Файловая система

Это совокупность аппаратных и программных средств, предназначенных для хранения, уничтожения, восстановления и организации доступа к информации, хранимой в виде файлов. Представляет дерево каталогов и файлов.

Примеры ФС: FAT32, HPFS, NTFS, VFAT.

Существуют файлы последовательного, прямого и индексно-последовательного доступа. Характер доступа к файлам определяется не ФС, а средством программирования, на котором написана ваша программа.

Файловая система hpfs (High Performance File System)

Появилась в OS/2, разработана фирмами IBM и MS.

Архитектура HPFS использует преимущества многозадачного режима и обеспечивает надежную и эффективную работу на дисках большого об’ема.

HPFS – первая ФС для ПК, в которой реализована поддержка длинных имен. Она поддерживает атрибуты как у FAT. Размещение файлов на диске с помощью HPFS увеличит производительность и надежность системы в целом.

Способы достижения:

1. Размещение каталогов в середине дискового пространства.

2. Использование бинарных сбалансированных деревьев для ускорения поиска информации о файле.

3. Рассредоточение информации о местоположении записей файлов по всему диску притом, что записи каждого файла размещаются в смежных секторах и близко от данных их местоположения.

I. Основные преимущества hpfs

1. Высокая производительность.

2. Надежность.

3. Работа с расширенными атрибутами позволяет управлять доступом к файлам и каталогам.

4. Эффективное использование дискового пространства.

Все преимущества обусловлены структурой диска HPFS (рис. 3):

Рис. 3.

В начале диска расположено несколько управляющих блоков, остальное дисковое пространство разбито на части (полосы, ленты) из смежных секторов. Каждая такая группа данных занимает 8 МБ и имеет собственную битовую карту разграничения секторов. Эти битовые карты показывают, какие сектора заняты/свободны. Битовые карты двух полос располагаются рядом, как и сами полосы. Такое расположение лент позволяет разместить на диске непрерывно файл 16 МБ, в то же время не удалять информацию о местоположении от файлов.

В FAT одна битовая карта на весь диск, поэтому для работы с ней надо перемещать головки диска в среднем через полдиска.

В HPFS диск разбит на полосы, поэтому избегается дополнительное движение головок записи/считывания.

Распределительная структура записей об занятых и свободных блоках

В HPFS дисковое пространство выделяется не кластерами, а блоками. Размещение файлов в небольших блоках позволяет более эффективно использовать дисковое пространство, т.к. потери свободного места – 256 Байт на файл. Чем больше размер кластера, тем больше места на диске расходуется зря, но FAT занимает меньше места.

II. В HPFS структура каталога – сбалансированное дерево с записями, расположенными в алфавитном порядке (рис. 4 ).

Рис. 4.

Каждая запись, входящая в дерево (В-Tree) содержит атрибуты файла. HPFS при поиске просматривает только 2 ветви дерева. Такой метод эффективнее, чем последовательное чтение всех записей в каталоге, как в FAT. Большинство записей читать не надо, поэтому для поиска требуется меньше движений головки.

III. Надежность хранения данных в HPFS

Любая ФС должна обладать средствами исправления ошибок диска. Система HPFS использует механизм HotFix (аварийное замещение).

Идея: при обнаружении ошибки при записи в нормальный блок, HPFS выбирает один из свободных блоков и сохраняет данные в нем, затем она обновляет карту аварийного замещения в резервном блоке.

IV.

Рис. 5.

Полоса в центре диска используется для хранения каталогов (Directory Band). Размер полосы равен 8 МБ. Распределение этой структуры в центре диска сокращает время позиционирования головок чтения/записи. Для перемещения головок требуется меньше времени, чем в FAT и NTFS.

V. Однако существенно большее увеличение производительности дает использование метода сбалансированных двоичных деревьев для хранения и поиска информации о файле.

HPFS – монтируемая ФС – это значит, что она не встроена в ОС, а добавляется в нее по мере необходимости. ФС HPFS устанавливается с помощью оператора IFS (Installable File System) в файле конфигурации (config.sys).

NTFS– New Technology File System

Содержит ряд значительных изменений, существенно отличающих ее от других ФС. С точки зрения пользователя файлы по- прежнему хранятся в папках, однако в NT:

1. работа с дисками большого об’ема происходит намного эффективнее;

2. имеются средства ограничения доступа к файлам;

3. введены механизмы, повышающие надежность ФС;

4. снято ограничение на максимальное количество кластеров.