آموزش ذخیره و بازیابی اطلاعات - درس دوم

بازیابی و آموزش ذخیره

اطالعات

faradars.org/fvsft106

این اسالید ها بر مبنای نکات مطرح شده در فرادرس

« اطالعاتآموزش ذخیره و بازیابی »

.شده استتهیه

یدبرای کسب اطالعات بیشتر در مورد این آموزش به لینک زیر مراجعه نمایfaradars.org/fvsft106


اطالعات


فرادرس

FaraDars.org


اطالعات


:مدرس

فرشید شیرافکن

دانشگاه تهران دکتری دانشجوی (بیو انفورماتیک: دکتری( )کامپیوتر نرم افزار: کارشناسی و کارشناسی ارشد )

ذخیره و بازیابی اطالعاتسیستم فایل: درس دوم

2

فرادرس

FaraDars.org


اطالعات


3

سیستم فایلبالک بندیفیزیکیدر محیط فایل

های آزاد مدیریت بالکلوکالیتی لود اولیه چگالی

: مطالبی که در این فصل می آموزیم

فرادرس

FaraDars.org


اطالعات


4

.فایلهاو مدیریت ایجاد : (file system)فایل وظیفه نرم افزار سیستم

. چندین الیه است كه كاربر از جزئیات داخلي آن بي اطالع استدارای

: اعمال اساسي در محیط فیزیکي برای یک سیستم فایل

مکان یابي-1

هرساناز خواندن -2

.بر روی رسانهنوشتن -3

سیستم فایل

فرادرس

FaraDars.org


اطالعات


5

ذخیره سازی یک فقره اطالع مکان : فیلد

فیلد

: طول فیلد

حداقل یک كاراكتر

.ایل حداكثر وابسته به زبان برنامه نویسي و سیستم ف

فرادرس

FaraDars.org


اطالعات


6

در مورد هر یک از نمونه های متمایز یک یا بيی از یيک که مجموعه اطالعاتی انتزاعی.نوع موجودیت از یک محیط عملیاتی در اختیار داریم

برنامه کاربر.دچندین فیلشامل ساختار مشخص با مجموعه ای (رکورد منطقی)

محیط ذخیره سازی. رکورد در سطح فیزیکی از دو قسمت داده ای و غیر داده ای تشکیل شده است(رکورد فیزیکی)

:ركورد را در سه سطح زیر مي توان بررسي كردمفهوم

رکورد

فرادرس

FaraDars.org


اطالعات


7

بخش غیر داده ای، اطالعات مورد نیاز سیستم فایل در تعدادی فیلد ذخیره مي شود، در : جملهاز

طول ركوردنوع ركورداشاره گرها

فالگهای عملیاتي. فالگهای حفاظتي

بخ غیر داده ای رکورد

. به عبارتي شامل اطالعاتي است كه سیستم فایل، برای پردازش ركورد به آنها نیاز دارد

.پیشوندی ، كنترلي، سیستمي و متابخش: نام های دیگر بخش غیر داده ای عبارتند از

. فیلد های بخش غیر داده ای در سیستم ها و ساختارهای گوناگون فایل، متفاوت است

فرادرس

FaraDars.org


اطالعات


8

.داردقرارركوردایدادهبخشدرركوردكلید-1

.استركوردمختلفنمونه هایدرمقداریکتایيدارایوكوتاهاالمکانحتيآنطولكهفیلدی:ركوردكلید

.كردذخیرهداده ایغیربخشدرراآنطولمي تواناست،متغیرطولدارایركوردیوقتي-2

.شدخواهدحذففیزیکيطوربهركوردبعداًومي شودفعالایدادهغیربخشدرحذففالگمنطقي،حذفدر-3

نکات

فرادرس

FaraDars.org


اطالعات


9

رکورد منطقیهای قالب

)مکانثابت-1 Fixed Positional )

خیهره در طرح ركورد با قالب ثابت مکان، در هر فیلد فقط مقدار صفت خاصه ذخیره مي شود و اسم صفت خاصهه ذ.نمي شود

مکانثابتغیر-2

. اسم صفت خاصه و هم مقدار صفت ذخیره مي شود و مکان فیلدها از قبل مشخص نمي باشدهم .، طول و مکان فیلدها در نمونه های مختلف یک نوع ركورد، یکسان نمي باشدعدادت

فرادرس

FaraDars.org


اطالعات


10

.موجودیتنوعیکمختلفنمونه هایبراینیازموردخاصهصفاتتعدادبودنمتفاوت-1.دباشنمينیازمجردكارمندبرایكهاستنیازفرزندانتعدادوهمسرناممانندفیلدهایيبهمتاهلكارمندبرای

فیلد هاطولبودنمتغیر-2.دانشجوآدرسفیلد

(شوندهتکراراطالعفقرهپدیده)مقداریچندمركبخاصهصفتوجود-3.استمقدار6دارایدیگراینمونهدرومقدار2داراینمونهیکدركهدانشجوموجودیتبرایدرسشمارهفیلد

(.كندمينامسطحرافایل،فیلدیچنینوجود)

دالیل متغیر شدن طول یک رکورد

فرادرس

FaraDars.org


اطالعات


11

:از این نظر انواع اشاره گرها عبارتند از. اشاره گر یک مبدا و یک مقصد داردهر ركورد به ركورد -1بالك به بالك -2ركورد به بالك -3بالك به ركورد -4فایل به فایل -5گروهي از بالكها به گروهي دیگر -6

(نشانه رو)اشاره گر

حهیط توسط اشاره گرها مي توان بین ركوردها ارتباط ساختاری برقرار ساخت و نظم منطقي موجود در برنامه را در م. فیزیکي برقرار كرد

: انواع اشاره گر از نظر نوع نشاني در سطح فیزیکي، نشاني -1نسبي نشاني -2.ضمنيشاني ن-3

فرادرس

FaraDars.org


اطالعات


12

. است نامدار از نمونه های مختلف یک یا چند نوع ركوردمجموعه ایفایل . و در حالت دوم چند نوعي مي گوییمتک نوعي را فایل حالت اول در

:مفهوم فایل در معنای عام دارای سه ویژگي زیر مي باشد

(طوری كه یکباره در حافظه درون ماشیني نگنجد) اندازه بزرگ-1

(Resistance)(داده ها از بین نمي روند ، مگر به درخواست كاربر) پایائی-2

(Shared)اشتراکی بودن بین تعدادی کاربر مجاز-3

فایل

. داردممکن است فایل دنباله ای از كاراكترها باشد كه از نظر سیستم فایل معنای خاصي نالبته فرادرس

FaraDars.org


اطالعات


13

ساختار منطقی -1

.نشان دهنده سازماني است كه بر اساس آن ركوردهای منطقي گرد هم آمده اند

ساختار فیزیکی -2

. دهنده چگونگي ذخیره بالكها در دیسک مي باشدنشان

(دید برنامه ساز سیستم نسبت به فایل)

ساختار فایل

فرادرس

FaraDars.org


اطالعات


14

:باشدميزیرصورتبهالیهپنجدارایفایلسیستم

فایلسیستمهایالیه

(AM)دستیابیشیوه

. مي باشدباالترین الیه سیستم فایل است كه واسط بین برنامه كاربردی و سیستم فایل منطقي.توسط این الیه روشي برای دسترسي به ركوردها در اختیار برنامه كاربردی قرار داده مي شود

(VFS)مجازیفایلسیستم

. این الیه همسطح با الیه شیوه دستیابي مي باشد.البته ممکن است الیه شیوه دستیابي تحت این الیه عمل كند

ه واحهد به این معني كه كاربر برنامه ساز، شیوه دستیابي مورد نظر خود را طراحي كرده و این واحد نرم افزاری را ب. سیستم فایل مجازی پیوند بزند و ساختار مورد نظر خود را ایجاد كند

. اشدسیستم فایل مجازی، فایل را دنباله ای از كاراكترها مي بیند و ساختار خاصي برای فایل قائل نمي ب.سیستمهای عامل جدید، كاربران از طریق الیه مجازی با سیستم فایل كار مي كننددر

فرادرس

FaraDars.org


اطالعات


15

(LFS)منطقیفایلسیستم

. الیه واسط بین سیستم فایل فیزیکي و الیه شیوه دستیابي مي باشدین ا. توسط این الیه فراهم مي شودركوردهاامکان دسترسي كاربران به

. این الیه با مفهوم بالك كار نمي كند.ي دهدبرنامه كاربر با یک شیوه دستیابي با این الیه در تماس است و این الیه درخواستهای كاربر را انجام م

(PFS)فیزیکیفایلسیستم

. ه مي باشدروی رسانه خارجي و انتقال آنها از رسانه به بافر یا از بافر به رسانبالكهااین الیه مسئول ذخیره سازی این الیه با محتوای بالكها و یا ساختار فایل كاری ندارد و در بعضي سیستم ها،

.بخشي از خود سیستم عامل مي باشد

درایور

.پایین ترین الیه است و مستقیما با كنترولر در ارتباط است

فرادرس

FaraDars.org


اطالعات


16

ستیابي را افزاری است كه كاربر مي تواند توسط آن عملیاتي مانند، ایجاد، حذف، باز كردن، بستن و دنرم .برای انجام این كارها درگیر عملیات دروني سیستم نمي باشدكاربر . روی فایل خود انجام دهد

بالک . بالك قالبي ساختار یافته متشکل از چند ركورد است

I/Oک عمهلكمترین مقدار داده قابل مبادله بین بیرون و درون ماشین توسط سیستم فایل در یبالك . باشدمي

بالک بندی. قرار دادن چند ركورد در یک بالك را بالك بندی مي گویند

. مي گویند( )تعداد ركوردهای درون بالك را ضریب بالك بندی . مي گویند( )بالكهای موجود در یک شیار را ضریب شیار بندی تعداد

fB

fT

سیستم فایل از دید کاربر

فرادرس

FaraDars.org


اطالعات


17

كاهش گپ های بین ركوردها -1

كاهش زمان پردازش فایل -2

خروجي /كاهش دفعات ورودی-3

كاهش زمان اجرای برنامه فایل پرداز -4

مزایای بالک بندی

فرادرس

FaraDars.org


اطالعات


18

مصرف بیشتر حافظه اصلي به علت نیاز به بافر بزرگتر-1

كار نرم افزاری بیشتر برای بالك بندی و بالك گشایي -2

. افزایش احتمال اشتباه در تبادل اطالعات به علت افزایش مقدار داده منتقل شونده-3

معایب بالک بندی

فرادرس

FaraDars.org


اطالعات


19

:بالك مي تواند به یکي از صورتهای زیر بر روی دیسک قرار بگیردیک یک شیار -1( یا بخشي از یک سکتور)یک سکتور سخت افزاری -2تركیبي از چند سکتور سخت افزاری -3( سکتور نرم افزاری)بخشي از شیار مشخص شده توسط نرم افزار -4

. بالك هم مانند ركورد دارای بخشي پیشوندی است.در بالكهایي كه طول متغیر دارند، طول بالك در این قسمت ذخیره مي شود

حاالت نشست بالک روی دیسک

فرادرس

FaraDars.org


اطالعات


20

ركوردپیشوندیبخشدرطولدرج-2

(Length table)ایجاد جدول طولها -3

(position table)ایجاد جدول مکان نما -4

درج نشانگر پایان ركورد -1

های تعیین محدوده رکورد با طول متغیر در بالکروش

فرادرس

FaraDars.org


اطالعات


21

بایت7و 15، 10های طولبالك شامل سه ركورد با یک

درج طول در بخش پیشوندی ركورد -2

ایجاد جدول طولها -3

ایجاد جدول مکان نما-4

(در بالك ، نسبت به آغاز بالك استR1آدرس نسبي ركورد A1كه )

R1درج نشانگر پایان ركورد -1 R2 R3

10 R1 15 R2 7 R3

R1 R2 R3 7 15 10

R1 R2 R3 A3 A2 A1

مثال

فرادرس

FaraDars.org


اطالعات


22

.هپاردوگاهویکپارهمعموالوثابتطولباركوردهایبندیبالك-1

.یکپارهومتغیرطولباركوردهایبندیبالك–2

.پارهدوومتغیرطولباركوردهایبندیبالك–3

تکنیک های بالک بندی

فرادرس

FaraDars.org


اطالعات


23

با طول ثابت و یکپاره رکوردها بالک بندی

(بایت Gگپ بین بالكها به طول : ) 1

W

( گپ ناشي از نگنجیدن ركوردی دیگر در بالك: )

(گپ ناشي از نگنجیدن بالكي دیگر در شیار) :

2W

3W

10 2 RW

R

BB f

f

321B

T

WWWW

f

BR

B

WW

تعداد ركورد در هر بالك

تعداد بالك در هر شیار

fB:

fT:

فرادرس

FaraDars.org


اطالعات


24

با طول متغیر و یکپاره رکوردها بالک بندی

PR

WBB f

4

f

34fB

T

WWP.BGW

f

BR

B

WW

فرادرس

FaraDars.org


اطالعات


25

PR

PBBf

f

3fB

T

WP.BPGW

ff

3

fR

f

BR

T.B

W

B

PGPW

B

WW

بالک بندی رکوردها با طول متغیر و دو پاره

فرادرس

FaraDars.org


اطالعات


26

.حافظه هرز در تکنیک سوم كمتر است-1

.(طول ركورد مي تواند از طول بالك بیشتر شود).انعطاف تکنیک سوم بیشتر است-2

.(حافظه های هرز كمتری دارد.)خواندن كل فایل در تکنیک سوم به زمان كمتری نیاز دارد-3

.رها داردنرم افزار سیستم فایل تکنیک سوم پیچیده تر است، چون نیاز به مدیریت اشاره گ

.پیاده سازی تکنیک اول ساده تر است ولي انعطاف پذیری آن كمتر است

مزیت تکنیک سوم نسبت به تکنیک دوم

.شودخواندهبالكدوبایدچون.داردنیازبیشتریزمانبهسومتکنیکدرپارهدوركوردخواندن.خواندرابالكدوواكشي،یکبامي توانباشد،شدهبندیباكتفایلاگرالبته

فرادرس

FaraDars.org


اطالعات


27

. دمجموعه ای از تعدادی بالك كه طي یک عمل واحد مي تواند به بافر منتقل شو:باکت

باکت

فرادرس

FaraDars.org


اطالعات


28

Contiguous Allocation. فیزیکي همجوار روی دیسک ذخیره مي شود های بالكفایل در :پیوستهنشست -1

در دیسکفایل نحوه نشست

.تعدادی بالك ناهمجوار به فایل تخصیص مي یابد:نشست ناپیوسته-2

فرادرس

FaraDars.org


اطالعات


29

مزایای طرح پیوسته

.ا كردداشتن آدرس بالك اول روی دیسک، به بالكهای دیگر مي توان دسترسي پیدبا :سادگی پیاده سازی -1

.كل فایل طي یک عمل واحد از روی دیسک خوانده مي شود:باال بودن کارائی -2

معایب طرح پیوسته

.حداكثر اندازه فایل در مرحله ایجاد فایل باید معلوم باشد-1

.(ي شودبا تکنیک یکپارچه سازی یا فشرده سازی بر طرف م)بروز پدیده بندبند شدن فضای دیسک -2

فرادرس

FaraDars.org


اطالعات


30

ایجاد لیست پیوندی-1ایجاد لیست پیوندی به همراه جدول راهنما -2

پیاده سازی طرح نشست ناپیوسته های روش

فرادرس

FaraDars.org


اطالعات


31

(Bitmap)استفاده از بیت نقش-1

.(نمایش مي دهیم0و بالك های تخصیص یافته را با 1های آزاد را با بالك ). بیت نیاز استnبالك به nدیسکي با برای

آزاد های بالکمدیریت

ایجاد لیستي از چند بالك دیسک -2

. هر بالك شماره بالكهای آزاد قرار مي گیرددر

فرادرس

FaraDars.org


اطالعات


32

204800220021

2200

1

200 10

10

20

KB

MB

یهت مگا بایت با بالكهای یک كیلو بایتي، بهه چنهد ب200، برای دیسکي به ظرفیت Bitmapطرح در

حافظه نیاز است؟

: بالكها و در نتیجه تعداد بیت ها برابر است با تعداد

مثال

فرادرس

FaraDars.org


اطالعات


33

چنهد شهماره بیت نمایش داده شود، در ههر بهالك 32اگر اندازه بالكها یک كیلو بایت و هر شماره بالك در ؟بالك آزاد را مي توان ذخیره كرد

2564

1024

32

1

byte

byte

bit

KB

.بالك آزاد را تخصیص داد255البته چون یک مدخل بالك برای ایجاد نشانه رو به بالك بعدی است، بنابراین در هر بالك مي توان شماره

مثال

فرادرس

FaraDars.org


اطالعات


34

(Mirroring)آینه سازی -1

نیمه دو دیسک استفاده از -2

(Incremental dump)تولید دامپهای تدریجي -3

تهیه پشتیبانتکنیک های

فرادرس

FaraDars.org


اطالعات


35

. ردحالت استفاده از دو دیسک، عمل نوشتن در هر دو دیسک انجام مي گیدر

. عمل خواندن فقط از یک دیسک صورت مي گیردولي

.ه كردكه یکي از دیسکها خراب شود، از دیسک دیگر مي توان استفادوقتي

آینه سازی

فرادرس

FaraDars.org


اطالعات


36

ید آخهرین این روش، ضمن ایجاد نسخه پشتیبان بطور هفتگي یا ماهانه، دامپ فایلهایي كه از زمان تولدر

. نسخه پشتیبان تغییر كرده اند، نیز به طور روزانه تولید مي شود

.روش به حافظه زیادی نیاز دارد و معموال از نوار استفاده مي شوداین

تولید دامپهای تدریجی

استفاده از نیمه دو دیسک

. تقسیم مي شود" و پشتیبان هاداده"نیمه هر دیسک به دو این روش، در

.دیسک دیگر كپي مي شودپشتیبانهر دیسک در قسمت ای دادهنیمهپایان هر روز كاری در

فرادرس

FaraDars.org


اطالعات


37

.همجوارهمسایگي فیزیکي ركوردهای منطقاً میزان

لوکالیتی

فرادرس

FaraDars.org


اطالعات


38

. ركورد بعدی و ركورد فعلي در یک بالك هستند و بالك در بافراست-1

.ركورد بعدی در بالك بالفاصله بعدی حاوی ركورد فعلي مي باشد و در همان استوانه-2

.ركورد بعدی در همان استوانه ای قرار دارد كه ركورد فعلي قرار دارد-3

.از دیسک دیگری مي باشدشماره همركورد بعدی روی استوانه -4

.ركورد بعدی در استوانه همجوار فعلي است-5

.ركورد بعدی در یک استوانه شناخته شده است و آدرس آن از ركورد فعلي بدست مي آید-6

.ركورد بعدی در استوانه ای ناشناخته است و آدرس آن با انجام محاسباتي بدست مي آید-7

.ي آیدركورد بعدی دراستوانه ای ناشناخته است و آدرس آن با مراجعه به فایل دیگری به دست م-8

.ركورد بعدی روی رسانه ای است كه در حال حاضر روی درایور نیست-9

درجات لوکالیتی

.، فایل روی چند دیسک توزیع شده است 4در حالت :تذكر

فرادرس

FaraDars.org


اطالعات


39

سازی هذخیرعملیاتمي توان تمامي فضای بالك را در لود اولیه پر نکرد و قسمتي از آن را رزرو كرد تا در .بعدی از این فضا استفاده كرد

BLd 100

f

dBb

nL

لود اولیه چگالی

فرادرس

FaraDars.org


اطالعات


40

فایلركوردهایلوكالیتيرفتنباال-1

.(ستمثالً درج ركوردی كه در بهنگام سازی طول آن افزایش یافته ا)تسهیل انجام بعضي عملیات روی فایل -2

مزایای در نظرگرفتن ناحیه رزرو در هر بالک

معایب در نظر گرفتن ناحیه رزرو در هر بالک

خوانهدن كهل فایهل بهه زمهان وناحیه رزرو نوعي حافظه هرز است و اندازه فایل را افزایش مهي دههد -1.بیشتری نیاز پیدا مي كند

(Underload)در صورت عدم توزیع یکنواخت درج ركوردها در بالكهها، در فایهل بالكههای سهبکبار-2

.باقي مي ماندبالك ها ایجاد مي شود و حافظه هرز در انتهای بعضي

فرادرس

FaraDars.org


اطالعات


41

50%10054

10100

f

dBb

nl

بالك را اشغال نماید، چگالي لود اولیهه آن كهدام 4در صورتیکه این فایل . ركورد است10فایلي دارای

(5=فاكتور بالك بندی )است؟

مثال

فرادرس

FaraDars.org


اطالعات


42

پایان فصل دوم فرادرس

FaraDars.org


اطالعات


این اسالید ها بر مبنای نکات مطرح شده در فرادرس

« اطالعاتآموزش ذخیره و بازیابی »

.شده استتهیه

یدبرای کسب اطالعات بیشتر در مورد این آموزش به لینک زیر مراجعه نمایfaradars.org/fvsft106


اطالعات


فرادرس

FaraDars.org

آموزش ذخیره و بازیابی اطلاعات - درس دوم

Education