80. Структура адресного пространства прикладного процесса

Каждый пользовательский процесс имеет собственное виртуальное адресное пространство размером в 4 Гбайт (адрес имеет 32 двоичных разряда). Конфигурация адресного пространства приведена на рисунке.

• Нижние 2 Гбайт за вычетом примерно 256 Кбайт (системные данные – указатели и таймеры, используются совместно в режиме “только чтение”) доступны для программы и данных процесса.

• Верхние 2 Гбайт защищенным образом отображаются на память ядра операционной системы. Страницы виртуального адресного пространства имеют фиксированный размер (4 Кбайт для процессора Pentium) и загружаются по требованию.

Белым цветом на рис. изображена область приватных данных пользовательского процесса (на рис. его имя – А). Затененные области представляют память, которая совместно используется всеми процессами.

Нижние и верхние 64 Кбайт каждого виртуального адресного пространства в обычном состоянии не отображаются на физическую память.

Верхние 2 Гбайт виртуального адресного пространства предназначены для операционной системы, включая код ядра, драйверы устройств, кеш-буферы ввода-вывода, данные, выгружаемые и невыгружаемые пулы (используемые для объектов, создаваемых операционной системой) и т.д. Эта область используется совместно всеми процессами, кроме таблиц страниц, которые являются индивидуальными для каждого процесса. Верхняя часть адресного пространства запрещена для записи в режиме пользователя, и по большей части и в режиме чтения.

81. Понятие файла и файловой системы

ФАЙЛ – это именованная совокупность данных, хранящаяся на каком-либо носителе информации.

При рассмотрении отдельных файлов и их совокупностей используются следующие понятия:

• Поле (Field) – основной элемент данных.

• Запись (Record) – набор связанных между собой полей, которые могут быть обработаны как единое целое (записи могут быть фиксированной или переменной длины).

• Файл (File) – совокупность однородных записей.

• База данных (database) – набор связанных между собой данных, представленных совокупностью файлов одного или несколько типов

Типы файлов:

• Обычные файлы – содержат информацию, занесенную пользователем, системной или прикладной программой.

• Каталоги – системные файлы, поддерживающие структуру файловой системы.

• Специальные файлы – фиктивные файлы, ассоциированные с устройствами ввода-вывода и используемые для унификации доступа к последовательным устройствам ввода-вывода.

• Именованные конвейеры (каналы) – циклические буферы, позволяющие выходной файл одной программы соединить со входным файлом другой программы.

• Отображаемые файлы – обычные файлы, отображаемые на адресное пространство процесса по указанному виртуальному адресу.

Правила именования файлов, а также атрибуты файла (информация, описывающая свойства файла) зависят от операционной системы.

Обычно единственным способом работы с файлами является применение системы управления файлами или иначе – файловой системы (ФС).

ФАЙЛОВАЯ СИСТЕМА – это часть операционной системы, включающая:

• совокупность всех файлов на носителе информации (магнитном или оптическом диске, магнитной ленте и др.);

• наборы структур данных, используемых для управления файлами, каталоги и дескрипторы файлов, таблицы распределения свободного и занятого пространства на диске и др.);

• комплекс системных программных средств, реализующих различные операции над файлами (создание, уничтожение, чтение, запись и др.).

Причины создания файловых систем:

• Необходимость длительного (иногда вечного) и надежного хранения больших объемов информации.

• Обеспечение возможности совместного использования информации различными приложениями. Эффективное разделение, защита и восстановление данных.

Задачи файловой системы:

• соответствие требованиям управления данными и требованиям со стороны пользователей, включающим возможность хранения данных и выполнения операций с ними;

• гарантирование корректности данных, содержащихся в файле;

• оптимизация производительности, как с точки зрения системы (пропускная способность), так и с точки зрения пользователя (время отклика);

• поддержка ввода-вывода для различных типов устройств хранения информации;

• минимизация или полное исключение возможных потерь или повреждений данных;

• защита файлов от несанкционированного доступа;

• обеспечение поддержки совместного использования файлов несколькими пользователями (в том числе средства блокировки файла и его частей, исключение тупиков, согласование копий и т.п.);

• обеспечение стандартизированного набора подпрограмм интерфейса ввода-вывода.