Директории. Логическая структура файлового архива

Количество файловна компьютере может быть большим. Отдельные системы хранят тысячифайлов, занимающие сотни гигабайтов дискового пространства. Эффективное управление этими данными подразумевает наличие в них четкой логической структуры. Все современные файловые системы поддерживают многоуровневое именованиефайловза счет наличия вовнешней памятидополнительныхфайловсо специальной структурой -каталогов(илидиректорий).

Каждый каталогсодержит списоккаталогови/илифайлов, содержащихся в данномкаталоге.Каталогиимеют один и тот же внутренний формат, где каждомуфайлусоответствует одна запись вфайледиректории(см., например,рис.11.3).

Число директорийзависит от системы. В ранних ОС имелась только одна корневаядиректория, затем появилисьдиректориидля пользователей (по однойдиректориина пользователя). В современных ОС используется произвольная структура деревадиректорий.

Рис. 11.3.Директории

Таким образом, файлына диске образуют иерархическую древовидную структуру (см.рис. 11.4).

Рис. 11.4.Древовидная структура файловой системы

Существует несколько эквивалентных способов изображения дерева. Структура перевернутого дерева, приведенного на рис. 11.4, наиболее распространена. Верхнюю вершину называют корнем. Если элемент дерева не может иметь потомков, он называется терминальной вершиной или листом (в данном случае являетсяфайлом). Нелистовые вершины - справочники иликаталогисодержат списки листовых и нелистовых вершин. Путь от корня кфайлуоднозначноопределяетфайл.

Подобные древовидные структуры являются графами, не имеющими циклов. Можно считать, что ребра графа направлены вниз, а корень - вершина, не имеющая входящих ребер. Как мы увидим в следующей лекции, связывание файлов, которое практикуется в ряде операционных систем, приводит к образованию циклов в графе.

Внутри одного каталогаимена листовыхфайловуникальны. Именафайлов, находящихся в разныхкаталогах, могут совпадать. Для того чтобы однозначно определитьфайлпо его имени (избежать коллизии имен), принято именоватьфайлтак называемымабсолютным или полным именем (pathname), состоящим из списка имен вложенныхкаталогов, по которому можно найти путь от корня кфайлуплюс имяфайлавкаталоге, непосредственно содержащем данныйфайл. То есть полное имя включает цепочку имен - путь кфайлу, например/usr/games/doom. Такие имена уникальны. Компоненты пути разделяют различными символами: "/" (слэш) в Unix или обратными слэшем в MS-DOS (в Multics - ">"). Таким образом, использование древовидныхкаталоговминимизирует сложность назначения уникальных имен.

Указывать полное имя не всегда удобно, поэтому применяют другой способ задания имени - относительныйпуть кфайлу. Он использует концепцию рабочей или текущейдиректории, которая обычно входит в состав атрибутов процесса, работающего с даннымфайлом. Тогда нафайлыв такойдиректорииможно ссылаться только по имени, при этом поискфайлабудет осуществляться в рабочемкаталоге. Это удобнее, но, по существу, то же самое, что и абсолютная форма.

Для получения доступа к файлуи локализации его блоков система должна выполнить навигацию покаталогам. Рассмотрим для примера путь/usr/linux/progr.c. Алгоритм одинаков для всех иерархических систем. Сначала в фиксированном месте на диске находится корневаядиректория. Затем находится компонент путиusr, т. е. в корневойдиректорииищетсяфайл/usr. Исследуя этотфайл, система понимает, что данныйфайлявляетсякаталогом, и блоки его данных рассматривает как списокфайлови ищет следующий компонентlinuxв нем. Из строки дляlinuxнаходитсяфайл, соответствующий компонентуusr/linux/. Затем находится компонентprogr.c, который открывается, заносится в таблицу открытыхфайлови сохраняется в ней до закрытияфайла.

Отклонение от типовой обработки компонентов pathnameможет возникнуть в том случае, когда этот компонент является не обычнымкаталогомс соответствующим ему индексным узлом и спискомфайлов, а служит точкой связывания (принято говорить "точкой монтирования") двух файловых архивов. Этот случай рассмотрен в следующей лекции.

Многие прикладные программы работают с файлами, находящимися в текущейдиректории, не указывая явным образом ее имени. Это дает пользователю возможность произвольным образом именоватькаталоги, содержащие различные программные пакеты. Для реализации этой возможности в большинстве ОС, поддерживающих иерархическую структурудиректорий, используется обозначение "." - для текущейдиректориии ".." - для родительской.