฟ้ม
แบ่งออกได้ เป็ น 4 รูปแบบ
1. การจัดเก็บแฟ้มเรี ยงต่อเนื่องกันตลอดทังแฟ
้ ้ม
(Continuous Allocation)
2. การจัดเก็บแฟ้มแบบใช้ ลงิ ก์ลสิ ต์ (Linked List Allocation)
3. ไอโหนด (I-node)
4. การจัดการแฟ้มแบบตารางแฟต (File Allocation Table :
FAT)


Slide 24

การจัดเก็บแฟ้มเรี ยงต่อเนื่องกันตลอดทังแฟ
้ ้ม
(Continuous Allocation)

การจัดเก็บแฟ้มข้ อมูลจะอยู่ในรู ปของลาดั บบล็อก
ที่ ต่ อ เนื่ อ งกัน เช่ น หากแต่ ล ะบล็ อ กมี ข นาด 1 KB
แฟ้มข้ อมูลขนาด 50 KB ก็ต้องใช้ เนื ้อที่ขนาด 50 KB
ที่ตอ่ เนื่องกันในดิสก์


Slide 25

การจัดเก็บแฟ้มเรี ยงต่อเนื่องกันตลอดทังแฟ
้ ้ม
(Continuous Allocation)
ข้ อดี

ข้ อเสีย

1. มีโครงสร้ างไม่ซบั ซ้ อนและใช้ งานง่าย 1. ระบบปฏิ บั ติ ก ารไม่ ส ามารถทราบ
2. การอ่านข้ อมูลทัง้ แฟ้ม สามารถทาได้ ขนาดของแฟ้มข้ อมูลที่เริ่ มมีก ารสร้ าง
โดยใช้ คาสัง่ อ่านข้ อมูลเพียงคาสัง่ เดียว ขึ ้นได้
ก็ ส ามารถอ่ า นข้ อมู ล ที่ มี ใ นแฟ้ มได้ 2. การใช้ งานแฟ้ มข้ อมู ล แบบนี อ้ าจ
ทังหมด

ก่อให้ เกิดปั ญหาเนือ้ ที่ว่างในดิสก์ที่ไม่
สามารถใช้ งานได้


Slide 26

การจัดเก็บแฟ้มแบบใช้ ลิงค์ลิสต์ (Linked List Allocation)
เป็ นการเก็บแฟ้มโดยการแบ่งแฟ้มออกเป็ นส่วนเล็ก ๆ
ที่มีขนาดแน่นอนเรี ยกว่า บล็อก (block) แต่ละบล็อก
จะแบ่งไว้ ที่ไหนในดิสก์ก็ได้ ไม่จาเป็ นต้ องเรี ยงต่อกัน
ตลอดทังแฟ
้ ้ ม และแต่ละบล็อกจะเชื่อมโยงถึงกันโดย
ลิงค์ ช่วยลดปั ญหาการเกิดที่ว่างที่ไม่ได้ ใช้ ประโยชน์
ลงได้ มาก


Slide 27

ไอโหนด (I-node)
ระบบปฏิ บัติก ารยูนิก ซ์ มีวิ ธี ใ นการจัดเก็ บแฟ้มอี ก
ลัก ษณะหนึ่ ง ซึ่ ง แต่ ล ะแฟ้ มจะมี ก ารสร้ างตาราง
ประจาแฟ้มขึ ้นมาเรี ยกว่า ไอโหนด (I-node) โดยจะ
เก็บข้ อมูลต่าง ๆ ที่เกี่ยวกับตัวแฟ้มเอาไว้


Slide 28

ภาพแสดงโครงสร้ างแฟ้มแบบไอโหนด
Single


Slide 29

การจัดเก็บแฟ้มแบบตารางแฟต
(File Allocation Table : FAT)
นอกจากการใช้ ลิงค์ลิสต์ในการควบคุมบล็อกสาหรับ
เก็บแฟ้มแล้ ว ยังมีวิธีการอื่นที่ช่วยลดปั ญหาที่เกิดขึ ้น
คือการสร้ างตารางเก็บค่าหมายเลขบล็อกแต่ละบล็อก
ที่ เ ก็ บ แฟ้ มไว้ แทนการเก็ บ ไว้ ที่ ท้ ายบล็ อ กนั น้ ๆ
เรี ยกว่า ตารางการจัดสรรแฟ้มหรื อที่เรี ยกกันทัว่ ไปว่า
ตารางแฟต


Slide 30

การจัดระบบแฟ้มแบบเรด
(RAID)
เมื่อเกิ ดปั ญหาในการปรั บปรุ งการทางาน ผู้ออกแบบ
ฮาร์ ดแวร์ หันไปอาศัยแนวคิดการทางานแบบขนาน ซึ่ ง
เป็ นแนวคิดพื ้นฐานในการปรับปรุ งการทางานของดิ สก์
และได้ ออกแบบโครงสร้ างการทางานของดิสก์ในรูปแบบ
ใหม่เรี ยกว่า เรด (RAID)


Slide 31

หลักการทางานของเรด
แบ่งออกได้ เป็ น 2 ลักษณะ
1. เรดแบบเงากระจก (Mirroring RAID)
2. เรดแบบแบ่งส่วนแฟ้ม (Striping RAID)


Slide 32

เรดแบบเงากระจก (Mirroring RAID)
เป็ นความพยายามเพิ่มความเชื่อ มัน่
ในระบบการจัดเก็บแฟ้ม โดยติดตัง้
ดิ ส ก์ 2 ตัว หรื อ มากกว่ า (ดิ ก ส์ ที่ มี
ขนาดและคุ ณ สมบั ติ เ หมื อ นกั น )
เพื่อทาการเก็บข้ อมูลชุดเดียวกัน


Slide 33

เรดแบบแบ่งส่วนแฟ้ม (Striping RAID)
เป็ นความพยายามเพิ่มความเร็ วใน
การทางานและเพิ่มอัตราการขนถ่ าย
ข้ อมูลให้ สงู ขึ ้น โดยการแบ่งส่วนของ
แฟ้มออกเป็ นส่วน ๆ และกระจายแต่
ละส่ ว นไปจัด เก็ บ ในดิ ส ก์ แ ต่ ล ะตั ว
ของเรด


Slide 34