Понятие файловой структуры.

Файл – информация, которая хранится на внешнем носителе информации с определенным именем.

В файлах могут храниться программы, тексты, данные.

Файлы идентифицируются именами. Пользователи дают файлам символьные имена. В некоторых ОС, например в ОС фирмы Microsoft, каждое имя файла состоит непосредственно из имени файла, даваемого пользователем, и расширения. При этом учитываются ограничения ОС как на используемые в имени символы, так и на длину имени. До недавнего времени эти границы были весьма узки. Например, файловая система операционной системы MS-DOS ограничивала длину имени схемой 8.3 (8 символов – отводилось под имя, 3 - под расширение). Современные файловые системы, как правило, поддерживают длинные символьные имена файлов. ОС семейства Windows позволяют давать имена размером до 255 символов.

Расширение показывает тип файла:

.ехе, .сом выполняемые файлы, т.е. программы, написанные на одном из языков программирования;

.doc - файлы, созданные в текстовом редакторе Word;

.xls - файлы, созданные в табличном процессоре Excel;

.mdb – файлы СУБД Access.

Обычно для удобства работы файлы объединяются в каталоги (папки).

Чтобы операционная система могла обращаться к файлам, необходимо указывать полный путь, или полное имя файла, состоящее из имени диска, последовательности вложенных папок и имени файла. Например,

C: \User\Письмо.doc – полное имя файла Письмо.doc, находящегося на диске С: в папке User.

Иногда при выполнении определенных операций (поиск, копирование, удаление файлов) можно использовать шаблоны имен файлов. Шаблоном называется обобщенное имя для группы файлов, в котором имеются символы: * или ?.

Символ * обозначает, что вместо него, начиная с той позиции, где он стоит, и до конца имени могут стоять любые допустимые символы.

Символ ? обозначает, что в данной позиции может стоять любой, но только один допустимый символ.

Например, шаблон *.doc обозначает все файлы с расширением .doc, шаблон Письмо?.doc обозначает все файлы с именами Письмо1.doc, Письмо3.doc, ПисьмоZ.doc, ПисьмоA.doc, и т.д.

Для хранения файлов на дисках и обеспечения доступа к ним современные дисковые ОС создают файловые системы. Принцип организации многих файловых систем – табличный.

Понятие "файловая система" имеет два значения. Так называют, во-первых, определенный способ организации файлов, каталогов и т. д., а во-вторых, конкретное множество файлов, каталогов и т. д., организованное по этому способу.

Данные о том, в каком месте диска записан тот или иной файл, хранятся в системной области диска в специальных таблицах размещения файлов.

Файловые системы фирмы Microsoft.

Ранние версии ОС Windows компании Microsoft использовали таблицы размещения файлов FAT (FAT – File Allocation Table).

В результате форматирования на диске образуются дорожки (концентрические окружности), каждая из которых содержит определенное количество секторов. Сектор – участок дорожки, хранящий минимальную порцию информации, которая может быть считана с диска или записана на диск.

Для организации доступа к файлам, записанным на магнитных дисках, ОС создает список секторов, выделенных каждому файлу. Обычно дисковое пространство выделяется файлам блоками из нескольких секторов, называемых кластерами. Кластер – наименьшая единица адресации к данным.

FAT состоит из ячеек, в которых хранятся номера кластеров, и главное отличие между различными FAT заключается в размере этих ячеек. ОC Windows 95 использует FAT16, где число кластеров равно 65 536 (2¹⁶). В случае, когда один кластер равен одному сектору (512 байт), максимальная емкость диска составит 32 Мбайт. С появлением дисков большой емкости кластер стал состоять из нескольких секторов —2, 4, 8 и т.д.

Здесь-то и возникает проблема нерационального использования дискового пространства. Дело в том, что один кластер не может содержать более одного файла. Тогда файл размером 1 Кбайт будет использовать кластер размером 8 Кбайт и 16 Кбайт в зависимости от размера диска. В версии ОС Windows 95 OSR2 впервые появился формат таблицы размещения файлов FAT32 (32 бит), и число кластеров возросло до 2³² = 4 294 967 296, что позволяет использовать кластеры размером 4 Кбайт.

С каждым файлом связывается полное имя файла, дата создания файла, атрибуты файла, длина файла.

Элемент для описания файла включает в себя:

• имя;

• байт атрибута;

• время модификации;

• дата модификации;

• № 1-го кластера, с которого начинается запись файла;

• размер файла.

При записи файла на диск ОС записывает номер первого кластера, выделенного файлу, в том каталоге, в котором этот файл создается. Затем в представляющий этот кластер элемент в FAT ОС записывает номер следующего кластера, выделенному файлу и т. д. Таким образом, начиная поиск файла с каталога и следуя указателям в FAT, ОС может осуществить выборку относящихся к файлу кластеров в соответствующем порядке, кластер за кластером. Именно поэтому при разрушении таблицы FAT файл восстановить невозможно. Таблица FAT хранится на диске в двух экземплярах.

Файловая система FAT16 поддерживается всеми ОС фирмы Microsoft, некоторыми ОС семейства Unix, ОС семейства OS/2.

ОС Windows NT Workstation, Windows 2000 Professional и Windows XP поддерживают файловую систему NTFS.

Файловая система NTFS представляется в виде таблицы MFT (Master File Table), имеющей следующий вид:

Стандартная информация	Имя файла	Дескриптор защиты	Данные

Max длина таблицы 1500 байтов.

Первые 16 записей – служебные, в них хранится информация, которая описывает саму таблицу MFT (аналог системной области FAT).

Начиная с 17-й записи, идет описание файлов и папок:

• стандартная информация – дата и время создания файла, его размер;

• имя файла – хранится в 2-х вариантах: длинное (до 255 символов) и короткое (8 + 3);

• дескриптор защиты указывает, кто и какие права имеет на данный файл или папку;

• данные – хранятся данные самих файлов. Если файл короткий, то все данные в этом месте. Если файл большого размера, то его часть хранится в поле данной таблицы MFT, а оставшаяся часть хранится в любой другой области, и на эту область дается ссылка.

Файловая система NTFS поддерживает высокий уровень безопасности (на каждый файл можно установить – дескриптор защиты для копирования, на чтение, запись, модификацию и т. д.), причем для разных групп пользователей можно установить различные права.

В ОС Windows NT, Windows 2000 Professional и Windows XP файловая система FAT поддерживается при работе на гибких магнитных дисках. На жестком диске поддерживается две файловые системы - FAT и NTFS.