Файловая система

Файловая система - это часть ОС, обеспечивающей
- организацию хранения и доступа к информации на различных носителях
- пользовательский интерфейс при работе с данными
- совместное использование файлов несколькими пользователями и процессами.
2. Имена файлов
Файлы
- Файловая система берет на себя организацию взаимодействия программ с файлами, расположенными на дисках.
- Для идентификации файлов используются имена.
- Пользователи дают файлам символьные имена, при этом учитываются ограничения ОС как на используемые символы, так и на длину имени.
2. Имена файлов
Переход от коротких имен файлов к длинным
- При переходе к длинным именам возникает проблема совместимости с ранее созданными приложениями, использующими короткие имена.
- Файловая система должна уметь предоставлять эквивалентные короткие имена (псевдонимы) файлам, имеющим длинные имена.
2. Имена файлов
Символьные имена файлов
- Обычно разные файлы могут иметь одинаковые символьные имена.
- В этом случае файл однозначно идентифицируется так называемым составным именем, представляющем собой последовательность символьных имен каталогов.
- В некоторых системах одному и тому же файлу не может быть дано несколько разных имен, а в других такое ограничение отсутствует.
- В последнем случае ОС присваивает файлу дополнительно уникальное имя, так, чтобы можно было установить взаимно-однозначное соответствие между файлом и его уникальным именем.
- Уникальное имя представляет собой числовой идентификатор и используется программами операционной системы (inode в Unix).
3. Типы файлов
Файлы бывают разных типов:
- обычные файлы
- специальные файлы
- файлы-каталоги
3. Типы файлов
Обычные файлы
- Обычные файлы в свою очередь подразделяются на текстовые и двоичные.
- Текстовые файлы состоят из строк символов, представленных в ASCII-коде. Это могут быть документы, исходные тексты программ и т.п. Текстовые файлы можно прочитать на экране и распечатать на принтере.
- Двоичные файлы не используют ASCII-коды, они часто имеют сложную внутреннюю структуру, например, объектный код программы или архивный файл. Все операционные системы должны уметь распознавать хотя бы один тип файлов - их собственные исполняемые файлы.
3. Типы файлов
Специальные файлы
- Специальные файлы - это файлы, ассоциированные с устройствами ввода-вывода, которые позволяют пользователю выполнять операции ввода-вывода, используя обычные команды записи в файл или чтения из файла.
- Эти команды обрабатываются вначале программами ФС, а затем на некотором этапе выполнения запроса преобразуются ОС в команды управления соответствующим устройством.
- Специальные файлы, так же как и устройства ввода-вывода, делятся на блок-ориентированные и байт-ориентированные.
3. Типы файлов
Каталоги
- Каталог – это
- группа файлов, объединенных пользователем исходя из некоторых соображений (например, файлы, содержащие программы игр, или файлы, составляющие один программный пакет)
- файл, содержащий системную информацию о группе файлов, его составляющих.
- В каталоге содержится список файлов, входящих в него, и устанавливается соответствие между файлами и их характеристиками (атрибутами).
3. Типы файлов
Каталоги
В разных файловых системах могут использоваться в качестве атрибутов разные характеристики, например:
- информация о разрешенном доступе,
- пароль для доступа к файлу,
- владелец файла,
- создатель файла,
- признак "только для чтения",
- признак "скрытый файл",
- признак "системный файл",
- признак "архивный файл",
3. Типы файлов
Каталоги
- признак "двоичный/символьный",
- признак "временный" (удалить после завершения процесса),
- признак блокировки,
- длина записи,
- указатель на ключевое поле в записи,
- длина ключа,
- времена создания, последнего доступа и последнего изменения,
- текущий размер файла,
- максимальный размер файла.
3. Типы файлов
Каталоги
- Каталоги могут непосредственно содержать значения характеристик файлов (MS-DOS) или ссылаться на таблицы, содержащие эти характеристики (ОС UNIX)
3. Типы файлов
Каталоги
- Каталоги могут образовывать иерархическую структуру за счет того, что каталог более низкого уровня может входить в каталог более высокого уровня.
- Иерархия каталогов может быть деревом или сетью.
- Каталоги образуют дерево, если файлу разрешено входить только в один каталог (MS-DOS), и сеть - если файл может входить сразу в несколько каталогов (UNIX)
- Как и любой другой файл, каталог имеет символьное имя и однозначно идентифицируется составным именем, содержащим цепочку символьных имен всех каталогов, через которые проходит путь от корня до данного каталога.
3. Типы файлов
Каталоги
4. Логическая организация файла
- Программист имеет дело с логической организацией файла, представляя файл в виде определенным образом организованных логических записей.
- Логическая запись - это наименьший элемент данных, которым может оперировать программист при обмене с внешним устройством
4. Логическая организация файла
- Записи могут быть фиксированной длины или переменной длины.
- Записи могут быть расположены в файле последовательно (последовательная организация) или в более сложном порядке, с использованием так называемых индексных таблиц, позволяющих обеспечить быстрый доступ к отдельной логической записи (индексно-последовательная организация).
- Для идентификации записи может быть использовано специальное поле записи, называемое ключом.
- В файловых системах ОС UNIX и MS-DOS файл имеет простейшую логическую структуру - последовательность однобайтовых записей.
4. Логическая организация файла
5. Физическая организация и адрес файла
- Физическая организация файла описывает правила расположения файла на устройстве внешней памяти, в частности на диске.
- Файл состоит из физических записей - блоков.
- Блок - наименьшая единица данных, которой внешнее устройство обменивается с оперативной памятью.
5. Физическая организация и адрес файла
5. Физическая организация и адрес файла
- Непрерывное размещение - простейший вариант физической организации (рисунок а), при котором файлу предоставляется последовательность блоков диска, образующих единый сплошной участок дисковой памяти.
- Для задания адреса файла в этом случае достаточно указать только номер начального блока.
- Другое достоинство этого метода - простота.
- Но имеются и два существенных недостатка:
- во время создания файла заранее не известна его длина, а значит не известно, сколько памяти надо зарезервировать для этого файла
- при таком порядке размещения неизбежно возникает фрагментация, и пространство на диске используется не эффективно, так как отдельные участки маленького размера (минимально 1 блок) могут остаться не используемыми
5. Физическая организация и адрес файла
- Размещение в виде связанного списка блоков дисковой памяти (рисунок б ).
- В начале каждого блока содержится указатель на следующий блок.
- Адрес файла также может быть задан одним числом - номером первого блока.
- В отличие от предыдущего способа, каждый блок может быть присоединен в цепочку какого-либо файла, следовательно фрагментация отсутствует. Файл может изменяться во время своего существования, наращивая число блоков.
- Недостатком является сложность реализации доступа к произвольно заданному месту файла : чтобы прочитать пятый по порядку блок файла, необходимо последовательно прочитать четыре первых блока, прослеживая цепочку номеров блоков.
- Кроме того, при этом способе количество данных файла, содержащихся в одном блоке, не равно степени двойки (одно слово израсходовано на номер следующего блока), а многие программы читают данные блоками, размер которых равен степени двойки.
5. Физическая организация и адрес файла
- Популярным способом, используемым, например, в файловой системе FAT операционной системы MS-DOS, является использование связанного списка индексов .
- С каждым блоком связывается некоторый элемент - индекс.
- Индексы располагаются в отдельной области диска (в MS-DOS это таблица FAT).
- Если некоторый блок распределен некоторому файлу, то индекс этого блока содержит номер следующего блока данного файла.
- При такой физической организации сохраняются все достоинства предыдущего способа, но снимаются оба отмеченных недостатка:
- для доступа к произвольному месту файла достаточно прочитать только блок индексов, отсчитать нужное количество блоков файла по цепочке и определить номер нужного блока
- данные файла занимают блок целиком, а значит имеют объем, равный степени двойки.

Внимание, отключите Adblock

Вы посетили наш сайт со включенным блокировщиком рекламы!
Ссылка для скачивания станет доступной сразу после отключения Adblock!

Скачать полную версию