2.2. Технологии доступа к данным.

2.2.1. Файловые системы

До появления концепции файловых систем каждый разработчик прикладного ПО самостоятельно определял расположение каждой порции данных на носителе и планировал обмен между оперативной и внешней памятью. Файл — это именованная область внешней памяти, которую можно записывать и из которой можно считывать данные, правила именования данных. Способ доступа к данным, хранящихся в файле и структура этих данных зависят от конкретной системы управления файлами и возможно от типа файла. Система управления файлами берет на себя отображения имён файлов, соответственно адреса у внешней памяти и обеспечение доступа к данным.

Первая получившая широкое распространение была разработана фирмой IBM. В этой системе поддерживались как чисто последовательные так и индекс-последовательные файлы, а реализация во многом опиралась на возможности появившихся к тому времени контроллеров управления дисковыми устройствами.

2.2.1.1. Структуры файла

Жёсткие магнитные диски представляют собой пакеты магнитных пластинок — платтеров, между которыми на одном рычаге двигается пакет магнитных головок. Шаг движения пакета головок является дискретным, а каждое положение пакету головок соответствует цилиндр магнитного диска. При разметке магнитного диска каждая дорожка размечается на одно и тоже количество блоков таким образом, что в каждый блок можно записать по максимуму одно и тоже число памяти. Таким образом для выполнения обмена с магнитным диском на уровне аппаратуры нужно указать номер цилиндра, номер поверхности, номер блока на дорожке и число байт, которое нужно прочитать или записать от начала этого блока.

Обмен с магнитными дисками порциями меньше блока не используется поскольку:

1. Наибольшее время при обмене занимает не чтение, запись данных, а механический подвод головок к нужному цилиндру;

2. Обмен меньшими блоками усложнил бы распределение оперативной памяти.

Размер логических блоков файла совпадает или кратен размеру физического блока диска, и обычно выбирается равным размеру страницы виртуальной памяти, поддерживаемой аппаратурой компьютера и ОС. Логические блоки обычно называют кластерами.

2.2.1.1.Идентификация файла.

Все современные файловые системы поддерживают многоуровневое именование файлов засчёт поддержания во внешней памяти, то есть на носителе, дополнительных файлов со специальной структурой — каталогов. Каждый каталог содержит имена каталогов и файлов, размещаемых в нем. Таким образом полное имя файла состоит из списка имён каталогов плюс имя файла в каталоге, непосредственно указывающим на этот файл. Разница между способами именования файлов в разных файловых системах состоит в том с чего начинается эта цепочка имен.

Базовые варианты:

1. Изолированные файловые системы. Каждое дерево файлов располагается целиком на одном логическом диске, представляющем собой физический дисковый пакет или раздел физического дискового пакета. Полное имя файлы начинается с имени диска. Такой способ был использован в файловых системах DEC — Digital Equipment Corp — и Microsoft;

2. Централизованная файловая система … дописать.

Полное имя файла начинается с имени корневого каталога. Централизованные файловые системы удобнее изолированных поскольку принимают на себя больше рутинной работы(оповещение администратора о подключении носителей, автоматизация резервного копирования, автоматизация размещения файлов на физических носителях, автоматизация управления пространством носителя), однако перемещение файлов на другую вычислительную системы требует специальных утилит сборки. Компромиссное решение применено в файловых системах UNIX. На базовом уровне в них поддерживаются изолированные архивы файлов, один из этих архивом объявляется в корневой файловой системе.

Можно смонтировать коневую ФС и ряд изолированных ФС в одну общую файловую систему, для этого в корневой файловой системе создаются пустые каталоги, команда ОС UNIX mount позволяет подключить к одному из этих пустых каталогов корневой каталог указанного архива файла. После монтирования общей ФС именования файлов производятся в соответствии с правилами именования централизованных файловых систем.