42 Понятие файловой системы

Все современные ОС обеспечивают создание файловой системы, которая предназначена для хранения данных на дисках и обеспечения доступа к ним.

Основные функции файловой системы можно разделить на две группы:

1. Функции для работы с файлами (создание, удаление, переименование файлов и т.д.)

2. Функции для работы с данными, которые хранятся в файлах (запись, чтение, поиск данных и т.д.)

Известно, что файлы используются для организации и хранения данных на машинных носителях. Файл – это последовательность произвольного числа байтов, обладающая уникальным собственным именем или поименованная область на машинных носителях. Структурирование множества файлов на машинных носителях осуществляется с помощью каталогов, в которых хранятся атрибуты (параметры и реквизиты) файлов. Каталог может включать множество подкаталогов, в результате чего на дисках образуются разветвленные файловые структуры.Организация файлов в виде древовидной структуры называется файловой системой. Принцип организации файловой системы – табличный. Данные о том, в каком месте на диске записан файл, хранится в таблице размещения файлов (File Allocation Table, FAT). Эта таблица размещается в начале тома. В целях защиты тома на нем хранятся две копии FAT. В случае повреждения первой копии FAT дисковые утилиты могут воспользоваться второй копией для восстановления тома. По принципу построения FAT похожа на оглавление книги, так как операционная система использует ее для поиска файла и определения кластеров, которые этот файл занимает на жестком диске. Наименьшей физической единицей хранения данных является сектор. Размер сектора 512 байт. Поскольку размер FAT – таблицы ограничен, то для дисков, размер которых превышает 32 Мбайт, обеспечить адресацию к каждому отдельному сектору не представляется возможным. В связи с этим группы секторов условно объединяются в кластеры. Кластер является наименьшей единицей адресации к данным. Размер кластера, в отличие от размера сектора, не фиксирован и зависит от емкости диска.

Сначала для дискет и небольших жестких дисков (менее 16 Мбайт) использовалась 12-разрядная версия FAT (так называемая FAT12). Затем в MS-DOS была введена 16-разрядная версия FAT для более крупных дисков. Операционные системы MS DOS, Win 95, Win NT реализуют 16 – разрядные поля в таблицах размещения файлов. Файловая система FAT32 была введена в Windows 95 OSR2 и поддерживается в Windows 98 и Windows 2000. FAT32 представляет собой усовершенствованную версию FAT, предназначенную для использования на томах, объем которых превышает 2 Гбайт. FAT32 обеспечивает поддержку дисков размером до 2 Тбайт и более эффективное расходование дискового пространства. FAT32 использует более мелкие кластеры, что позволяет повысить эффективность использования дискового пространства. В Windows XP применяется FAT32 и NTFS. Более перспективным направлением в развитии файловых систем стал переход к NTFS (New Technology File System – файловая система новой технологии)с длинными именами файлов и надежной системой безопасности. Объем раздела NTFS не ограничен. В NTFS минимизируется объем дискового пространства, теряемый вследствие записи небольших файлов в крупные кластеры. Кроме того, NTFS позволяет экономить место на диске, сжимая сам диск, отдельные папки и файлы. По способам именования файлов различают “короткое” и “длинное” имя. Согласно соглашению, принятому в MS-DOS, способом именования файлов на компьютерах IBM PC было соглашение 8.3., т.е. имя файла состоит из двух частей: собственно имени и расширения имени. На имя файла отводится 8 символов, а на его расширение – 3 символа. Имя от расширения отделяется точкой. Как имя, так и расширение могут включать только алфавитно-цифровые символы латинского алфавита. Имена файлов, записанные в соответствии с соглашением 8.3, считаются “короткими”. С появлением операционной системы Windows 95 было введено понятие “длинного” имени. Такое имя может содержать до 256 символов. Этого вполне достаточно для создания содержательных имен файлов. “Длинное” имя может содержать любые символы, кроме девяти специальных: \ / : * ? “ < > |. В имени разрешается использовать пробелы и несколько точек. Имя файла заканчивается расширением, состоящим из трех символов. Расширение используется для классификации файлов по типу. Уникальность имени файла обеспечивается тем, что полным именем файла считается собственное имя файла вместе с путем доступа к нему. Путь доступа к файлу начинается с имени устройства и включает все имена каталогов (папок), через которые проходит. В качестве разделителя используется символ “\” (обратный слеш - обратная косая черта).Например: D:\Documents and Settings\ТВА\Мои документы\lessons-tva\ robots.txt Несмотря на то, что данные о местоположении файлов хранятся в табличной структуре, пользователю они представляются в виде иерархической структуры – людям так удобнее, а все необходимые преобразования берет на себя операционная система. К функции обслуживания файловой структуры относятся следующие операции, происходящие под управлением операционной системы: 1.создание файлов и присвоение им имен; 2.создание каталогов (папок) и присвоение им имен; 3.переименование файлов и каталогов (папок); 4.копирование и перемещение файлов между дисками компьютера и между катало­гами (папками) одного диска; 5.удаление файлов и каталогов (папок); 6.навигация по файловой структуре с целью доступа к заданному файлу, каталогу (папке); 7.управление атрибутами файлов. http://www.lessons-tva.info/edu/e-inf1/e-inf1-3-2.html

43 Сектор – участок магнитной дорожки, который является одной из основных единиц записи информации. Каждый сектор имеет свой собственный номер.

Кластер - минимальный элемент магнитного диска, которым оперирует операционная система при работе с дисками. Каждый кластер состоит из нескольких секторов.Любой магнитный диск имеет логическую структуру, которая включает в себя следующие элементы:

• загрузочный сектор;

• таблицы размещения файлов;

• область данных.

Загрузочный сектор (Boot Record) занимает сектор с номером 0. В нем содержится небольшая программа IPL2 (Initial Program Loading 2), с помощью которой компьютер определяет возможность загрузить операционную систему с данного диска.Особенностью винчестера является наличие помимо загрузочного сектора еще одной области - главного загрузочного сектора (Master Boot Record). Дело в том, что единый жесткий диск может быть разбит на несколько логических дисков. Для главного загрузочного сектора на жестком диске всегда выделяется физический сектор 1. Этот сектор содержит программу IPL1 (Initial Program Loading 1), которая при своем выполнении определяет загрузочный диск.Таблица размещения файлов используется для хранения сведений о размещении файлов на диске. Для магнитных дисков обычно используются две копии таблиц, которые следует одна за другой, и содержимое их полностью совпадает. Это делается на тот случай, если на диске произошли какие либо сбои, то диск всегда можно "отремонтировать", используя вторую копию таблицы. Если будут испорчены обе копии, то вся информация на диске будет потеряна.Область данных (Data Area) занимает основную часть дискового пространства и служит непосредственно для хранения данных

44 Катало́г (англ. directory — справочник, указатель) — объект в файловой системе, упрощающий организацию файлов. Типичная файловая система содержит большое количество файлов, и каталоги помогают упорядочить её путём их группировки.В информатике используется следующее определение: каталог — поименованная совокупность байтов на носителе информации, содержащая название подкаталогов и файлов. Понятие каталог всё чаще используется не как дублирующий синоним Директории, а для обозначения отдельно созданной иерархической структуры, построенной по принципу «Избранное». (то есть в русском значении слова Каталог — опись)

Корневой каталог

Каталог, прямо или косвенно включающий в себя все прочие каталоги и файлы файловой системы называется корневым. Он обозначается символом '/' (слэш).

Текущий каталог

Текущим каталогом называется каталог, с которым в настоящее время работает пользователь (каталог, которому принадлежит фокус ввода). Он обозначается точкой (.). Для смены текущего каталога на другой используется команда cd. Для некоторых команд является аргументом по умолчанию.

Родительский каталог

Родительским каталогом называется каталог, в котором находится текущий. Он обозначается двумя точками (..).

Дерево каталогов

Формат вывода графически может быть представлен как расположенные ниже и с отступом иконки папок (аналогично ветвям диалоговых систем общения на Интернет-страницах — форумах), открываемые (показывающие своё содержимое) при нажатии на + (для программы Windows Проводник).

Существуют как встроенные, так и внешние утилиты, предоставляющие информацию о дереве каталогов.

• Встроенные

  • Windows — команда dir

• Внешние

  • Windows

    • NikFileTree

45 Файл (англ. file — скоросшиватель) — концепция в вычислительной технике: сущность, позволяющая получить доступ к какому-либо ресурсу вычислительной системы и обладающая рядом признаков:

• фиксированное имя (последовательность символов, число или что-то иное, однозначно характеризующее файл);

• определённое логическое представление и соответствующие ему операции чтения/записи.

Может быть любой — от последовательности бит(хотя читаем именно байтами, а точнее словами-группами из байт, по четыре, по восемь, по шестнадцать) до базы данных с произвольной организацией или любым промежуточным вариантом; многомерной базой данных, строго упорядоченной.

Первому случаю соответствуют операции чтения/записи потока и/или массива (то есть последовательные или с доступом по индексу), второму — команды СУБД. Промежуточные варианты — чтение и разбор всевозможных форматов файлов.

В информатике используют следующее определение: файл — поименованная последовательность байтов.

Работа с файлами реализуется средствами операционных систем.

Имена как у файлов имеют и обрабатываются похожим образом:

• области данных (необязательно на диске);

• устройства (как физические, порты например; так и виртуальные);

• потоки данных (Именованный канал);

• сетевые ресурсы, сокеты;

• объекты операционной системы.

Файлы первого типа исторически возникли первыми и распространены наиболее широко, поэтому часто «файлом» называют и область данных, соответствующую имени.

В зависимости от файловой системы, файл может обладать различным набором свойств.