Требования к современным ос.
Суть требований к функциональности ОС состоит в управлении ресурсами и обеспечении интерфейса пользователя и прикладных программ. Помимо этого, к операционным системам предъявляется целый ряд важных эксплуатационных требований. Расширяемость – возможность внесения изменений без нарушения целостности системы. Расширяемость достигается за счет модульной структуры ОС: программы строятся из набора отдельных модулей, взаимодействующих только через функциональный интерфейс. Переносимость. В идеале код ОС должен легко переноситься с процессора одного типа на процессор другого типа и с аппаратной платформы одного типа на аппаратную платформу другого типа. Поскольку переносимые ОС имеют несколько вариантов реализации для разных платформ, это свойство называют также многоплатформенностью. Совместимость. Если ОС имеет средства для выполнения прикладных программ, написанных для других операционных систем, то она обладает совместимостью с этими ОС. Различают: совместимость на уровне двоичных кодов (исполняемых программ); на уровне исходных текстов; поддержку пользовательских интерфейсов других ОС. Надежность и отказоустойчивость. Система должна быть защищена от внутренних и внешних ошибок, сбоев и отказов. Ее действия должны быть предсказуемы, а приложения не должны иметь возможности наносить вред ОС. Эти свойства обеспечиваются архитектурными решениями, положенными в основу ОС, качеством их реализации (отлаженностью кода) и программной поддержкой аппаратных средств обеспечения отказоустойчивости (например, источников бесперебойного питания). Безопасность. Заключается в защите данных и других ресурсов от несанкционированного доступа. Обеспечивается средствами аутентификации (определения легальности пользователя), авторизации (предоставления дифференцированных прав доступа к ресурсам), аудита (фиксации «подозрительных» с точки зрения безопасности событий). Производительность – настолько хорошее быстродействие и время реакции, на сколько это позволяет аппаратная платформа. Определяется архитектурой ОС, многообразием функций, качеством кода, возможностью использования высокопроизводительной аппаратной платформы.
Файловая система ОС. Файл.
Файл – поименованная область данных на жестком диске или другом носителе. Описывается следующими признаками: файл объединяет множество данных; обладает именем; с целью долговременного и надежного хранения информации располагается на внешнем устройстве; предполагает многократное использование информации с разрывом во времени; предполагает совместное использование информации несколькими приложениями или пользователями, одновременно (разделяемый ресурс) или с разрывом во времени.
Файловая система ОС. Файловая система как часть операционной системы.
Файловая система как часть операционной системы – это подсистема, включающая: наборы структур данных, используемых для управления файлами (каталоги файлов, дескрипторы файлов, таблицы распределения свободного и занятого пространства на диске);
- комплекс системных программных средств, реализующих управление файлами (создание, уничтожение, чтение, запись, именование, поиск и другие операции надфайлами). Файловой системой называют также совокупность всех файлов на диске. Использование одного и того же термина в двух смыслах как правило не приводит к недоразумениям, так как из контекста всегда ясно, о каком аспекте определения файловой системы идет речь – о средствах ОС или совокупности файлов. Принятое выше определение файла представляет файл с точки зрения пользователя. Детали действительного расположения данных на внешнем устройстве и работы с ними на низком (физическом) уровне файловая система берет на себя, экранируя все сложности этого уровня и предоставляя пользователю удобную логическую модель и набор соответствующих команд. Общая задача файловой системы состоит в предоставление пользователю логи-
ческой модели для работы с файлами и отображении этой модели на физическую организацию внешнего устройства
Файловая система ОС. Логическая модель ФС.
обеспечивает удобный для пользователя интерфейс и скрывает физическую организацию работы с внешними устройствами. Этот интерфейс обеспечивает следующие логические операции и средства: именование файлов; поддержка различных типов файлов; задание атрибутов файлов; организация хранения множества файлов; поддержка логической организации файлов; предоставление программного интерфейса для работы с различными файлами (в виде совокупности системных функций, например, WinAPI).
Файловая система ОС. Отображение логической модели на физическую организацию внешнего устройства.
Отображение логической модели на физическую организацию внешнего устройства, или, что то же, реализация этой модели на физическом уровне, предполагает следующее: отображение (трансляция) имен файлов в адреса внешней памяти (сектора дис-
ка, адреса флэш-накопителя и т.п.); размещение данных на устройстве; обеспечение доступа к данным; буферизация обмена;
· организация совместного использования файлов (блокировка; предотвращение гонок и тупиков; согласование копий и др.);
· защита файлов одного пользователя от несанкционированного доступа другого; восстановление файлов в случае возникновения ошибок различного рода;обеспечение устойчивости файловой системы к сбоям питания и программноаппаратным ошибкам; обеспечение работы с файлами в сети. Соответственно двум составляющим описанной задачи правомерно говорить о логической и физической организации файловой системы.
Файловая система ОС. Уровни работы с файлами. Физический уровень программы. Логический уровень программы
Логическая организация файловой системы. Имена файлов.
Правила формирования имен файлов определяются операционной системой и учитываются ограничения на используемые символы, длину и структуру имени. Здесь речь идет только о простых именах. Например, файловые системы ОС Unix различают символы верхнего и нижнего регистров (большие и малые буквы), тогда как для ОС семейства WIndows регистр не учитывается. Ограничения на длину и структуру имени также различны и до недавнего времени были весьма сильными. Так, в файловой системе FAT16 (Microsoft) структура имени подчиняется схеме «8.3» (8 символов – собственно имя, 3 символа – расширение имени). В ОС UNIX System V имя не может содержать более 14 символов. Понятие расширения введено в MS DOS; в ОС UNIX оно отсутствует. Тенденция развития ФС такова, что ограничение на структуру имени снимается и в ОС семейства Microsoft: в имени файла может присутствовать более одной точки; однако в этих ОС последние 1 – 4 символа после точки сохраняют свою роль, так как распознаются приложениями. С другой стороны, в ОС UNIX также используются соглашения об именовании файлов, согласно которым тип файла в имени отделяется точкой.
Современные файловые системы, как правило, поддерживают длинные символьные имена файлов. Например, Windows NT в файловой системе NTFS устанавливает, что имя файла может содержать до 255 символов, не считая завершающего нулевого символа. В некоторых системах одному и тому же файлу не может быть дано несколько разных имен (например, в ОС семейства Microsoft). В других такое ограничение отсутствует (например, в ОС UNIX). В последнем случае файл не имеет имени как такового. С каждым файлом ФС связывает индексный дескриптор, хранящий метаданные, содержащие все характеристики файла. Имя файла является указателем на его метаданные и, как следствие, на одни и те же метаданные может указывать несколько указателей. Действия по заданию альтернативных имен (псевдонимов) осуществляются командами ОС.