3. 5.3. Файловые системы

Компьютерная информация содержится в единицах хранения, называемых файлами. Файл представляет собой совокупность данных, которыми можно управ­лять одной командой, например командой просмотра, копирования, удаления или перемещения. Каждый файл должен иметь имя, уникальное в том месте, где он расположен. Во многих ОС для определения типа файла и приложения, с помощью которого его можно обрабатывать, используется расширение файла, которое представляет собой суффикс из нескольких символов, следующих после точки. На­пример, расширение .ехе в конце файла чаще всего обозначает выполняемый файл (т.е. файл, содержащий программу). Расширение .gif обозначает графический файл, a .htm (или .html) — файл, созданный на языке HTML (HyperText Markup Language). Тип файла соответствует программе или программам, предназначенным для обработки файлов этого типа.

Файлы, хранящиеся на жестком диске компьютера, должны быть организованы таким образом, чтобы при необходимости они могли быть найдены операционной системой или приложением. Способ размещения и поиска файлов называется файловой системой. В разных операционных системах используются различные файловые системы. Не­которые операционные системы поддерживают несколько файловых систем. Файловая система определяет соглашения об именовании файлов и формат зада­ния пути, или маршрута местоположения файла.

Соглашения об именовании файлов, зависят от файловой системы и включают ряд ограничений.

• Максимально допустимое количество символов в имени файла.

• Максимальная длина расширения, или суффикса файла.

• Допустимость пробелов между словами в имени файла.

• Зависимость имени файла от регистра символов.

• Набор символов, которые можно использовать в имени файла.

• Формат задания пути.

Существует два вида пути: Полный путь. Содержит полную последовательность имен каталогов от корне­вого раздела до имени файла. Например, c:\mydirectory\subdirectoryl\ myfile.ext. Относительный путь. Содержит последовательность имен каталогов, начиная с теку­щего каталога операционной системы. Например, если текущим является каталог mydirectory, то относительный маршрут записывается как subdirectoryl\ myfile.ext.

В операционных системах Microsoft (MS DOS и Windows) и в OS/2 используется формат задания пути, показанный в предыдущем примере. Символы обратной косой черты (слэша) разделяют уровни структуры каталогов, или дерева каталогов. В операционной системе UNIX для этого используется прямая косая черта, например, /mydirectory/subdirectory/myfile.

Примечание. В операционных системах Microsoft буква логического диска входит в состав пути, а в UNIX - нет.

В большинстве популярных операционных систем в файловой системе использует­ся древовидная структура каталогов. В этой структуре корень дерева, расположенный в его вершине, представляет собой каталог верхнего уровня, в котором расположены все остальные файлы и каталоги. Такую структуру называют обращенным деревом. Древовидная структура каталогов используется в операционных системах MS DOS, Windows (все версии), Macintosh, OS/2, UNIX и Linux.

В операционных системах Windows и Macintosh каталоги называют папками (folders). Такое название помогает пользователям лучше усвоить структуру файловой системы благодаря аналогии с папками, используемыми в офисах для хранения доку­ментов. В продолжение этой аналогии файлы тоже часто называют документами. Каталоги могут содержать подкаталоги, которые, в свою очередь, тоже могут содержать подкаталоги и т.д. Имена каталогов и файлов должны быть уникальными в пределах ката­лога, в котором они расположены. За пределами каталога уникальность имен не обяза­тельна.

Распространенные файловые системы

Наиболее распространенные файловые системы, исполь­зуемые в современных операционных системах:

• FAT (File Allocation Table);

• NTFS (NT File System);

• HPFS (High Performance File System);

• Macintosh HFS (Hierarchical File System);

• NFS (Network File System).

FAT. Существует несколько вариантов файловой системы FAT, включая FAT12, FAT16, FAT32 и VFAT. Название этих файловых систем обусловлено тем, что в них используется таблица размещения файлов (File Allocation Table), хранящаяся на жест­ком диске. В ней содержится информация о местах хранения файлов. Каждый файл хранится в виде отдельных кластеров — единиц хранения на диске. Кластер может содержать данные только одного файла, однако один файл может быть разбит на про­извольное количество кластеров.

В настоящее время файловая система FAT 12 не используется. В системе FAT 16 (еще используется для форматирования дискет) нельзя форматировать большие диски, так как дисковое пространство в ней используется неэффективно, потому, что при больших разделах диска увеличиваются также размеры кластеров. Количество кластеров здесь 2¹⁶=65536. Например, если раздел диска имеет объем 512 Мбайт, то размер кластеров (т.е. базовых единиц хранения) равен 8 Кбайт. Это значит, что, даже если объем файла равен 1 Кбайт, на диске он все равно займет 8 Кбайт, потому что в кластере могут храниться данные только одного файла. При этом 7 Кбайт дискового пространства окажутся утраченными. Для преодоления этого недостатка была разработана система FAT32. В этой 28-разрядной файловой системе используются кластеры меньшего размера при большем объеме дисков. В ней под­держивается разбивка дисков на разделы с размером вплоть до 2 Тбайт. В FAT32 могут использоваться имена файлов длиной до 255 символов. Это позволяет создавать более осмысленные имена файлов, которые впоследствии будет легче узнать.