Файловая система ос linux

В ОС LINUX понятие файла имеет более общее значение. Файлом называют любой источник данных, из которого данные могут быть считаны, или любой объект, куда данные могут быть записаны. Таким образом, кроме текстовых и двоичных файлов, файлом называют клавиатуру, как источник ввода данных, дисплей, как источник вывода, и другие устройства ввода – вывода.

Каталог – особый вид файла, куда записываются данные о файлах, объединенных по какому либо признаку. Каталоги образуют иерархическую структуру, в виде дерева. И образуют файловую систему.

Основными функциями файловой системы является:

• Размещение файлов на внешнем носителе и их удаление;

• Выполнение операций чтения и записи в файлы;

• Изменение атрибутов и т.д.

Имя файла имеет неограниченную длину и может содержать несколько суффиксов, имя задается латинскими буквами, может содержать цифры и некоторые специальные символы, символы верхнего и нижнего регистра различаются.

Пример. A123.TX a123.tx ASD.tx.gz arx.rty.tar

Полное имя файла перечисление каталогов, начиная с корневого каталога.

/ HOME / K1 / K12 / name.dt

Типы файлов

В ОС LINUX определены шесть типов файлов:

1. Обычный файл ( regular file ) - имеет обозначение f или - ;

2. Каталог ( directory ) - d;

3. Специальный файл устройства ( special device file ) b / c;

4. Именованный канал ( named pipe ) - p;

5. Ссылки ( link ) - l;

6. Сокет ( socket ) - s;

1. Обычные файлы – файлы данных, с которыми работает пользователь. Текстовые файлы, содержат коды ASCII. Специальные расширения имен файлов не предусмотрены. Обычные данные могут быть исполнимыми и неисполнимыми.

2. Каталог – особый файл, который содержит:

   • имена файлов, принадлежащих данному каталогу, в том числе и имена подкаталогов;

   • указатель на метаданные – индекс файла – целое число, которое определяет индексный дескриптор и метаданные в специальной системной таблице - Метаданные содержат сведения о файле и определяют местоположение файла на диске.

Структура каталога				Системная таблица индексных дескрипторов
Индекс ( указатель)	Имя файла			Индексный дескриптор	Информация о файле
5067	F 2			4576
5069	H67.hg			5067	F2
6021	Ty7.tx			…….
6206	Er.out			6021	Ty7.tx

3. Специальный файл устройства обеспечивает доступ к какому – либо периферийному устройству. Бывают:

• байт – ориентированные, или символьные, обеспечивают посимвольный обмен данными;

• блок – ориентированные, или блочные, обеспечивают обмен данными блоками, обычно 512 байт.

4. Именованный канал – используется для обмена данными между процессами, организован по принципу FIFO - «Первый пришел – первый вышел»/. Каналу присваивается имя, и он представляет собой особый файл, в который данные записываются в порядке их поступления, считывание происходит в том же порядке.

Программа 1: Программа А

Передает данные в считывает данные в

имен. канал имен. канал

именованный канал

Программа А: Программа В

Передает данные в считывает данные в

имен. канал имен. канал

Неименованные каналы используются при выполнении команд с использованием конвейера, т. е. когда выход одной команды сразу передается на вход другой.

5. Ссылки – символическая связь, которая указывает на другой файл ( ярлык );

Возможна ситуация, когда в разных каталогах для разных имен файлов имеются ссылки на одни и те же метаданные, т. е. файлы имеют один и тот же индекс (индексный дескриптор). Несколько имен файлов жестко связаны с одним и тем же набором данных. Такая связь называется – жесткой связью. Такие файлы имеют одни и те же атрибуты. Внесение изменений в один файл приведет к появлению тех же самых изменений в другом файле.

индекс	Имя файла		индекс	Имя файла
5967	As.tx		5687	Asd3/tx
6709	Ty6.gt		5784	Er.out
6905	T y8.gt		6905	My_file.dt
8005	mellon		8005	nilon

6. Сокет – специальные файлы. Которые используются для организации взаимодействия между процессами в компьютерных сетях

Атрибуты файлов

ОС LINUX – многопользовательская ОС, поэтому должно быть обеспечено ограничение на действия пользователя с файлами (данными). Это реализуется с помощью прав доступа к файлам, которые приписываются каждому файлу. Права доступа (атрибуты) определяются по назначению файла. Администратор имеет неограниченный доступ к файловой системе, поскольку при выполнении действий с файлами от имени администратора ОС не проверяет права доступа.

Все пользователи поделены на три категории:

• Владелец - user;

• Группа - group;

• Остальные пользователи - other;

Для каждой категории устанавливаются права:

• На чтения файла - r

• На запись файла - w

• На выполнение файла - x

При создании файла устанавливаются права: user – r / w , group - r, other - x

владелец			группа			Другие
чтение	запись	выполн	чтение	запись	выполн	чтение	запись	выполн

Пример.

RWX RWX RWX – отсутствует защита, файл можно читать, записывать, выполнять всем пользователям.

RWX RW- --- - владелец может читать. Писать, выполнять файл, другие члены группы могут читать и записывать в файл.

---- --- --- - прав нет, только у администратора.

Физическая организация данных

Физическая организация данных Linux file System ( UFS ) была разработана на основе файловой системы S5 ( одной из ранних версий LINUX ) и расширяет возможности S5 по поддержке больших дисков и файлов. В ОС LINUX физическая организация данных имеет название ext2, ext3 и основана на файловой организации данных UFS. Диск разделен на блоки ( кластеры ), обычно по 8 кбайт.

Загрузочный блок
Superblock	Содержит служебную информацию: Размер области индексных дескрипторов; Число индексных дескрипторов; Список свободных блоков; Список свободных индексных дескрипторов;
Область индексных дескрипторов	ИД расположены по порядку номеров
Область данных	Содержит данные: Обычные файлы; Каталоги; Файлы устройств представлены записью спец. формата

Основной особенностью физической организации данных UFS является отделение имени файла от его характеристик. Характеристика файла хранятся в отдельной структуре – индексном дескрипторе, который содержит:

• Тип файла;

• Владельца файла;

• Атрибуты файла ( права доступа );

• Время создания, последней модификации, последнего обращения;

• Размер файла в байтах;

• Номера блоков на диске, которые занимает этот файл.

Каждый индексный дескриптор имеет свой номер, ИД располагаются в области ИД по порядку, ИД однозначно определяет уникальное имя файла. Соответствие между уникальным именем файла и символьным именем файла устанавливается с помощью иерархии каталогов.

Система ведет список свободных номеров ИД, при создании файла ему выделяется номер из этого списка, при уничтожении файла номер ИД возвращается в список свободных.

Для хранения адреса выделено 15 полей по 4 байта. В первые 12 полей записываются номера блоков, в которых хранятся данные файла – прямая адресация.

0

1

2

3

4

5

11

12

13

14

15

Если 12 блоков недостаточно, т. е. файл имеет длину более 12 * 8 кбайт = 98304 байт, то выделяется еще одно поле, в котором содержится адрес следующих 12 полей. Используется косвенная адресация.

0

1

2

3

4

5

1 2

13

14

15

К освенная адресация

Если тринадцать блоков недостаточно, то первые двенадцать блоков содержат адреса данных – прямая адресация. Тринадцатый блок содержит адрес следующих двенадцати полей, в которых содержатся данные – косвенная адресация. Четырнадцатый блок содержит адрес следующих 12 полей, в которых записаны адреса блоков, которые содержат адреса следующих 12 полей, которые содержат уже адреса данных - двойная косвенная адресация.

Для очень больших файлов может использоваться тройная косвенная адресация, максимальный размер файла - 7 * 10 ¹³ байт.