63. Файловая система и примеры распространенных файловых си-стем

Файловая система – часть ОС, обеспечивающая пользователю удобный интерфейс при работе с данными, хранящимися на диске, и совместное использование файлов несколькими пользователями и процессами.

В широком смысле понятие "файловая система" включает: совокупность всех фай-лов на диске; наборы структур данных, используемых для управления файлами, такие, например, как каталоги файлов, дескрипторы файлов, таблицы распределения свободного и занятого пространства на диске; комплекс системных программных средств, реализующих управление файлами, в частности: создание, уничтожение, чтение, запись, именование, поиск и другие операции над файлами.

Функционирование любой файловой системы можно представить многоуровневой моделью, в которой каждый уровень предоставляет некоторый интерфейс вышележащему уровню, а сам, в свою очередь, для выполнения своей работы использует интерфейс нижележащего уровня. Модель: [запрос к файлу] → символьный уровень → базовый уровень → уровень проверки доступа → логический уровень → физический уровень → [подсистема ввода-вывода].

Самый простой тип – это файловая система в однопользовательских и однопрограммных ОС. Основные функции: именование файлов, программный интерфейс для приложений, отображение логической модели файловой системы на физическую организацию хранилища данных, устойчивость файловой системы к сбоям питания, ошибкам аппаратных и программных средств. Задачи файловой системы усложняются в однопользовательских мультипрограммных ОС. К перечисленным выше задачам добавляется новая задача совместного доступа к файлу из нескольких процессов. Должны быть предусмотрены средства блокировки файла и его частей, предотвращения гонок, исключение тупиков, согласование копий и т. п. В многопользовательских системах появляется еще одна задача: защита файлов одного пользователя от несанкционированного доступа другого пользователя. Еще более сложными становятся функции файловой ситемы, которая работает в составе сетевой ОС.

FAT (file allocation table) – таблица размещения файлов. Линейная табличная структура со сведениями о файлах, их атрибутами и другими данными, определяющими местонахождение файлов в среде FAT.

HPFS (High Performance File System) - высокопроизводительная файловая система. Стремится к тому, чтобы расположить файл в смежных кластерах, или расширить его на диске, чтобы фрагменты файла физически были как можно ближе друг к другу.

NTFS (New Technology File System): надежность, расширенная функциональность, поддержка POSIX, гибкость.

64. Имена файлов в различных файловых системах

Наиболее важной характеристикой любого механизма абстракции является именование управляемых объектов. Правила именования файлов меняются от одной ОС к другой, но, как правило, все современные ОС поддерживают использование в качестве имен файлов 8-символьные текстовые строки. Часто в именах разрешается использование цифр и специальных символов. В некоторых файловых системах различаются прописные и строчные символы, тогда как в других, например, MS-DOS, – нет.

Во многих ОС имя файла состоит из двух частей, разделенных точкой. Часть имени после точки называется расширением файла и обычно означает его тип. Так, в MS-DOS имя файла может содержать от 1 до 8 символов, а расширение от 0 до 3.

В некоторых ОС, например, Windows, расширение указывает на программу, создавшую файл. Другие ОС, например, UNIX, не принуждают пользователя строго придерживаться расширений.

В иерархически организованных файловых системах обычно используются три типа имен файлов: простые, составные и относительные.

Простое символьное имя идентифицирует файл в пределах одного каталога. Несколько файлов могут иметь одно и то же простое имя, если они принадлежат разным каталогам. В системе FAT длина имени ограничивается схемой 8.3; в системе s5, поддерживаемой многими версиями ОС Unix, - не более 14 символов; в файловых системах NTFS и FAT32, входящих в состав ОС Windows NT, - до 255 символов.

Составное символьное имя представляет собой цепочку, содержащую имя диска и имена всех каталогов, через которые проходит путь от корневого каталога до данного файла.

Относительное имя файла определяется через текущий каталог, т. е. каталог, в котором в данный момент времени работает пользователь. Таким образом, относительных имен у файла может быть достаточно много, и все они являются частью полного имени.