ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
----------

KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN
Đề tài: Nghiên cứu tìm hiểu về hệ thống tệp tin
trong HĐH LINUX
Môn: NGUYÊN LÝ HỆ ĐIỀU HÀNH

Giáo viên: Ths Nguyễn Tuấn Tú
Nhóm : 10
Lớp: ĐH Khoa Học Máy Tính 3- K9

Hà Nội, tháng 3 năm 2016.


ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
----------

KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN

Đề tài: Nghiên cứu tìm hiểu về hệ thống tệp tin
trong HĐH LINUX
Môn: NGUYÊN LÝ HỆ ĐIỀU HÀNH
Giảng viên hướng dẫn: ThS.Nguyễn Tuấn Tú
Nhóm thực hiện: NHÓM 10
Lớp: KHMT3_K9.
Thành viên:




LỜI NÓI ĐẦU
Linux được phát triển bởi Linux Torvalds ,bản đầu tiên được đưa ra vào năm 1991
tại đại học Helsinki, Phần Lan , dựa trên hệ điều hành Minix- một hệ điều hành có
cấu trúc tương tự Unix với các chức năng tối thiểu được dùng trong dạy học.
Việc nghiên cứu tìm hiểu về HĐH với Linux , giúp cho chúng ta có cái nhìn
rộng hơn về tin học. Linux và các phần mềm mã nguồn mở cung cấp cho người sử
dụng mã nguồn của chương trình. Rất nhiều trong số các chương trình này được
viết bởi các lập trình viên nhiều kinh nghiệm và được cộng đồng mã nguồn mở
trên toàn thế giới kiếm thử. Vì thế mã nguồn của chương trình này chứa đựng một
khối kiến thức vô cùng tinh túy, hoàn toàn đáng để ta có thể học hỏi . Mặt khác
những tài liệu về mã nguồn mở thường rất sẵn, chi tiết và được cập nhật thường
xuyên, không hề có những “ bí mật công nghệ” trong những sản phẩm mã nguồn
mở. Vì vậy rất tốt để sinh viên học hỏi.

Dưới đây là một nghiên cứu, tìm hiểu về hệ thống tệp tin trong hệ điều hành
Linux . Do kiến thức hạn chế nên sẽ không tránh khỏi những thiếu xót. Mong thầy
cùng các bạn tham gia góp ý, chỉ dạy để được hoàn thiện hơn!

5


CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ HỆ ĐIỀU HÀNH LINUX
1.1. Linux là gì?
Nhìn bề ngoài, Linux là một hệ điều hành. Như thể hiện trong (Hình 1.1) ,Linux
gồm có một nhân kernel (mã cốt lõi quản lý các tài nguyên phần cứng và phần
mềm) và một bộ sưu tập các ứng dụng của người dùng (chẳng hạn như các thư
viện, các trình quản lý cửa sổ và các ứng dụng).


1.2.Linux nằm ở đâu ?
Linux ở đâu có thể khó trả lời hơn là nó không ở đâu. Với khả năng biến đổi nhanh
và mở rộng quy mô của mình, có thể tìm thấy Linux trong tất cả các phân khúc
máy tính (và thậm chí một số phân khúc vẫn chưa được định nghĩa đầy đủ). Phần
7


này xem xét một số các phân khúc điện toán quan trọng, bao gồm máy tính để
bàn/netbook, máy chủ, cluster, máy tính lớn Mainframe, siêu máy tính, thiết bị cầm
tay/máy tính bảng, thiết bị nhúng, ảo hóa và các máy thử nghiệm (xem Hình 1.2).

Hình 1.2 Các thuộc tính và các phân khúc của Linux được tập trung vào

1.2.1.Máy tính để bàn và netbook
Các máy tính để bàn và các netbook, nơi có nhiều người sử dụng Linux, là lĩnh vực
trong đó Linux cạnh tranh nhiều nhất. Dữ liệu thị phần gần đây chỉ ra rằng Linux
nắm giữ khoảng 1,5% thị trường máy tính để bàn, nhưng lại nắm giữ khoảng 32%
thị trường netbook. Những con số này có thể xem ra là thấp, nhưng là một nhà phát
triển, tôi có xu hướng thấy Linux nhiều hơn so với bất kỳ hệ điều hành khác nào.
Linux đã bắt đầu như là một hệ điều hành thử nghiệm đơn giản và với việc giới
thiệu XFree86 vào năm 1994, một trình quản lý cửa sổ đã cho thấy sự hứa hẹn của
một hệ điều hành máy tính để bàn còn non trẻ. Ngày nay, một số trình quản lý cửa
sổ có sẵn cho Linux cho phép người dùng biến phong cách riêng của nó thành các
8


nhu cầu của họ. Hơn nữa, Linux thay đổi quy mô tự động với các khả năng xử lý
(như là đa luồng đối xứng và đa lõi), lập lịch trình hiệu quả.
1.2.2. Máy chủ

Năm 1991, một biên tập viên nổi tiếng đã dự đoán rằng máy tính Mainframe cuối
cùng sẽ bị loại bỏ vào đầu năm 1996. Tuy nhiên sau hơn 20 năm, người ta vẫn tiếp
tục xây dựng và bán các máy tính Mainframe và nhiều máy chạy Linux. IBM đã
bắt đầu hỗ trợ Linux trên Mainframe vào năm 2000 (chẳng hạn như IBM® System
z®) và cung cấp một trải nghiệm người dùng phổ biến trên các môi trường. Một
bài báo gần đây của Michael Vizard đã viết rằng khoảng 25% khối lượng công
việc của Mainframe mới dựa vào Linux.

1.2.5.Siêu máy tính
Các siêu máy tính là một cuộc đua tranh liên tục để giữ danh hiệu nhanh nhất, từ
siêu máy tính Jaguar của Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge (2009) đến
Tianhe-I của Trung Quốc (2010) đến công ty hàng đầu hiện nay, máy tính RIKEN
Kei của Nhật Bản (2011). Vào năm 2012, siêu máy tính Sequoia của IBM sẽ được
phát hành và được dự kiến vượt quá hiệu năng của RIKEN hai lần. Điều mà mỗi
siêu máy tính này có điểm chung là tất cả chúng đều chạy Linux. Linux không chỉ
có hiệu quả, nó còn thích nghi với các nền tảng phần cứng khác nhau làm tăng hiệu
10


năng của nó. Điều này cũng không đáng ngạc nhiên, dựa vào hơn 90% các siêu
máy tính chạy Linux.

1.2.6.Các thiết bị di động và máy tính bảng
Với một loạt các thiết bị của người tiêu dùng bị ràng buộc nhiều hơn, các thiết bị di
động và máy tính bảng đang chứng tỏ sự tăng trưởng đáng kể. Các thiết bị này đại
diện cho một nhân Linux cùng với một giao diện người dùng đồ họa (GUI) tùy
chỉnh. Một ví dụ quan trọng của lĩnh vực này là hệ điều hành Android của Google,
được sử dụng cả trong điện thoại thông minh lẫn trong máy tính bảng. Hiện nay,
hơn 25% điện thoại thông minh chạy một dạng Linux (chủ yếu là Android), với
gần 40% máy tính bảng chạy Android.

1.2.8.Nền tảng ảo hóa
Một trong những lĩnh vực thú vị nhất trong đó Linux hướng tới sự đổi mới là trong
lĩnh vực ảo hóa. Linux là ngôi nhà của hệ điều hành cho tất cả các loại giải pháp ảo
hóa có sẵn, cho dù nền tảng hoặc ảo hóa song song, ảo hóa hệ điều hành hay nhiều
ý tưởng mơ hồ hơn như ảo hóa cộng tác. Linux là một hệ điều hành có thể biến
12


mình thành một trình siêu giám sát - hypervisor (chẳng hạn như KVM - Máy tính
ảo dựa vào nhân) cũng như lưu trữ trên máy chủ một số trình siêu giám sát nghiên
cứu. Để mang lại hiệu quả hơn cho ảo hóa, Linux thực hiện Kernel SamePage
Merging (Kết hợp trang giống nhau của nhân) để loại bỏ có hiệu quả các trang bộ
nhớ dư thừa.
Linux cũng đang hướng tới kỹ nghệ cao về một sự tiến bộ mới trong ảo hóa được
gọi là ảo hóa lồng nhau.Việc lồng nhau, như tên của nó cho thấy, cho phép một
trình siêu giám sát lưu trữ trên máy chủ một trình siêu giám sát khách, rồi trình
khách này lần lượt lưu trữ một tập hợp các máy ảo khách trên máy chủ. Mặc dù
thoáng nhìn như là một trường hợp sử dụng cũ, nhưng ảo hóa lồng nhau sẽ thay đổi
điện toán đám mây và mở rộng các kiểu của các ứng dụng có thể được lưu trữ trên
máy chủ ở đó. Hiện nay, KVM của Linux hỗ trợ ảo hóa lồng nhau.

1.2.9.Nền tảng thử nghiệm
Cuối cùng nhưng không kém quan trọng là nền tảng của chính Linux—một nền tảng
thử nghiệm mà qua đó đang khám phá ra nhiều ý tưởng mới. Năm 1991, Linux đã
được giới thiệu như là một hệ điều hành đồ chơi, 20 năm sau bản phát hành đầu tiên
của UNIX®. Hiện nay, Linux dùng làm một nền tảng để thử nghiệm trong nghiên
cứu hệ thống tệp, điện toán cụm, những đám mây, sự tiến bộ ảo hóa và mở rộng các
hạn chế theo đó một nhân của hệ điều hành đơn lẻ có thể được áp dụng cho rất nhiều
mô hình sử dụng. Linux như là một nền tảng cho phép thử nghiệm tăng tốc thông qua
việc sử dụng cả Linux lẫn một loạt các thành phần nguồn mở to lớn. Kết quả là một

Thiết bị ngoại vi hđh linux
1. Giới thiệu về cách thức Linux quản lý thiết bị ngoại vi
Trong một hệ thống máy tính, CPU là thiết bị trung tâm nhưng không phải là thiết
bị điều khiển duy nhất, mỗi thiết bị vật lý đều có bộ điều khiển riêng. Bàn phím,
chuột, các cổng tuần tự được điều khiển bởi một SuperIO chip. Những ổ đĩa IDE,
SCSI được điều khiển bởi bộ điều khiển IDE, SCSI tương ứng, v v. Mỗi bộ điều
khiển phần cứng đều có những thanh ghi trạng thái (CSRs) riêng và chúng khác
nhau
cho các thiết bị khác nhau. Các CSR dùng để khởi động và khởi sinh thiết bị, ngoài
việc được nhúng vào các ứng dụng chúng còn được lưu trữ trong nhân Linux.
Trong phần này, chúng ta sẽ xem xét việc Linux điều khiển các thiết bị phần cứng
như thế nào. Linux cho phép chúng ta có quyền điều khiển phần cứng của hệ thống
(Tương tự như Control Panel của Windows). Tuy nhiên, việc truy cập và điều
khiển
các thiết bị phần cứng không dễ như trong Windows, mặc dù nó tỏ ra khá cơ động
và
không phải bảo trì nhiều một khi đó xác lập. Trong một số trường hợp phải biên
dịch
lại nhân nếu muốn bổ sung phần cứng mới vào hệ thống. Các CD-ROM, Sound
Card
bắt buộc phải làm vậy. Nhưng modem, thiết bị chuột hoặc các ổ đĩa cứng thì có thể
không cần thiết. Mỗi thiết bị ngoại vi muốn được dùng thì cần phải có những trình
điều khiển thiết bị đi kèm. Phần mềm dùng để điều khiển thiết bị gọi là Device
Driver. Trong Linux, các Device Driver của nhân Linux thực chất là thư viện dùng
chung, thường trú trong bộ nhớ hoặc là các trình điều khiển phần cứng ở mức thấp.
Tất cả các thiết bị phần cứng đều được xem như là các tập tin thông thường, chúng
16


có

Thiết bị kí tự: tương ứng với các tập tin đặc biệt trong chế độ kí tự (Character
Mode): Các tập tin này tương ứng với các thiết bị ngoại vi không có cấu trúc,
chẳng
hạn như các cổng song song hoặc nối tiếp mà trên đó dữ liệu có thể được đọc và
ghi
theo từng byte hoặc dòng byte.
Thiết bị kiểu khối, tương ứng với các tập tin đặc biệt trong chế độ khối (Block
Mode): Các tập tin này tương ứng với các thiết bị ngoại vi có cấu trúc dạng khối
như
ổ đĩa, có kiểu truy cập bằng cách cung cấp một số khối đọc hoặc ghi. Các thao tác
nhập/xuất này được thực hiện thông qua một vùng đệm (Buffer Cache) và có thể
truy
nhập trực tiếp tới tếng khối (Block) trên thiết bị.
Thiết bị mạng có thể truy cập thông qua giao diện socket BSD.
Mỗi tập tin đặc biệt sẽ được Linux mô tả theo ba thuộc tính sau:
Kiểu tập tin (khối hoặc kí tự).
Số hiệu chính của tập tin, đại diện cho trình điều khiển đang điều khiển thiết bị.
Số hiệu thứ cấp của tập tin, cho phép trình điều khiển nhận biết thiết bi vật lí mà
nó sẽ hoạt động trên đó.
Thông thường các tập tin thiết bị được định vị trong thư mục /dev. Các thao tác
nhập/xuất vào thiết bị được thực hiện thông qua những lời gọi hệ thống như những
thao tác nhập/xuất tập tin thông thường. Mỗi thiết bị ngoại vi được mở bởi lời gọi
open bằng cách chỉ định tên tập tin đặc biệt tương ứng. Nhân sẽ trả về một trình
mô tả
18


nhập/xuất tương ứng với thiết bị, và tiến trình gọi có thể truy cập nó bằng các lệnh
hệ
thống read, write. Sau khi hoàn thành công việc thì lời gọi close sẽ được sử dụng

hệ thống tập tin chính tại một điểm gắn nào đó (mount-point). Điểm gắn thường là
một thư mục của hệ thống tập tin chính và có thể truy cập dễ dàng.
Để sử dụng bất kỳ một thiết bị lưu trữ vật lý nào trên Linux, đều cần đến
lệnh mount. Điểm gắn kết là thư mục /mnt.
Ví dụ, nếu muốn sử dụng đĩa mềm và đĩa CD, hay gắn chúng vào hai thư mục
/mnt/floppy và /mnt/cdrom bằng hai lệnh sau:
# mount -t msdos /dev/fd0 /mnt/floppy
# mount /dev/cdrom /mnt/cdrom
Cú pháp lệnh mount:
mount [tùy-chọn] <tập-tin-thiết-bị> <thư-mục>
Lệnh này thông báo cho nhân hệ thống thực hiện việc kết gắn hệ thống tập tin có
trên tập-tin-thiết-bị (thiết bị này có kiểu nào đó) vào thư mục (điểm kết gắn) là thưmục.
Các tuỳ chọn của lệnh mount:
-t <kiểu>
Xác định kiểu của thiết bị (chẳng hạn msdos như ví dụ trên): kiểu còng được sử
dụng để xác định kiểu hệ thống tập tin. Các kiểu hệ thống tập tin hiện thời được hỗ
trợ
có trong tập tin Linux/fs/filesystems.c
-h
Nhóm 13 – Phân tích việc quản lý các TBNV của HĐH Linux Page 6
Trường đại học Công Nghiệp Hà Nội – Khoa Công Nghệ Thông Tin
20


Đưa ra trang trợ giúp.
-a
Gắn kết tất cả các tập tin hệ thống (thuộc kiểu được đưa ra) có trong tệp
tin fstab (đây là tập tin lưu trữ thông tin về trạng thái của các tập tin hệ thống).
-n
Gắn kết hệ thống tập tin mà không ghi vào tập tin /etc/mtab (đây là tập tin lưu trữ

- Bây giờ mọi người dùng đều có thể kết gắn đến đĩa mềm và cdrom đó
# mount /mnt/floppy
# mount /mnt/cdrom
Cần ghi nhớ rằng, việc cho phép mọi người dùng có thể mount được thiết bị đĩa
của mình là điều rất nguy hiểm, vì điều đó có liên quan đến vấn đề bảo mật.
Lệnh Unmount
Lệnh umount cho phép tháo bỏ kết gắn của một hệ thống tập tin trên hệ thống tập
tin chính bằng lệnh umount với tham số đi kèm là tên của thiết bị lưu trữ hệ thống
tập
tin đó.
Cú pháp lệnh:
umount <thiết-bị>
Lệnh này sẽ tháo bỏ kết gắn của hệ thống tập tin có trên thiết-bị ra khỏi hệ thống
tập tin chính. Chú ý rằng, không thể tháo bỏ kết gắn của một hệ thống tập tin khi
nó
“bận” - tức là khi có một tiến trình đang hoạt động truy cập đến các tập tin trên hệ
thống tập tin đó.
Các tuỳ chọn lệnh:
-h
22


Hiển thị thông báo trợ giúp và thoát.
-n
Loại bỏ các gắn kết mà không ghi vào thư mục /etc/mtab.
-v
Hiện các chế độ liên quan.
-r
Trong trường hợp loại bỏ gắn kết bị lỗi, tùy chọn này sẽ giúp tạo lại gắn kết với
chế độ chỉ đọc.

hoạch khác nhau, mỗi phân hoạch được gắn với một chỉ số (index: ID) để thông
báo
cho hệ điều hành biết kiểu phân hoạch của nó. Dùng các lệnh sau thực hành
# su
passwd:
# fdisk /dev/hda
Command (m for help):
Lệnh trên báo cho fdisk biết sẽ làm việc với loại ổ đĩa nào. Nếu dùng đĩa kiểu
SCSI thìhda sẽ được thay bằng sda. Để xem các lệnh của fdisk, hãy đánh "m”.
# fdisk /dev/hda
Command (m for help):m
Hành động lệnh
a Bật/tắt cờ có thể boot được
b Hiệu chỉnh loại thiết bị lưu trữ bsd
c Bật cờ tương thích với thiết bị kiểu DOS
d Xoá một phân vùng
l Danh sách các kiểu phân vùng sẵn có
24


m Hiển thị trang trợ giúp này
n Thêm một phân vùng mới
o Tạo một bảng phân vùng DOS trống
p Hiển thị bảng phân vùng trên hệ thống
q Thoát và không ghi mọi sự thay đổi
s Tạo một phân vùng cho loại thiết bị lưu trữ SUN
t Thay đổi chỉ số phân vùng hệ thống
u Thay đổi các đơn ví hiển thị
v Kiểm tra bảng w Ghi sự thay đổi trên bảng phân vùng và thoát
x Các tính năng mở rộng (chỉ dành cho các chuyên gia)