计算机操作系统实验四.docx
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计算机操作系统实验四
计算机操作系统实验四
实验四：
文件系统<一>
[背景知识]
1.选择文件系统
文件系统决定了操作系统能够对磁盘进行的处理。
Windowsxp支持的文件系统主要有：
1）文件分配表（FileAllocationTable，FAT）文件系统（FAT16）
2）保护模式FAT文件系统（FAT32）
3）WindowsNT文件系统（NTFS）
FAT文件系统是早期文件系统之一，也是MS-DOS使用的原始文件系统。
它将文件信息储存在位于卷标开头处的文件分配表中，并保存两份文件分配表，以防其中的一个遭到破坏，见图7-1所示。
FAT文件系统最大的优点是MS-DOS、Windows9x甚至OS/2都能访问FAT卷标；而其最大的弱点是随着FAT卷标尺寸的增长，最小的簇尺寸也随之增长。
对于大于512MB的硬盘而言，最小的簇尺寸为16KB；对于大于2GB的硬盘，最小的簇尺寸为64KB。
这就导致磁盘空间的极大浪费，因为一个文件必须占用整数个簇。
因此，1KB的文件在2GB的硬盘上将占用64KB的磁盘空间。
FAT文件系统不支持尺寸大于4GB的卷标。
图7-1FAT文件系统的结构
FAT32文件系统通过提供长文件名的支持来扩展FAT文件系统，并与FAT16兼容。
FAT（16和32）文件系统是支持可移动媒体（例如软盘）上的惟一的文件系统。
WindowsNT文件系统（NTFS）包括了FAT文件系统的所有功能，同时又提供了对高级文件系统特征（例如安全模式、压缩和加密）的支持。
它是为在大磁盘上有效地完成文件操作而设计的。
与FAT和保护模式FAT文件系统不同，它的最小簇尺寸不超过4KB。
但是，NTFS卷标只能为WindowsNT、2000和XP操作系统所访问。
Windowsxp提供的新特征（NTFS5.0）使文件系统更安全、更可靠，比以往的Windows版本更好地支持分布式计算。
此外，Windowsxp支持的文件系统还有：
CDFS：
光盘文件系统（CompactDiscFileSystem）用于光盘的文件存储。
UDF：
通用磁盘格式（UniversalDiskFormat）用于DVD的文件存储。
在文件系统中，FAT16、FAT32和NTFS这三个文件系统对磁盘子系统的性能影响最大。
而事实上，选择NTFS之外的任何文件系统都只有两个理由，即：
1）可双引导系统
2）小于400MB的卷
如果系统不是这两种情况，那么NTFS就应该是所选择的文件系统，NTFS将提供更好的性能、可靠性和安全性。
2.EFS加密文件系统
EFS（EncryptingFileSystem）实际上是NTFS的一个特性，它提供了核心文件加密技术，主要用来在NTFS文件系统卷上存储加密文件。
在加密了文件或文件夹之后，使用加密文件和文件夹的方法与使用其他任何文件和文件夹相同。
即，加密对于加密该文件的用户来说是透明的，这意味着不必在使用加密文件之前将其解密，可以像平常一样打开和更改文件。
但是，如果侵入者试图打开、复制、移动或重命名加密的文件或文件夹，那么他将接收到一条拒绝访问的消息。
像设置其他任何属性（如只读、压缩或隐藏）一样，可以通过设置文件夹和文件的加密属性来对文件夹或文件加密或解密。
如果加密文件夹，那么在加密文件夹中创建的所有文件和子文件夹都将加密。
因此，推荐在文件夹一级上加密。
使用EFS保护文档的安全，可以防止侵入者获得对存储的敏感数据的XX的物理访问。
EFS带来的附加安全性是以性能为代价的。
当操作系统对所访问的加密文件进行加密或解密时，文件传输将增加一点延迟。
影响系统性能的程度将具体取决于执行加密或解密操作的系统的处理能力。
对于在本地驱动器上包含加密文件的现代工作站来说，因为这些系统通常不受处理器限制，所以影响通常可以忽略不计。
这种影响对处理器上的额外负载可能不到1％。
对于使用低端处理器的早期工作站来说，这种额外负载可能大约有处理器时间的10％。
对于服务器来说，负载可能会很重。
在服务器上，可能同时发生许多不同的文件访问。
如果其中许多文件都使用EFS来保护，那么处理器上的负载可能是处理器总负载的10-25％。
对于包含大量加密文件（或非常大的加密文件）的文件服务器而言，如果额外的处理开销会使服务器负担过重，则应该添加处理器或者升级现有的处理器。
3.压缩
Windowsxp支持在NTFS卷上压缩文件和目录。
因为任何应用程序都可以读写在NTFS卷上压缩的文件而不需要首先由其他应用程序解压缩，所以压缩对用户和应用程序来说是完全透明的。
在读取文件时会自动解压缩，在关闭或保存文件时再次压缩。
只有WindowsxpNTFS驱动程序才能读取数据的压缩形式。
当应用程序或操作系统命令请求访问文件时，NTFS在使文件可用之前首先对文件解压缩。
当文件被解压缩、复制，然后重新压缩为一个新文件时，压缩可能导致性能降低，即使在同一台计算机中复制文件也是如此。
对于网络传输，文件将被解压缩并以完整的大小传输，这会影响带宽和速度。
4.磁盘配额
Windowsxp包括了一些用于存储管理的新技术，这些技术使管理员及最终用户可以获得更好的整体数据存储体验。
通过使用一些预防性磁盘管理原则，可以合理安排网络卷上存储的数据量。
磁盘配额追踪和控制卷的磁盘空间使用情况。
当网络磁盘达到其容量后，磁盘和服务器的性能将出现严重的问题。
除非对最终用户施加了磁盘限制，否则当用户决定将他们的所有硬盘驱动器数据都转储到一个目录中，或者他们认为网络是存储他们下载的mp3文件的最佳位置时，服务器磁盘可能很快就会耗尽。
使用Windowsxp磁盘配额系统，管理员可以配置Windows的以下特性：
1）防止进一步使用磁盘空间，并在用户超出指定的磁盘空间限制时记录一个事件。
2）在用户超出指定的磁盘空间警告级别时记录事件。
在启用磁盘配额时，可以设置两个值：
磁盘配额限制和磁盘配额警告级别。
配额限制指定允许用户使用的磁盘空间，而警告级别指定用户正接近其配额限制的时刻。
例如，可以将用户的磁盘配额限制设置为50MB，将磁盘配额警告级别设置为45MB。
在这种情况下，用户可以在卷上存储不多于50MB的文件。
如果用户在卷上存储的文件超过了45MB，则可以让磁盘配额系统记录一个系统事件。
实验目的
通过对Windowsxp提供的文件与文件夹加密、磁盘配额管理、创建紧急修复磁盘、进行磁盘清理、执行备份操作、使用CHKDSK维护文件完整性和整理磁盘碎片等功能进行操作：
1）熟悉Windowsxp的文件系统。
2）明确应用NTFS文件系统的积极意义。
3）掌握优化Windowsxp磁盘子系统的基本方法。
4）进一步理解现代操作系统文件管理知识。
实验类型：
验证性
实验内容：
1．加密文件或文件夹
2．访问RSM服务
3．分配磁盘配额
4．添加新的磁盘配额项
5．创建紧急修复磁盘
6．磁盘清理
7．备份
8．使用CHKDSK维护文件完整性
9．整理磁盘碎片
实验步骤：
步骤1：
阅读“背景知识”，请回答：
1）Windowsxp支持哪三种主要的文件系统：
a.文件分配表（FileAllocationTable，FAT）文件系统（FAT16）
b.保护模式FAT文件系统（FAT32）
c.WindowsNT文件系统（NTFS）
2）NTFS文件系统只能用于哪些操作系统环境：
答：
NTFS卷标只能为WindowsNT、2000和XP操作系统所访问
步骤2：
登录进入Windowss2000Professional。
步骤3：
加密文件或文件夹。
为加密文件或文件夹，可按照以下步骤进行：
1）在“Windows资源管理器”中，右键单击想要加密的文件或文件夹，然后单击“属性”命令。
2）在“常规”选项卡上，单击“高级”按钮。
在“高级属性”对话框中，可以设置的文件属性有：
1.存档和编制索引属性（可以存档文件夹；为了快速搜索，允许索引服务编制该文件夹的索引。
）
2.压缩或加密属性（压缩内容以便节省磁盘空间；加密内容以便保护数据。
）
3）选定“加密内容以便保护数据”复选框。
4）单击“确定”按钮完成操作。
步骤4：
访问RSM服务。
Windowsxp还通过一些辅助组件提供了用于额外存储的选项。
可移动存储管理（RemovableStorageManagement，RSM）就是一项用于管理可移动媒体（例如磁带和光盘）以及存储设备（库）的服务。
RSM允许应用程序访问和共享相同的媒体资源。
RSM使用户可以很容易地追踪可移动存储媒体（例如磁带和光盘），并管理包含它们的库（例如转换器和光盘机）。
为访问RSM服务，可按以下步骤操作：
1）在“控制面板”中双击“管理工具”图标，再双击其中的“计算机管理”图标，打开本地“计算机管理”窗口。
2）在左窗格右键单击控制树中的“可移动存储”。
“可移动存储”可以管理和设置的项目有：
a.可移动媒体。
b.存储设备（库）的服务。
c.追踪可移动存储媒体。
d.管理包含它们的库（例如转换器和光盘机）。
步骤5：
分配磁盘配额。
磁盘配额可追踪和控制卷的磁盘空间使用情况。
为分配磁盘配额，可按照以下步骤进行：
1）打开“我的电脑”。
2）右键单击想要指定默认配额位的卷（例如某个硬盘），然后单击“属性”命令。
3）在“属性“对话框中，选定”配额“选项卡。
4）在“属性“对话框的”配额“选项卡上，选定“启用配额管理”。
5）选定“将磁盘空间限制为”选项，这将激活磁盘空间限制和警告级别区域。
6）在文本框中键入数值，从下拉列表中选定一个磁盘空间限制单位，然后单击“确定”。
可以使用小数值（例如20.5MB）。
步骤6：
添加新的磁盘配额项
在启用卷的磁盘配额时，将从这一时刻开始自动追踪新用户的卷使用情况。
为了对现有的卷用户应用磁盘配额，可以在“配额项”对话框中添加新的配额项。
操作步骤如下：
1）在“我的电脑”窗口中，右键单击想要添加新的磁盘配额项的卷，然后单击“属性”命令。
2）在“属性”对话框中，选定“配额”选项卡。
3）在“配额”选项卡上，单击“配额项”按钮。
4）在“配额项目”窗口的“配额”菜单中单击“新建配额项”命令。
5）在“选择用户”对话框中，单击“查找范围”列表框，选定想要从中选择用户名的域名或工作组名称。
单击“添加”，然后单击“确定”按钮。
6）在“添加新配额项”对话框中，可以对所选用户设置的配额限制项目有：
a.磁盘配额只有在NTFS文件系统才支持
b.只有Windows2000/XP/2003操作系统的NTFS文件系统才能支持磁盘配额
c.不能在WindowsNT4.0的NTFS分区上设置磁盘配额。
7）单击“确定”按钮完成操作。
只能在Windowsxp中使用NTFS格式化的磁盘卷上分配磁盘配额。
如果想要管理配额，则必须是驱动器所在计算机上的Administrators组的成员。
步骤7：
创建紧急修复磁盘（ERD）
ERD包含系统的注册表文件的备份，这就可以恢复被破坏的Windowsxp系统文件。
虽然只使用ERD不能重新引导系统，但ERD可以通过更正被破坏的系统文件来帮助Windowsxp自行引导。
创建ERD只需要几分钟时间，而潜在的回报却是巨大的。
因为，如果出现引导失败的情况，ERD可以大大减少停机时间。
要想创建紧急修复磁盘，可执行以下操作：
1）单击“开始”按钮，在“程序”菜单中单击“附件”-“系统工具”-“备份”命令，以运行“备份”实用程序。
“备份”窗口中有四个选项卡，分别是：
a.欢迎
b.备份
c.还原和管理媒体
d.计划作业
在“备份”窗口的“欢迎”选项卡中，有三个操作选项按钮，请分别描述之：
备份向导：
备份向导帮助您创建程序和文件备份
还原向导：
还原向导帮助您从备份还原数据
紧急修复磁盘：
“ASR准备”向导帮您创建一个包括两部分的备份：
带有系统设置的软盘和含有本地系统分区的备份的其他媒体。
2）在“欢迎”选项卡中单击“紧急修复磁盘”按钮，或者单击“工具”菜单中的“创建一张紧急修复软盘”命令。
3）插入一张格式化好的1.44MB软盘。
4）选定“也将注册表备份到修复目录中”复选框。
5）单击“确定”按钮完成操作。
为使用紧急修复磁盘恢复Windowsxp设置，使用ERD的步骤如下：
1）使用Windowsxp安装磁盘或者WindowsxpProfessional光盘启动计算机。
2）在安装程序从安装磁盘上复制完文件后，系统将重新启动，然后系统进入基于文本的安装模式。
3）在“欢迎使用安装程序”屏幕上，按R键以选定修复或恢复Windowsxp安装的选项。
4）当系统提示输入需要的修复或恢复选项的类型时，按R键以修复损坏的Windowsxp安装。
5）单击“快速修复”或者“手动修复”按钮。
按表示手动修复的M键将导致安装程序有选择地修复系统文件、分区引导扇区或者启动环境。
手动修复不会修复注册表。
如果按表示快速修复的F键，那么安装程序将自动尝试修复系统文件、分区引导扇区和启动环境。
安装程序所恢复的注册表副本是在第一次安装Windowsxp时创建的注册表。
快速修复可以自动运行，并且在按下F键后就不需要任何额外的交互。
6）按照出现的提示进行，在得到提示时插入ERD。
如果拥有初始的Windows光盘，则可以让安装程序验证磁盘上是否存在损坏情况。
7）当修复过程完成时，计算机将重新启动，然后运行Windowsxp。
步骤8：
磁盘清理。
“磁盘清理”有助于释放硬盘驱动器空间。
“磁盘清理”程序将搜索驱动器，然后显示可以安全删除的临时文件、Internet缓存文件以及不需要的程序文件。
可以指示删除其中一些或所有的文件。
为打开“磁盘清理”功能，可单击“开始”按钮，单击“程序”菜单中的“附件”-“系统工具”-“磁盘清理”命令。
“磁盘清理”搜索指定的驱动器。
在打开和关闭文件或者使用Interne连接时，系统会创建临时文件，这些临时性质的文件有时会继续保存在硬盘上。
“磁盘清理”程序可以了解这些文件采用的形式及其在磁盘上的位置，以便安全地删除这些文件，释放宝贵的磁盘空间。
步骤9：
备份。
为应对故障事件，Windowsxp包括了一个功能齐全的“备份”程序，该程序使用了一些标准的备份设备。
单击“开始”菜单中“系统工具”的“备份”命令，可运行“备份”实用程序。
在“备份”程序中包括了“备份向导”和“还原向导”，这些向导简化了备份和恢复Windowsxp服务器上存储的重要数据的任务。
用户也可以在“备份”选项卡和“还原”选项卡中使用“备份”和“还原”程序的手工版本。
·备份数据
要想选定要备份的数据，只需要在“备份”窗口的左窗格中单击要备份的文件或目录旁边的复选框即可。
然后在窗口下方选择备份目的地，命名备份媒体，最后单击“开始备份”按钮。
·恢复数据
为“还原”恢复数据，先选定想要恢复的文件和文件夹，选定恢复备份文件和文件夹的位置，设置恢复选项，然后单击“开始还原”进行恢复操作。
·计划作业
除备份和恢复数据之外，Windowsxp“备份”程序还允许计划备份作业，以便在无人干预的情况下运行。
计划备份操作可按照以下步骤进行：
1）打开“备份”实用程序。
2）单击“备份”选项卡，从“作业”菜单中选择“新建”命令。
3）单击以选定想要备份的任何驱动器、文件夹或文件的复选框。
4）选定将作为备份目的地的文件或磁带设备，然后单击“作业”菜单中的“保存选项”命令，以保存文件和文件夹选择。
5）在“备份媒体或文件名”文本框中，键入备份文件的路径和文件名或者选定磁带。
6）单击“工具”菜单中的“选项”命令，选定想要使用的任何备份选项，例如备份类型和日志文件类型，然后单击“确定”按钮。
7）单击“开始备份”，在“备份作业信息”对话框中进行所需要的任何更改。
8）如果想要设置高级备份选项，例如数据验证或硬件压缩，则单击“高级”。
选择完高级备份选项后，单击“确定”按钮。
9）单击“备份作业信息”对话框中的“计划”。
10）在“设置账号信息”对话框中，输入一个用户名和密码（指定在这个账号下运行计划的备份操作）。
11）在“计划的作业选项”对话框中，在“作业名”文本框中键入计划的备份作业的名称。
然后单击“属性”，以设置计划备份的日期、时间和频率参数。
在完成后单击“确定”按钮退出操作。
步骤10：
使用CHKDSK维护文件完整性
Windowsxp的CHKDSK可以扫描FAT、FAT32和NTFS分区上的文件系统完整性，它检查丢失的簇、交叉链接文件等，还可以尝试更正它找到的任何错误。
它还提供了其他许多文件系统信息。
如果Windowsxp感觉到文件系统损坏，它将在启动时自动运行CHKDSK。
用户也可以手工启动这个实用程序。
CHKDSK可以在5种模式中运行。
第一种模式没有任何参数，这是一种只读模式，仅用于检查文件系统中的任何错误。
在这种模式中，CHKDSK会报告任何错误，但是不会尝试修复错误，因此这个过程完成得非常快。
其他4个选项使用以下参数：
·/FILENAME检查指定文件的碎片化情况。
·/F尝试修复文件系统中的任何错误。
·/V提供分区上的每一个文件的名称和完整路径。
·/R查找分区上的坏扇区并尝试恢复可读信息。
要运行CHKDSK，可执行以下操作：
1）在“开始”菜单中单击“程序”-“附件”-“命令提示符”命令，打开“命令提示符”窗口。
2）在命令提示符上进入要检查的分区。
例如，键入C:
\。
3）键入不带任何参数的CHKDSK，以便只检查文件系统错误。
如果找到了任何错误，则继续进行第4）步。
请记录系统执行CHKDSK命令过程中显示的提示信息：
文件系统的类型是FAT32.
Winxp卷创建了2012-5-9:
52
卷序列号为2AID-O9O5
Windows正在校验文件和文件夹
已完成文件和文件校验
总共有8,417,816KB的磁盘空间
528个隐藏文件中的853,144KB
3,732文件夹中有5,798,616KB
1,735,448KB可用
每个分配单元中有8,119字节
磁盘上共有1,052,227个分派单元
磁盘上有216,931个可以用的分配单元
CHKDSK系统检查之后，报告的磁盘信息是：
状态报告显示MS－DOS文件系统中的逻辑错误，该文件系统由文件分配表（FAT）和目录组成（CHKDSK不验证文件中的信息能否准确读出）。
如果磁盘有错误，CHKDSK便会给出一条警告信息。
4）运行带/F参数的CHKDSK，以尝试修复在文件系统中找到的错误。
一般情况下，用户只有在担心系统存在着Windowsxp没有意识到的磁盘问题时才会使用这个实用程序。
5）关闭窗口退出操作。
步骤11：
整理磁盘碎片。
Microsoft声称使用像NTFS这样有效的文件系统可以减少整理碎片的需要，但是NTFS文件系统也仍然会受碎片化的影响。
Windowsxp中包括了一个“磁盘碎片整理程序”实用程序。
通过整理使用FAT、FAT32或NTFS文件系统的卷的碎片，Windowsxp包括了一些用来维护磁盘性能的能力。
这个版本具有以下限制：
·只能整理本地卷的碎片。
·一次只能整理一个卷的碎片。
·在扫描一个卷时不能整理另一个卷的碎片。
·不能使用脚本。
·不能计划碎片的整理工作。
·一次只能运行一个Microsoft管理控制台（MMC）管理单元。
所有测试过的系统配置都表明，NTFS碎片整理可以改进性能，并且较快的系统配置从磁盘碎片整理上获得的收益比功能较弱的系统更多。
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