Файлдық жүйе
Файлдық жүйе –бұл құрылым ядро жүйенің басқаруымен және жүйедегі жадыдағы пайдаланушыларға қатынас жасауға мүмкіндік береді. Жадыдағы қорлар әр түрлі информация тасушы жадыға кіргізеді: бұлар (иілгіш дискілер, CD-ROM, винчестер). Ядро осы қорларды бір иерархиялық құрылымға ұйымдастырады, ол / құжатта басталып және көптеген құжаттарға бөлініп басқа құжаттармен жұмыс жасайды. Ең басты құжат жоғарғы денгейі тұқым айтады. Файлдық жүйе – спецификациялар жиыны және оларға сәйкес бағдарламалық қамтамасыздандыру, ол файлдық ақпараттардың жылжуы, модификациясы, оқу, жазуды ұйымдастырға, құру мен жоюға жауап береді, сонымен қатар файлға қатынауды басқарады. ФЖ дискідегі немесе ақпараттың басқа тасымалдағышындағы деректердің ұйымдастырылу әдісін анықтайды. Мысалы: ФС ҒАТ: ДК –дің өте көп операциялық жүйесінде (ПҚ) бар. Барлық қазіргі ОЖ сәйкес файлдарды басқару жүйесінен (ФБЖ) тұрады. ФБЖ ОЖ негізгі ішкі жүйесі болып табылады. ФБЖ арқылы орталықтандырылған дискілік аумақты және деректерді басқару жүзеге асырылады. ФБЖ арқылы қолданушыға келесі мүмкіндік беріледі:
Құжаттан басқа файлға өту үшін, файлдың атымен бірге оған өту үшін жолы көрсетеді.Атының жолы абсолютті (мысалы /tmp/afile) немесе оған кіруші (мысалы bmp/emacs). Файлдық жүйе – бұл операциялық жүйенің компоненті, ол файлды құрады, сақтайды және атаулы деректер жиынына қатынас құрады. Бұл атаулы деректер жиынын файл деп атайды.
Файлдың негізгі қасиеттері.
1. Файл – бұл аты бар және осы атқа сілтеп файл мазмұнымен әрекеттесуге мүмкіндік беретін бір объект. Әдетте файл аты – ол тізбекті бір символдар, оның үзындығы операциялық жүйеге байланысты.
2. Орналасудан файлдың тәуелсіздігі. Нақты файл жұмыс орындау үшін файлдың сыртқы құрылғыда орналасуы жайында ақпараттың қажеті жоқ.
3. Енгізу-шығару функцияларының жиынтығы. Әрбір операциялық жүйе файлмен алмасуды қамтитын функциялар жиынтығын анықтайды. Көбінесе функциялар жиынтығы келесі сұраныстардан тұрады:
файлды жұмыс жасау үшін ашу . Бар немесе жаңа файлды ашуға болады.
2. Оқу/жазу . Көбінесе файлдармен алмасу бірнеше деректер блогымен ұйымдастырылуы мүмкін. Алмасу жасалынатын деректер блогы екі түсінік көрсетеді. Бір жағынан әр есептеу жүйесіне деректер блогының мөлшері белгілі, және олар алмасуға тиімді болып табылады, ол программалы – аппаратты мөлшерлер. Басқа жағынан бұл деректер блогы реалды алмасу кезінде программистермен өзгертілуі мүмкін. Оқу/жазу функцияларында оқитын немесе жазылатын деректердің көбісінде алмасуға арналған деректер блогының мөлшері және деректер блогының саны белгіленеді. Таңдалған деректер блогының мөлшері реалды алмасудың тиімділігіне байланысты, мысалы бір машинаның деректер блогының тиімді мөлшері 256 Кб болып табылады, ал сіз 128 Кбайтан алмасу орындағыңыз келеді, сонда сіз екі рет қатынас құрасыз. Бір рет алмасу орындау үшін сіз оны екі бөліп алмасу орындайсыз, бұл жағдайда операциялық жүйе тиімсіз элеметтерді өзі түзеуі мүмкін. Түзелмеген жағдайда ол сіздің қатеңіз.
3. Файлдық нұсқағышпен басқару. Әр бір ашық файлмен файлдық нұсқағыш байланысты. Бұл нұсқағыш бойынша әр бір уақытта алмасу орындайтын келесі файлдың мекені көрсетіледі. Ол блокпен алмасу орындалған соң нұсқағыш бір блоктан кейінгі позицияға өтеді. Файлмен жұмыс ұйымдастыру үшін бұл нұсқағышты басқаруды білу қажет. Файлдық нұсқағышты басқару үшін арнайы функция бар. Нұсқағыш дегеніміз ол файлды ашу функциясымен байланысты бір айнымалы.
4. Файлды жабу. Бұл операция екі функция арқылы жүзеге асырылуы мүмкін:
ағымдағы файл мазмұнын сақтау және жабу
файлды жою.
Файлды жапқан соң онымен барлық байланыс тоқтатылады.
4. Деректерді қорғау. Көп стратегиялық шешімдер апараттық деңгейде және операциялық жүйе деңгейінде қайталанады. Егер мультипрограммалық режимді еске алсақ, онда бір қажет болып табылатын ол жадыны және деректерді қорғау. Файлдық жүйені қарастыратын болсақ, олда операциялық жүйе сияқты бірқолданбалы болуы мүмкін. Бұл жағдайда деректерді қорғау проблемалары болмайды, өйткені операциялық жүйеде жұмыс жасап отырған адам барлық файлдардың иесі болып табылады. Бірқолданбалы операциялық жүйеге мысал келтірсек, ол MS-DOS, Windows 95. Машинаны іске қосып басқа қолданушылардың дискіде орналасқан барлық файлдарын жойып жіберуге болады, себебі бұл жүйелерде қорғау жоқ. Көпқолданбалы жүйе көппайдаланушылардың жұмысын дұрыс істеуіне қамтамасыз етеді. MS-DOS операциялық жүйесі мультипрограммалық режимде жұмыс жасауы мүмкін, бірақ егер бір үрдісте қате кетсе онда операциялық жүйе жұмысы бұзылады. Көпқолданбалы жүйе ақпараттарды қорғауды қамтамасыз етеді. Негізінде қорғау проблемасы тек қана файлдық жүйемен байланысты емес. Реалды операциялық жүйе деректердің қорғанысын барлық аймақтарда қамтиды: бұл файлдар, үрдістер және қорлар.
NTFS файлдық жүйесінің компоненттері. Бұл файлдық жүйенің негізгі мақсаттарының бірі ол ұзын аттарды қолдану. (FAT – форматында 8.3, ал NTFS - жоқ). Бұл файлдық жүйе FAT жүйесінің барлық атрибуттарын қолдайды. Каталогтарды дискілік кеңістіктің орта жолдарына орналастырады және осы арқылы жүйенің шапшаңдылығы көтеріледі.
Үлестіру кестесінде картада әр секторға бір бит бөлінеді. Картадағы позициялық орны дискідегі позициялық орынды анықтайды. Бұнда 1- сектор бос емес екенін білдіретін жағдай, ал 0- бос. Бір лентада бір файл емес, каталогпен бірнеше файл орналасады.
Бұл құрылым үзілмейтін және файлдардың фрагментті құрылымдарына белгіленген. Үзілмейтін файлда көрсету үшін 4 байттан екі сан қолданылады. Бірінші сан бірінші блоктың нұсқағышын белгілейді, екінші – мөлшер (бір бірінен кейін жұретін блоктар саны).
Блок мөлшері – 1 сектор.
Фрагментті файлдар Extent- терден тұрады. Оның әр қайсысына екі сан бөлінеді (2-4 байт).
Файлдық жүйелердің негізгі қасиеттері. Файлдық жүйе файлдар үшін аталған қасиеттердің бәріне ие және бірнешеулерін қосады. Бұл қасиеттер файлдық жүйенің құрылымдық ұйымдастырылуымен байланысты.
Сыртқы есте сақтау құрылғылардың кейбір кеңістіктерін осы кеңістік ауқымды файлдардың ұйымдастырылуын қалай ұйымдастыруды қарастырамыз.
Үздіксіз сегментті файлдарды бір деңгейде ұйымдастыру. “Бірдеңгейде” термині – жүйе ерекше аталған файлдармен жұмыс істеуді қамтамассыз етеді. Кеңістік шегінде сырқы есте сақтау құрылғысы каталог деп аталатын мәліметтерді сақтау үшін арналған кейбір аумақтарға бөлінеді.
Аты |
Бастапқы блок |
Соңғы блок |
“Бастапқы блок” берілген атпен басталған файлдағы сыртқы есте сақтау құрылғысы кеңістігіндегі салыстырмалы орынға жіберіледі. “Соңғы блок” осы файлдың соңғы болатынын анықтайды. Файлды ашу функциясы каталогтағы файл атын табуға, оның басын және соңын табады ( бұл мәліметтер аз орын алуы мүмкін, бұл туралы кейінірек айтылыды). Бұл әрекет өте қарапайым және де каталогты операциялық жүйе жадына сақтауға болады, сонымен қатар ауыстырулар санын азайтуға болады. Егер жаңа файл құрылса, онда ол бос орынға жазылады. Каталогтар атына ұқсас бос кеңістікті кесте болуы мүмкін.
Оқу\ жазу қосымша аустыруларсыз- ақ жүреді, сондықтан ашу барысында біз мәліметтердің орналасу аумағын аламыз. Оқу осы блокты құрылымға сәйкес жүреді және қосымша ешқандай ақпарат қажет емес. Осыған сәйкес ауыстыру өте тез жүреді.
Осындай файлға қосымша ақпаратты жазу қажет болған да не болады? ( ал осы файлдан кейін бос кеңістік жоқ). Бұл жағдайда жүйе екі рет келіп түсуі мүмкін. Біріншісі, ешқандай орын болмайды дейді және сіз өзіңіз бір нәрсе істеуіңіз керек, мысалы осы файлды басқа орынға ауыстыратын және қосымша ақпаратты табатын қандайда бір үрдіс енгізуіңіз керек.
Бұл ауыстыру – едәуір қымбат тұратын функция. Екіншісі – ауыстыруда қабылданбайды. Бұл файлды ашу барысында қосымша орын алып қою керектігін білдіреді, осыдан файлдық жүйе бос буфер өлшемін анықтайды, егер ол аз болса, онда осы файл сыйатын бос орынды табу керек.
Сонымен, біз бұл ұйымдастырудың ауыстыру барысында тимдіек енін білдік, бірақ кеңістік болмаған жағдайда файл үшін тиімсіз болады. Сондай ақ үзақ уақыт жұмыс барысында мүндай файлдық жүйеде оперативтік жадыдағы сияқты болады, яғни бос фрагменттер болған жағдайда, бірақ олардың арасында файл орналастыра алмаймыз. Мүндай файлдық жүйені ұйымдастыру үшін фрагментациялаумен күрес бұл барлық файлдарды бір- біріне тығыз орналастыратын кезеңдік компессия.
Мұндай ұйымдастыру бір рет қолданылатын файлдық жүйе үшін жарамды болуы мүмкін, сондықтан қолданғыштар саны көп жағдайда фрагментация өте тез жүреді, ал компрессияның тұрақты енгізілуі- жүйе үшін ауыр болады. Басқа жағынан жүйе қарапайым және ешқандай шығындарды қажет етпейді.