操作系统原理徐宗元OS优秀[1]

1、操作系统原理徐宗元OS优秀1操作系统原理徐宗元OS优秀15.3.8 win32文件和目录操作的文件和目录操作的 API函数函数 1. 建立文件或打开一个已存在文件CreateFile该函数用来创建或打开下列对象（文件、管道、目录、邮件插口、控制台、通信资源、磁盘设备等）并返回一个用于读取该对象的句柄。HANDLE CreateFile ( LPCTSTR lpFilename , DWORD dwDesiredAccess ，DWORD dwShareMode ，LPSECURITY_ATTRIBUTES lpSecurityAttributes ，DWORD dwCreationDispos

2、ition , DWORD dwFlagsAndAttributes ， HANDLE hTemplateFile )； lpFileName：指向一个以NULL结束的字符串的指针，该字符串用于创建或打开对象、指定对象名。操作系统原理徐宗元OS优秀1win32文件和目录操作的文件和目录操作的 API函数函数-1 dwDesiredAccess：指定对对象的访问类型，一个应用程序可以得到读、写、读写或设备查询访问等类型，此参数可以为下列值的任意一个组合值：0：指定对象的查询访问权限，一个应用程序可以不通过访问设备来查询设备属性。 GENERIC_READ：指定对象的读访问，可以读文件的数据且可移

3、动文件中的指针。 GENERIC_WRITE：指定对象的写访问，可以写文件的数据且可以移动文件指针，写访问GENERIC_WRITE要与GENERIC_READ联合使用。 dwShoreMode：设成NULL即可。 lpSecurityAttributeslpSecurityAttributes：设成NULL即可。 操作系统原理徐宗元OS优秀1win32文件和目录操作的文件和目录操作的 API函数函数-2 dwCreationDisposition：指定对存在的文件采取哪种措施，且当文件不存在时采用哪种措施，此函数必须是下列值中的一个：CREAT_NEW：创建一个新文件，如果文件存在，则函数调

4、用失败。CREAT_ALWAYS：创建一个新文件，如果文件存在，函数重写文件且清空现有属性。 OPEN_EXISTING：打开文件，如果文件不存在，则函数调用失败。 OPEN_ALWAYS：如果文件存在，则打开文件。如果文件不存在，则创建一个新文件。TRUNCATE_EXISTING：打开文件，一旦文件打开，就被删截掉，从而使文件的大小为0字节，调用函数必须用GENERIC_WRITE访问来打开文件，如果文件不存在，则函数调用失败。 操作系统原理徐宗元OS优秀1win32文件和目录操作的文件和目录操作的 API函数函数-3 dwFlagsAndAttributes：指定文件属性和标志，该参数可

5、取很多种组合，以下示三种：FILE_FLAG_OVERLAPPED：指导系统对对象进行初始化，以便操作有足够的时间来处理返回ERROR_IO_PENDING，当完成操作时，指定事件被设置为发信号状态。FILE_FLAG_NO_BUFFERING：引导系统打开没有瞬间缓冲或缓存的文件，当与FILE_FLAG_0VERLAPPED结合时，标志给出最大的按时间顺序的操作，因为IO不依靠内存管理器的时间顺序的操作，但是，因为数据没有在缓存中，一些I/O操作将长一些。FILE_FLAG_SEQUENTIAL_SCAN：表明文件从开头到结尾按顺序被访问。使用它，系统可 优化文件缓存。访问方式读大文件的应用

6、程序，指定此标志可以增加它的性能。操作系统原理徐宗元OS优秀1win32文件和目录操作的文件和目录操作的 API函数函数-4 hTemplateFile：设成NULL即可。 返回值：如果函数调用成功，返回值为指向指定文件的打开句柄；如果函数调用失败，返回值为INVALID_HANDLE_VALUE。 2.删除文件DeleteFile 3.关闭文件CloseHandle 用CloseHande函数来关闭CreateFile函数返回的句柄。 操作系统原理徐宗元OS优秀1win32文件和目录操作的文件和目录操作的 API函数函数-54.读文件 ReadFile 该函数从文件指针指示的位置开始从文件读

7、数据，在读操作完成以后，如果文件句柄不是用重叠属性来创建，则文件指针用实际读的字节数来调整。如果文件句柄为重叠的输入和输出(I/O)操作而创建，则应用程序必须在读操作之后调整文件指针的位置。BOOL ReadFile ( HANDLE hFile， LPVOID lpBuffer， DWORD nNumbeOfBytesToRead， LPDWORD lpNumberOfBytesRead, LPOVERLAPPED lpOverlapped )； hFile：指向要读的文件的句柄，文件句柄一定用GENERIC_READ对文件的访问来创建。 lpBuffer：指向一个从文件存取数据的缓冲区的指

8、针。 nNumberOfBytesToRead：从文件读的字节数目。 操作系统原理徐宗元OS优秀1win32文件和目录操作的文件和目录操作的 API函数函数-6 lpNumberOfBytesRead：指向一个读字节数的指针，在做任何工作或错误检测之前，ReadFile把此值设置为零。 lpOverlapped：指向一个OVERLAPPED结构的指针。如果用FILE_FLAG_OVERLAPPED来创建hFile时需要此结构，否则为NULL。 返回值：当(1)写操作在管道写终端完成，(2)请求读的字节数目已读入，(3)出现错误这三种情况之一为真时，ReadFile函数有返回值，说明如下：如果函

9、数调用成功，则返回值为非零值。 如果返回值为非零值，且读人的字节数目为零，则说明执行读操作时文件指针的位置超出文件的结尾，此时，调用GetLastError函数，可得到返回值ERROR_HANDLE_EOF。 操作系统原理徐宗元OS优秀1win32文件和目录操作的文件和目录操作的 API函数函数-7 5. 写文件WriteFile 6. 设置文件读写指针SetFilePointer用来设置读操作或者写操作的位置，即设置读指针或者写指针，然后可以对指定区域进行读或写。DWORD SetFilePointer ( HANDLE hFile， LONG 1pDistanceToMove，PLONG

10、lpDistanceToMoveHigh , DWORD dwMoveMethod ); hFile：移动指针所属的文件的句柄。创建的文件句柄必须具有GENERIC_READ或GENERIC_WRITE的存取权限。 lpDistanceToMoveHigh 、lDistanceToMove：一个有符号值64位指定移动文件指针的字节大小的高32位、低32位。如前参数为空，后参数是一个32位的有符号值。如果后参数是一个正值，则在文件中向前移动，负值则相反。 操作系统原理徐宗元OS优秀1win32文件和目录操作的文件和目录操作的 API函数函数-8 dwMoveMethod：文件指针移动的开始地方，

11、可以是以下的值:FILE_BEGIN：开始点为0或者在文件的开始部分。FILE_CURRENT：开始点是文件指针的当前位置。FILE_END：开始点是当前文件结尾的位置。 返回值：如果这个函数调用成功，而且lpDistanceToMoveHigh参数为空，返回值为文件指针的低端DWORD值。如果lpDistanceToMoveHigh参数不空，函数返回文件指针的低端DWORD值，并且输出文件指针的高端DWORD值，输出的值保存到一个由相应参数所指向的一个long类型的参数中。如果函数失败，而且lpDistanceToMoveHigh参数为空，那么返回值为INVALID_SET_FILE_POI

12、NTER，并通过调用GetLastError来判断是否有一个错误发生。如果有，GetLastError返回一个值，而不返回NO_ERROR。 操作系统原理徐宗元OS优秀1win32文件和目录操作的文件和目录操作的 API函数函数-97.获取文件属性GetFileAttributes8.加锁文件LockFile9.解锁文件UnlockFile10. 建立目录CreateDirectory11.删除目录RemoveDirectory12.重新命名文件或目录MoveFile13.设置当前目录SetCurrentDirectory 操作系统原理徐宗元OS优秀15磁盘碎片的整理磁盘碎片的整理 磁盘存储器

13、以块为单位离散分配，可提高盘的利用率，但盘块多次反复分配回收后造成盘空闲块散布在整个盘区，这称为磁盘碎片化。以后装入的文件所分配的盘块也分散在盘的各柱面。由于磁盘块访问时间由移动磁头的寻道时间、旋转延迟寻扇区时间和盘块数据读写传输时间三部分组成，分散在盘许多柱面（磁道）的文件需要化费更多的时间进行读写。为了改善磁盘性能，Windows2000在附件的系统工具中提供了磁盘碎片整理程序，它能对磁盘中文件重排，使文件存储在连续的盘块中，而把空闲块也集中，便于以后存入文件能连续分配。操作系统原理徐宗元OS优秀15.5 NTFS文件系统文件系统 5.5.1 NTFS5.5.1 NTFS的卷、蔟和卷布局的

14、卷、蔟和卷布局卷又称为逻辑驱动器，在同一个卷中使用同一份管理数据进行文件分配和外存空闲空间管理，而在不同的卷中使用相互独立的管理数据。NTFS以卷为基础，而卷则建立在磁盘分区上，通常一个卷与一个硬盘分区相对应，但NTFS支持由多个硬盘分区构成的卷，以提高文件I/O效率、提供动态增加卷大小和容错功能。当以NTFS格式来格式化磁盘分区时就创建了NTFS卷，Windows 2000常使用两种卷：FAT卷和NTFS卷。和FAT文件系统一样，NTFS仍以驱动器盘符表示已安装的文件卷。操作系统原理徐宗元OS优秀1NTFSNTFS的卷、蔟和卷布局的卷、蔟和卷布局-1-1 NTFS文件系统象FAT文件系统一样

15、使用簇作为磁盘空间分配的基本单位，NTFS使用逻辑簇号(LCN)和虚拟簇号(VCN)来进行簇的定位。LCN是对整个卷中所有的簇从头到尾所进行的简单编号。卷因子乘以LCN，NTFS就能够取得卷上的物理字节偏移量，从而得到了物理磁盘地址。VCN则是对属于特定文件的簇从头到尾进行编号，以便于引用文件中的数据。VCN可以映射成LCN，所以不必要求在物理上连续。系统缺省的簇大小依赖于卷的大小，见下表所示。 操作系统原理徐宗元OS优秀1NTFSNTFS的卷、蔟和卷布局的卷、蔟和卷布局-1-1 分 区 大 小 每簇扇区数 簇大小 512 MB 1 512B 513 MB - 1024 MB (1GB) 2

16、1K 1025 MB - 2048 MB (2GB) 4 2K 2049 MB - 4096 MB (4GB) 8 4K 4097 MB - 8192 MB (8GB) 16 8K 8193 MB 16384 MB (16GB) 32 16K 16385 MB 32768 MB (32GB) 64 32K 32768MB 128 64K 操作系统原理徐宗元OS优秀1NTFSNTFS的卷、蔟和卷布局的卷、蔟和卷布局-1-1在磁盘管理器中，可以指定最大到4K簇大小，如采用命令行程序format来格式化NTFS卷，则可以指定表5-7中的任何簇大小。将一个卷格式化为NTFS文件系统的结果是系统创建了一

17、些系统文件和一个主文件表（MFT），主文件表包含NTFS卷上所有文件和目录的信息。格式化NTFS卷布局如下图 所示。 引导扇区主文件表(MFT)系统文件文件区MFT前16个元数据文件备份文件区操作系统原理徐宗元OS优秀15.5.2 NTFS5.5.2 NTFS的引导扇区的引导扇区引导扇区已扩展，它从1扇区开始，最大可以有16个扇区长。引导扇区各域见下表，它包含以下两个结构： .BIOS参数块，包含有卷的布局和文件系统结构信息。 .有关怎样找到和加载正在被引导的操作系统所需要的启动文件的代码，这段代码加载NTLDR。字节偏移字节偏移域长域长例例意意 义义003BEB 5B 00跳转指令跳转指令0

18、38BNTFSOEM标识符标识符0B25BBIOS参数块参数块2448B扩展扩展BIOS参数块参数块54426B自举代码自举代码1FE字字0 x55AA扇区结尾标志扇区结尾标志操作系统原理徐宗元OS优秀1NTFS卷的BIOS参数块和扩展BIOS参数块的域 字节偏移字节偏移域长域长例例意意 义义0 x0B字字0 x0002每扇区字节数每扇区字节数0 x0D字节字节0 x01每簇扇区数每簇扇区数0 x0E字字0 x0000保留扇区数保留扇区数0 x10字节字节0 x00永远是永远是00 x11字字0 x0000永远是永远是00 x13字字0 x0000NTFS不使用不使用0 x15字节字节0 xF

19、8介质类型介质类型0 x16字字0 x0000永远是永远是00 x18字字0 x3F00每磁道扇区数每磁道扇区数0 x1A字字0 x1000磁头数磁头数0 x1C双字双字90 42 06 00 隐含扇区隐含扇区0 x20双字双字00 00 00 00NTFS不使用不使用0 x24双字双字80 00 80 00NTFS不使用不使用0 x28LONGLONGA0 3E 06 00 00 00 00 00总扇区数总扇区数0 x30LCN10 00 00 00 00 00 00 00$MFT的逻辑簇数的逻辑簇数0 x38LCN51 1F 03 00 00 00 00 00$MFTMirr的逻辑簇数的逻

20、辑簇数0 x40双字双字02 00 00 00每个文件记录段的簇数每个文件记录段的簇数0 x44双字双字04 00 00 00每个索引块的簇数每个索引块的簇数0 x48LONGLONG5B 1F DD 2C 4F DD 2C A2卷序列号卷序列号0 x50双字双字00 00 00 00校验和校验和操作系统原理徐宗元OS优秀15.5.3 NTFS5.5.3 NTFS系统文件和主文件表系统文件和主文件表 1. 系统文件当格式化NTFS卷时，格式化程序创建出一系列文件，这些文件包含有用来实现文件系统结构的元数据，称为元数据文件，它们都有一个以美元()开头的名称，下表列出系统文件名和用途。 操作系统原

21、理徐宗元OS优秀1主文件表（主文件表（MFTMFT） 系系 统统 文文 件件 文文 件件 名名 文文 件件 用用 途途 M MF FT T 记记录录 主主 文文 件件 表表 $ $M Mf ft t N NT TF FS S 所所 有有 内内 容容 的的 列列 表表 0 0 主主 文文 件件 表表 2 2 $ $M Mf ft tM Mi ir rr r M MF FT T 前前 三三 个个 记记录录的的镜镜象象，用用于于在在单单个个扇扇区区故故障障时时保保证证 对对 M MF FT T 的的 访访 问问 1 1 日日 志志 文文 件件 $ $L Lo og gF Fi il le e 对对

22、事事 务务 步步 骤骤 的的 记记 录录 ， 用用 于于 N NT TF FS S 的的 恢恢 复复 2 2 卷卷 $ $V Vo ol lu um me e 卷卷 的的 名名 字字 ， N NT TF FS S 版版 本本 3 3 属属 性性 定定 义义 表表 $ $A At tt tr rD De ef f 属属 性性 名名 、 个个 数数 和和 描描 述述 的的 表表 4 4 根根 文文 件件 名名 索索 引引 $ $. . 根根 目目 录录 5 5 簇簇 映映 象象 $ $B Bi it tm ma ap p 卷卷 的的 一一 种种 表表 示示 ， 显显 示示 哪哪 些些 簇簇 被被

23、使使 用用 6 6 分分 区区 引引 导导 扇扇 区区 $ $B Bo oo ot t 如如 果果 是是 可可 引引 导导 卷卷 ， 包包 括括 卷卷 的的 自自 举举 部部 分分 7 7 坏坏 簇簇 文文 件件 $ $B Ba ad dC Cl lu us s 卷卷 中中 所所 有有 坏坏 簇簇 记记 录录 于于 此此 8 8 配配 额额 表表 $ $Q Qu uo ot ta a 卷卷 中中 每每 个个 用用 户户 磁磁 盘盘 配配 额额 , ,未未 使使 用用 9 9 大大 写写 表表 $ $U Up pc ca as se e 用用 于于 将将 小小 写写 字字 符符 转转 换换 为为

24、 U Un ni ic co od de e 的的 大大 写写 字字 母母 1 10 0 扩扩 展展 元元 数数 据据 目目录录 $ $E Ex xt te en nd de ed d m me et ta ad da at ta a d di ir re ec ct to or ry y 1 11 1 1 12 2- - -1 15 5 操作系统原理徐宗元OS优秀12.主文件表(MFT) 主文件表是以文件记录数据来实现的，忽略簇的大小，每个文件记录的大小都被固定为1KB。从逻辑上讲卷中每一个文件在MFT上都有一个文件记录，包括MFT自己的一个记录。MFT前16个记录用来存放元数据文件的信息，

25、它们占有固定的位置，12个元数据文件与记录号对应关系见表5-8，后4个记录保留供将来使用。MFT的前16个元数据文件是如此重要，为了防止数据的丢失，NTFS系统在该卷文件存储部分的正中央对它们进行了备份，见图5-13所示。NTFS把磁盘分成了两大部分，其中大约12分配给了MFT，以满足其不断增长的文件数量。为了保持MFT元文件的连续性，MFT对这12的空间享有独占权。余下的88的空间被分配用来存储文件。 操作系统原理徐宗元OS优秀15.5.4 NTFS NTFS 文件属性文件属性 NTFS文件系统把每个文件（或目录）都视为属性属性值的集合来处理。文件数据是未命名属性的值，诸如文件名、安全信息、

26、文件拥有者等元素都是文件属性。每个属性由一个属性类型或一个可选的属性名来标识。NTFS卷上常用属性说明见表5-11 操作系统原理徐宗元OS优秀1NTFSNTFS卷上常用属性说明卷上常用属性说明表表属性名属性描述$STANDARD_INFORMATION标准信息：包含基本文件属性、时间记号、连接计数等$FILE_NAME文件名：这是以Unicode字符表示的$SECURITY_DESCRIPTOR安全描述符$DATA文件数据$INDEX_ROOT索引根$INDEX_ALLOCATION索引分配$BITMAP位图$ATTRIBUTE_LIST属性列表：当一个文件需要使用多个MFT文件记录时，这用来

27、表示该文件的属性列表$OBJECT_ID对象ID：一个具有64B的标识符，其中最低的16B对卷是唯一$REPARSE_POINT重解析点：存储文件的重解析点数据(NTFS的软链接与装配点都包括这个属性)操作系统原理徐宗元OS优秀1NTFS NTFS 文件属性文件属性1 1 小文件或小目录的所有属性，均可以在MFT中常驻。小文件的未命名属性可以包括所有文件数据, 小目录的索引根属性可以包括其中所有文件和子目录的索引。一个小文件/目录的MFT记录如下： 标 准 信 息 文 件 目 录 名 安 全 性 描 述 体 数 据 或 索 引操作系统原理徐宗元OS优秀1NTFS NTFS 文件属性文件属性2

28、2 如果MFT文件记录能存储得下一个文件的属性和属性值，这些属性称为常驻属性。有些属性总是常驻的，这样NTFS才可以确定其他非常驻属性。例如，标准信息属性、文件名、时间标记和根索引就总是常驻属性。如果一个文件的所有信息太大无法存储在MFT文件中，它的一些属性就成为非常驻的，系统为非常驻的属性在卷上其它地方开辟一个或多个簇, 这些区域通常称为一个运行(run)，NTFS还创建一个称为属性列表的属性来描述所有属性记录的位置。值存储在运行中而不是在MFT文件记录中的属性称为非常驻属性。当一个属性为非常驻时，如大文件的数据，它的头包含了NTFS需要在磁盘上定位该属性值的有关信息。在标准属性中，只有可以

29、增长的属性才是非常驻的。对文件来说，可增长的属性有数据、属性列表等。图5-14显示了一个存储在两个运行中的非常驻属性。 操作系统原理徐宗元OS优秀1存储在两个运行中的非常驻属性存储在两个运行中的非常驻属性 操作系统原理徐宗元OS优秀1NTFS NTFS 文件属性文件属性3 3 每个属性由单个的流组成，即简单的字符队列。由于文件有一组属性，所以NTFS文件或目录可以包含多个数据流，NTFS文件有一个默认的数据流，它没有名称。严格地说，NTFS并不对文件进行操作，而只是对属性流的读写。NTPS提供对属性流的各种操作：创建、删除、读取(字节范围)及写入(字节范围)。读写操作一般是针对文件的非命名属性

30、的，对于已命名的属性则可以通过已命名的数据流句法来进行操作。 操作系统原理徐宗元OS优秀15.5.5 NTFS 5.5.5 NTFS 文件名文件名 NTFS和VFAT文件系统允许路径中每一个文件长度在255个字符以内。文件名可以包含Unicode字符，多个句点以及内嵌的空格，但是提供给MSDOS的FAT文件系统的文件名被限定在8个字符以内（非Unicode代码），后面跟一个句点和3个字符长的扩展名。Windows 2000支持不同的三个文件名空间：POSIX子系统名空间、它所包含的Win32子系统名空间和前二者包含的MS-DOS-Windows客户名空间。操作系统原理徐宗元OS优秀1NTFS

31、NTFS 文件名文件名1 1 Win 32子系统可以在一个NTFS卷上创建文件名，而在MSDOS和16位Windows应用程序中则不能看到此名。这个组中包含了长于MSDOS名称8.3格式的文件名，带有Unicode（国际的）代码的文件名、包括多个句点或是以句点开始的文件名以及内嵌空格的文件名。当用此文件名创建一个文件时，NTFS会自动生成一个备用的MSDOS形式的文件名，也自动生成了一个含有MS-DOS文件名文件的MFT记录。 NTFS由Win32长文件名生成MSDOS短文件名规则同Windows98 VFAT。 操作系统原理徐宗元OS优秀15.5.6 5.5.6 索引索引 在NTFS系统中，

32、文件目录仅仅是文件名的一个索引。NTFS使用了一种特殊的方式把文件名组织起来，以便于快速访问。当创建一个目录时，NTFS必须对目录中的文件名属性进行索引。图5-15显示了一个卷的MFT的根目录记录。 操作系统原理徐宗元OS优秀1NTFS根根目录结构目录结构操作系统原理徐宗元OS优秀15.5.6 5.5.6 索引索引 一个目录的MFT记录将其目录中的文件名和子目录名进行排序，并保存在索引根属性中。然而，对于一个大目录，文件名实际存储在组织文件名的固定4 KB大小的索引缓冲区中。索引缓冲区是通过B+树数据结构实现的。B+树是平衡树的一种，对于存储在磁盘上的数据来说，平衡树是一种理想的分类组织形式，

33、因此使查找一个项时所需的磁盘访问次数减到最少。根索引属性包含B+树的第一级(根子目录)并指向包含下一级(大多数是子目录，也可能是文件)的索引缓冲区中。操作系统原理徐宗元OS优秀1索引索引-1 -1 上图只显示了根索引属性中的文件名和索引缓冲区。但是索引中的每一项还包括了位于MFT中的描述文件所在位置的文件引用以及文件时间和文件大小等信息。NTFS根据文件的MFT记录来复制时间标记和文件大小信息。这种技术需要将更新信息写在两个地方，因此比较麻烦。但是，这仍是一个提高目录浏览速度的好方法，因为它可以在文件系统不打开目录中任何文件的情况下显示每个文件的时间标记和大小。 索引分配属性包含了索引缓冲区的

34、VCN到LCN映射，而位图属性跟踪在索引缓冲区中哪些VCN是在使用而哪些是空闲的。上图中显示了每个文件项占有一个VCN，而实际上多个文件项被包装在同一个簇中。每个4KB大小的索引缓冲区可以容纳20到30个文件项。 操作系统原理徐宗元OS优秀15.6.3 备份和恢复备份和恢复 文件系统中不论硬件和软件都会因电源中断和变化，文件系统中不论硬件和软件都会因电源中断和变化，用户粗野和不慎的操作而发生损坏和错误，所以为用户粗野和不慎的操作而发生损坏和错误，所以为使至关重要的文件系统万无一失，应对保存在辅存使至关重要的文件系统万无一失，应对保存在辅存中的文件采取一些保险措施，这些措施中最简便方中的文件采取

35、一些保险措施，这些措施中最简便方法是法是“定期转储定期转储”，使一些重要的文件有多个副本。，使一些重要的文件有多个副本。1.1.分级备份分级备份为了使备份更有效，可将备份分为几个等级，最低级为了使备份更有效，可将备份分为几个等级，最低级备份级是备份级是全量转储全量转储，它将文件存储器中所有文件都，它将文件存储器中所有文件都保存起来，由于全量转储的信息量大，对大系统要保存起来，由于全量转储的信息量大，对大系统要费时数小时，转储时系统必须仃止向用户开放，所费时数小时，转储时系统必须仃止向用户开放，所以全量转储的时间间隔相对较长。为了防止在二次以全量转储的时间间隔相对较长。为了防止在二次全量转储之间

36、信息丢失，在二次全量转储间又要排全量转储之间信息丢失，在二次全量转储间又要排了增量转储，了增量转储，增量转储增量转储是将前一段时间内修改过的是将前一段时间内修改过的文件和新文件保存起来。文件和新文件保存起来。操作系统原理徐宗元OS优秀1分级备份分级备份-1-1 Windows 2000可以实现以下几种类型的备份：常规备份：这种备份方式将拷贝所有选定的文件，且将其标记为已经备份状态。常规备份时，用户仅需要备份文件的最近一次副本用以恢复所有的文件。增量备份：这种备份方式只备份那些自从上一次常规或增量备份后创建的或改动的文件，且将其标记为已经备份。如果用户将常规备份与增量备份结合起来使用，则需要最后

37、一次常规备份集合和所有的增量备份集合以便于用来恢复数据。差异备份：这种备份方式将拷贝那些自从上一次常规或增量备份后创建的或改动的文件，但不将文件标记为已经备份。如果用户结合使用常规备份和差异备份，那么需要最后一次常规备份集合和最后一次差异备份集合以用于恢复数据。 操作系统原理徐宗元OS优秀1分级备份分级备份-2拷贝备份：这种备份方式将拷贝所有选定的文件，拷贝备份：这种备份方式将拷贝所有选定的文件，但不将文件标记为已经备份。拷贝对于常规备份但不将文件标记为已经备份。拷贝对于常规备份和增量备份之间的文件备份而言十分有用，因为和增量备份之间的文件备份而言十分有用，因为它不影响其他备份操作。它不影响其

38、他备份操作。日常备份：这种备份方式则是拷贝在实施日常备日常备份：这种备份方式则是拷贝在实施日常备份的当天被改动的选定文件。备份文件不标记已份的当天被改动的选定文件。备份文件不标记已备份状态。备份状态。在备份之间数据改动量巨大或为其他备份种类提在备份之间数据改动量巨大或为其他备份种类提供基准时，常规备份是最好的。增量备份最适宜供基准时，常规备份是最好的。增量备份最适宜于记录频繁改动的数据过程。差异备份简化了恢于记录频繁改动的数据过程。差异备份简化了恢复文件时的过程。用较少的介质实施长期存储时，复文件时的过程。用较少的介质实施长期存储时，用户可使用常规备份与增量或差异备份相结合的用户可使用常规备份

39、与增量或差异备份相结合的方式。方式。 操作系统原理徐宗元OS优秀12. 2. 存储设备与介质存储设备与介质（1 1）存储设备）存储设备存储设备的容量应该有足够大的容量以备份用户存储设备的容量应该有足够大的容量以备份用户系统中容量最大的服务器，并且存储设备可以探系统中容量最大的服务器，并且存储设备可以探测并纠正备份和恢复操作中的错误。存储设备可测并纠正备份和恢复操作中的错误。存储设备可包括磁带驱动器、可移动磁盘等。包括磁带驱动器、可移动磁盘等。（2 2）介质类型）介质类型 最常见的介质为磁带。用于备份的初级磁带最常见的介质为磁带。用于备份的初级磁带包括包括1 14 4英寸磁带英寸磁带(QIC)(

40、QIC)、数字声频带、数字声频带(DAT)(DAT)，8mm8mm盒式带和数字线性带盒式带和数字线性带(DLT)(DLT)。高容量、高性能。高容量、高性能磁带驱动器一般使用磁带驱动器一般使用SCSISCSI控制器。其他的介质类控制器。其他的介质类型包括磁盘、光盘和型包括磁盘、光盘和CDROM(CD-RCDROM(CD-R和和CDRW)CDRW)。 操作系统原理徐宗元OS优秀13. 3. 建立备份计划建立备份计划用户创建备份的频率依赖于用户数据改动的频率用户创建备份的频率依赖于用户数据改动的频率以及数据的重要程度。用户可实施每周备份、每以及数据的重要程度。用户可实施每周备份、每月备份以及存档备份

41、。月备份以及存档备份。下以下以1212个星期的计划为例说明。个星期的计划为例说明。1212个星期的计划个星期的计划就是对两个星期的每一天使用不同的备份磁带，就是对两个星期的每一天使用不同的备份磁带，第一个使用的磁带将再次使用于第三周的那一天。第一个使用的磁带将再次使用于第三周的那一天。如表如表5-165-16所示，增量备份在星期一到星期四执行，所示，增量备份在星期一到星期四执行，常规备份在星期五实施，对于最近一次常规备份常规备份在星期五实施，对于最近一次常规备份采用现场存储方式。在采用现场存储方式。在1212周结束时，循环又重新周结束时，循环又重新开始于新的磁带集合。开始于新的磁带集合。 操作

42、系统原理徐宗元OS优秀11212周计划的备份周计划的备份表表星期一星期一星期二星期二星期三星期三星期四星期四星期五星期五第第1 1周周增量增量备份备份1 1增量备增量备份份2 2增量备增量备份份3 3增量备增量备份份4 4常规备常规备份份5 5第第2 2周周增量备增量备份份6 6增量备增量备份份7 7增量备增量备份份8 8增量备增量备份份9 9常规备常规备份份1010星期五早上，移动星期五早上，移动磁带磁带1010到非现场的到非现场的位置位置第第3 3周周增量备增量备份份1 1增量备增量备份份2 2增量备增量备份份3 3增量备增量备份份4 4常规备常规备份份5 5星期五早上，移动星期五早上，移

43、动磁带磁带1010到非现场的到非现场的位置且使用磁带与位置且使用磁带与作为每周现场的常作为每周现场的常规备份规备份照例继续照例继续4 41212周周操作系统原理徐宗元OS优秀14. 4. 备份实现备份实现 (1) 利用“备份” 系统工具 在“开始”菜单中打开“程序”/“附件”/“系统工具”/“备份”，出现图5-16所示备份窗口。它有欢迎、备份、还原和计划作业四选项卡，欢迎选项卡有备份向导、还原向导、紧急修复磁盘三个按钮选择，它们指导用户一步步完成备份或还原工作 操作系统原理徐宗元OS优秀1备份实现备份实现1 1 操作系统原理徐宗元OS优秀1（2）使用）使用Backup工具工具 Backup是一

44、种使用不同的存储介质将文件备份和恢复到NTFS或文件分配表(FAT)卷中的图示化工具。备份还简化了存档，并允许用户使用Windows 2000工作调度程序来进行自动备份工作。 安装和拆卸磁带或磁盘这类工作可由可移动存储来完成。它跟踪并控制存储设备上的通常被组织成库的备份介质，并允许Backup此类的应用程序共享自动转换器和介质库。一旦开始，可移动存储器对数据路径是透明的，因此在改变介质而不是执行备份或恢复操作时，用户只需访问它即可。 操作系统原理徐宗元OS优秀15.6.4 Windows2000安全性安全性 WindowsNTWindowsNT提供了一组全面的、可配置的安全性服务，提供了一组全

45、面的、可配置的安全性服务，这些服务达到了美国政府用于受托操作系统的国防部这些服务达到了美国政府用于受托操作系统的国防部C2C2级要求。级要求。1 1WindowsNTWindowsNT安全性服务安全性服务 WindowsNTWindowsNT的安全性服务及其基本特征如下：的安全性服务及其基本特征如下：l 登录服务：要求在允许用户访问系统之前，输入唯一的登录服务：要求在允许用户访问系统之前，输入唯一的登录标识符和密码来标识自已。登录标识符和密码来标识自已。l 谨慎访问控制：允许资源的所有者决定哪些用户可以访谨慎访问控制：允许资源的所有者决定哪些用户可以访问资源和它们可以处理这些资源。属主可以授权

46、给某个问资源和它们可以处理这些资源。属主可以授权给某个用户或用户组，允许他们进行访问。用户或用户组，允许他们进行访问。l 安全审核：提供检测和记录与安全有关的任何创建、访安全审核：提供检测和记录与安全有关的任何创建、访问或删除系统资源的事件或尝试的能力。登录标识符记问或删除系统资源的事件或尝试的能力。登录标识符记录所有用户的身份，这们便于跟踪任何非法操作的用户。录所有用户的身份，这们便于跟踪任何非法操作的用户。 内存保护：防止非法进程访问其它进程专用虚拟内存。内存保护：防止非法进程访问其它进程专用虚拟内存。它保证当物理内存页面分配给某个用户进程前被重新初它保证当物理内存页面分配给某个用户进程前

47、被重新初始化，保证这一页绝对不含有其它进程的脏数据。始化，保证这一页绝对不含有其它进程的脏数据。操作系统原理徐宗元OS优秀1WindowsNT安全性安全性-12 2存取控制存取控制NTNT利用面向对象的概念提供了一个强大而灵活利用面向对象的概念提供了一个强大而灵活的存取控制能力，的存取控制能力，NTNT提供一个统一的存取控提供一个统一的存取控制机制应用到进程、制机制应用到进程、线程、文件、信号量窗线程、文件、信号量窗口和其它对象。存取控制是由二个实体来管口和其它对象。存取控制是由二个实体来管理，与每个进程相关的存取令牌和使进程存理，与每个进程相关的存取令牌和使进程存取可能的每个对象相关的安全描

48、述体。取可能的每个对象相关的安全描述体。 操作系统原理徐宗元OS优秀1（1 1）存取令牌存取令牌（access tokenaccess token）存取令牌的一般结构包括以下参数（如图存取令牌的一般结构包括以下参数（如图5-17所示）：所示）：拥存该进程的用户拥存该进程的用户SID（在网络所有机器中唯一标识一（在网络所有机器中唯一标识一个用户的安全标识符）。个用户的安全标识符）。用户归属组的安全标识符组用户归属组的安全标识符组SID。缺省的缺省的CACL，假如没有其它的，假如没有其它的ACL被确定，它是由进被确定，它是由进程产生的分配到对象是上的存取控制列表。程产生的分配到对象是上的存取控制列

49、表。限制的限制的SIDs，它允许不可靠的进程参加可靠的进程的作，它允许不可靠的进程参加可靠的进程的作业，但有较少的危险。业，但有较少的危险。特权列表，它给出该进程的特权。例如关机权，存取文件特权列表，它给出该进程的特权。例如关机权，存取文件的权限，否则存取文件被拒绝。在事实上，特权列表把的权限，否则存取文件被拒绝。在事实上，特权列表把管理员的特权分成几组权力，分别分配给各个进程。管理员的特权分成几组权力，分别分配给各个进程。 操作系统原理徐宗元OS优秀1存取令牌存取令牌的结构的结构 操作系统原理徐宗元OS优秀1(2)(2)安全描述体安全描述体（security descriptorsecuri

50、ty descriptor） 安全描述体包括以下参数：安全描述体包括以下参数：定义一个安全描述体的类型和内容标志。定义一个安全描述体的类型和内容标志。对象的所有者对象的所有者SIDSID，对象的所有者能够完全控制对象并且给它赋，对象的所有者能够完全控制对象并且给它赋予权限。予权限。自由访问控制列表（自由访问控制列表（Discretionary Access Control ListDiscretionary Access Control List，DACLDACL），它标识将要被赋予或剥夺访问对象权限的用户和组），它标识将要被赋予或剥夺访问对象权限的用户和组SIDSID。访问控制列表（访问控制

51、列表（ACLACL）由存取控制项（）由存取控制项（ACEACE）组成）组成, ACE, ACE有二种类有二种类型，允许（型，允许（allowallow）类型指定了一个用户的）类型指定了一个用户的SIDSID和在该对象上被赋和在该对象上被赋予操作权限的位图；拒绝（予操作权限的位图；拒绝（denydeny）类型指定了一个用户的）类型指定了一个用户的SIDSID和和在该对象剥夺操作权限的位图。在该对象剥夺操作权限的位图。系统存取控制列表（系统存取控制列表（SACLSACL）, ,它也由访问控制项（它也由访问控制项（ACEACE）组成，每）组成，每项确定那个用户的项确定那个用户的SIDSID和在对象上

52、应该产生审查信息（记录在系和在对象上应该产生审查信息（记录在系统范围的安全事件日志上）操作权限的位图。统范围的安全事件日志上）操作权限的位图。访问控制项（访问控制项（ACEACE）中操作权限依赖于对象的类型，对文件的操作）中操作权限依赖于对象的类型，对文件的操作权限是权限是RWXDPO(RWXDPO(特殊权限读、写、执行、删除、更改、取得所有特殊权限读、写、执行、删除、更改、取得所有权权) )，一个文件的安全描述体例如图，一个文件的安全描述体例如图5-185-18所示。所示。 操作系统原理徐宗元OS优秀1 一个文件的安全描述体例一个文件的安全描述体例 操作系统原理徐宗元OS优秀1（3）存取控制

53、方式 当一个用户登录接受后，系统为用户产生了一个进程和当一个用户登录接受后，系统为用户产生了一个进程和一个进程相连的存取令牌，存取令牌保持所有所需安全一个进程相连的存取令牌，存取令牌保持所有所需安全信息。而与每个对象相连的是安全描述体，安全描述体信息。而与每个对象相连的是安全描述体，安全描述体有一个自由访问控制表有一个自由访问控制表DACLDACL，它确定不同的用户和用户，它确定不同的用户和用户组对这个对象的存取权。当一个进程为存取而打开一个组对这个对象的存取权。当一个进程为存取而打开一个对象时，发生了安全审查操作。每一个对象时，发生了安全审查操作。每一个OpenxxxOpenxxx需要被需要

54、被打开的对象名和使用权限集合等参数，在处理打开时，打开的对象名和使用权限集合等参数，在处理打开时，安全管理器检查调用者是否有所需全部权限，它通过查安全管理器检查调用者是否有所需全部权限，它通过查看调用者的存取令牌和对象相关的看调用者的存取令牌和对象相关的DACLDACL完成检查。它按完成检查。它按序检查序检查DACLDACL中入口列表，一旦它在允许存取中入口列表，一旦它在允许存取ACEACE中发现中发现匹配调用者的匹配调用者的SIDSID或一个调用者的组的入口，存取被确或一个调用者的组的入口，存取被确认。假如调用者所有权限是有效的，打开就成功，否则认。假如调用者所有权限是有效的，打开就成功，否

55、则失败。在一个对象打开后，一个句柄返回给调用者。接失败。在一个对象打开后，一个句柄返回给调用者。接下去调用仅检查试图对对象的操作是否在允许存取操作下去调用仅检查试图对对象的操作是否在允许存取操作集中。集中。操作系统原理徐宗元OS优秀14.4.可恢复性文件系统可恢复性文件系统 可恢复性文件系统可恢复性文件系统NTFSNTFS通过基于事务处理模式的日志记录通过基于事务处理模式的日志记录技术，成功保证了技术，成功保证了NTFSNTFS卷的一致性，实现了文件系统的卷的一致性，实现了文件系统的可恢复性。可恢复性。(1) NTFS(1) NTFS可恢复性可恢复性NTFSNTFS将每一个改变将每一个改变NT

56、FSNTFS卷中系统文件的卷中系统文件的I IO O操作看作一次操作看作一次传输，并将每一个作为一个整体单元进行管理。一旦开传输，并将每一个作为一个整体单元进行管理。一旦开始，传输要么完成，要么在磁盘故障时重新运行始，传输要么完成，要么在磁盘故障时重新运行( (例如例如当当NTFSNTFS卷返回到传输开始前的状态时卷返回到传输开始前的状态时) )。为确定传输是。为确定传输是完成，还是重新运行，完成，还是重新运行，NTFSNTFS在传输的子操作写入磁盘之在传输的子操作写入磁盘之前将其记录到日志文件当中。当完成的传输被记录到日前将其记录到日志文件当中。当完成的传输被记录到日志文件中时，志文件中时，NTFSNTFS在卷的高速缓存中执行传输的子操作。在卷的高速缓存中执行传输的子操作。NTFSNTFS更新缓存之后，将在记录文件当中记下全部传输已更新缓存之后，将在记录文件当中记下全部传输已经完成。经完成。 操作系统原理徐宗元OS优秀1可恢复性文件系统可恢复性文件系统-1-1 当系统启动后文件记录服务就开始记录对所有文件的变动。这些记录包括文件的创建、打开、更新和其他操作。文件更新时系统会让高速缓存记录哪些文件变动了，同时事务日志将记录文件的更新