Контрольные вопросы
Какую иерархическую структуру имеют файловые системы ОС UNIX?
Некоторые аспекты Реализации файловой системы
Общая структура файловой системы
Для поддержки эффективного и удобного доступа к внешней памяти операционная система должна поддерживать одну или более файловых систем, позволяющих размещать, записывать и восстанавливать данные. Перед разработчиками файловой системы весьма разные проблемы. Первая состоит в том, как файловая система будет выглядеть для пользователя. Решение этой задачи требует определение понятия файла, его атрибутов, операций над файлами и структуры каталогов для организации файлов. Вторая проблема состоит в создании алгоритмов и структур данных для отображения логического представления файловой системы на физические устройства вторичной памяти.
Для решения поставленной задачи применяется разбиение системы на уровни. Пример возможной многоуровневой структуры приведен на рис. 14.1.
Рисунок 14.39 – Многоуровневая структура файловой системы
Нижний уровень – оборудование. Это в первую очередь магнитные диски с подвижными головками – основные устройства внешней памяти, представляющие собой пакеты магнитных пластин (поверхностей), между которыми на одном рычаге двигается пакет магнитных головок. Шаг движения пакета головок является дискретным, и каждому положению пакета головок логически соответствует цилиндр магнитного диска. Цилиндры делятся на дорожки (треки), а каждая дорожка размечается на одно и то же количество блоков (секторов) таким образом, что в каждый блок можно записать по максимуму одно и то же число байтов. Следовательно, для обмена с магнитным диском на уровне аппаратуры нужно указать номер цилиндра, номер поверхности, номер блока на соответствующей дорожке и число байтов, которое нужно записать или прочитать от начала этого блока. Таким образом, диски могут быть разбиты на блоки фиксированного размера и можно непосредственно получить доступ к любому блоку (организовать прямой доступ к файлам).
Управление вводом-выводом включает драйверы устройств и обработчики прерываний для передачи информации между оперативной памятью и внешними устройствами.
Базовая файловая система необходима только для формирования команд соответствующим драйверам устройств для чтения или записи физических блоков на диске. Каждый физический блок идентифицируется числовым дисковым адресом.
Модуль организации файлов отвечает за выделение дискового пространства конкретным файлам.
И, наконец, логическая подсистема, которая использует структуру дерева каталогов для предоставления модулю базисной подсистемы необходимой ей информации, исходя из символического имени файла. Она также ответственна за авторизацию доступа к файлам.
Методы выделения дискового пространства
Ключевым, безусловно, является вопрос, какой тип структур используется для учета отдельных блоков файла, то есть способ связывания файлов с блоками диска. В ОС используется несколько методов выделения файлу дискового пространства. Для каждого из методов запись в директории, соответствующая символьному имени файла, содержит указатель, следуя которому можно найти все блоки данного файла.