3. Файловые системы ос. Основные функции и требования к файловым системам.

Файл - это именованная область внешней памяти, в которую можно записывать и из которой можно считывать данные. Основными целями использования файлов являются: долговременное и надежное хранение информации, а также совместный доступ к данным.

Файловая система представляет собой комплекс системных программных средств, реализующих различные операции с файлами, таких как создание, уничтожение, чтение, запись, именование и поиск файлов. Под файловой системой понимают также набор всех файлов и служебных структур данных, хранящихся на внешнем устройстве.

Кроме обычных файлов ОС, как правило, поддерживает такие типы файлов, как каталоги, символьные связи, именованные конвейеры и специальные файлы.

Специальный файл является универсальной моделью устройства ввода-вывода, представляя его для остальной части операционной системы и прикладных процессов в виде неструктурированного набора байт, то есть в виде обычного файла.

Современные файловые системы имеют иерархическую структуру, упрощающую именование файлов и их поиск.

Физическая организация файловой системы подразумевает способы размещения и адресации отдельных частей файлов в разделах и секторах дисковой памяти, а также способы организации служебной информации, описывающей размещение файлов и их атрибуты.

Для синхронизации совместно работающих процессов, пытающихся использовать один и тот же файл одновременно, в файловых системах реализуется механизм блокировки файлов и отдельных записей в файлах.

Механизм контроля доступа к файлам позволяет администраторам многопользовательских ОС задавать для отдельных пользователей и групп пользователей набор операций, которые им разрешается выполнять над отдельным файлом или группой файлов, объединенных в каталог.

Управление доступом в ОС осуществляется на основе одного из двух базовых подходов: избирательного доступа, когда владелец файла самостоятельно может определить права доступа к файлу и мандатного доступа, при котором права доступа определяются членством пользователя в определенной группе, и пользователь не может их произвольно изменять или делегировать.

Права доступа к файлу могут присваиваться явно, а могут наследоваться у родительского каталога, что сокращает количество ручных операций и упрощает логику доступа.

Основные функции файловой системы: 1. идентификация файлов – связывание имени файла и его местонахождения 2. распределение внешней памяти между файлами 3. обеспечение надежности и отказоустойчивости 4. обеспечение защиты от несанкционированного доступа 5. обеспечение совместного доступа 6. с точки зрения ОС – файл это неинтерпретированная последовательность байтов

Требования к файловым системам (ФС) исходили из принципа централизации, то сейчас все верхние позиции списка TOP500, рейтингового списка самых мощных компьютеров, занимают многоузловые системы, и требования к файловым системам существенно меняются. От параллельной ФС (ПФС) прежде всего требуют удовлетворения всем основным принципам ФС POSIX, работающей на одном узле. Нарушение этих правил обычно приводит к существенному ограничению совместимости, обрекая ФС на использование ее в определенных рамках. Второе требование – способность к масштабированию – предъявляется как непосредственно к носителям информации, так и к механизмам обеспечения разделяемого доступа к этим носителям. Следующее требование – независимая работа вычислительных узлов на операциях чтения и записи с неперекрывающимися регионами общего файла, а также конкурентные операции записи и чтения различных файлов. Основополагающей в этом вопросе остается техника блокировки данных.

Не стоит забывать и о таких требованиях, как репликация данных, целостность и восстанавливаемость данных после сбоев.