Лекція №4

Тема: Файлова система.

План.

1. Файли й файлова система.

2. Логічна структура файлової системи.

1. Файли й файлова система.

Дані й програми, з якими працюють користувачі комп'ютерної системи, тільки під час роботи з ними з’являються в оперативній пам'яті комп'ютера. Весь інший час вони перебувають на зовнішніх носіях.

Як зовнішні носії, що застосовувалися для постійного зберігання інформації, у різний час використовувалися різні пристрої. Спочатку єдиними носіями інформації були перфострічки й перфокарти. Очевидні недоліки таких носіїв змусили відмовитися від них і перейти до інших типів носіїв, головним чином, що працюють за принципом збереження інформації у вигляді неоднорідної намагніченості магнітного матеріалу. Історично першими в цьому ряді були магнітні стрічки й магнітні барабани, пізніше ввійшли у вживання магнітні диски. У цей час також досить поширені оптичні й магнітооптичні носії інформації.

З моменту початку використання магнітних стрічок і по теперішній час інформація зберігається на зовнішніх носіях у вигляді так званих файлів (fіles).

Файл - це пойменована ділянка пам'яті на зовнішньому носії. Це означає, що в цієї ділянки пам'яті є деяке фіксоване ім'я, конкретний порядок побудови якого визначається правилами, що існують в ОС.

Файл - це ділянка зовнішньої пам'яті, що не має фіксованого розміру. Це означає, що ОС не задає для файлів конкретного розміру, а дозволяє створювати файли, розмір яких відповідає обсягу збереженого блоку інформації. Розмір файлу може змінюватися протягом часу його існування. З міркувань зручності реалізації операційна система, як правило, розділяє зовнішній носій на ділянки відносно малого об’єму й виділяє пам'ять файлу цими ділянками. Так, у дискових накопичувачів така ділянка - один сектор доріжки диска. Внаслідок цього обсяг фізичного простору, займаного файлом, кратний розміру цієї найменшої ділянки. Незважаючи на це, логічний розмір файлу (той розмір, що ОС повідомляє користувачеві й програмам, що працюють із файлом) у точності відповідає розміру збереженого у файлі блоку даних.

Файл зберігає блок інформації, що представляє собою в деякому сенсі єдине ціле. Це означає, що файл містить, як правило, деякий цілісний набір даних, оброблюваних спільно, зазвичай тими самими засобами. Крім того, у вигляді файлів у системі зберігаються програми й елементи самої ОС.

Природно, що технічні принципи підтримки зберігання файлів залежать від типу носія (ясно, що на магнітному диску й на CD-ROM файли повинні зберігатися по-різному, уже хоча б тому, що фізичні принципи читання й запису даних для цих видах носіїв істотно розрізняються). Навіть на носіях того самого типу можна організувати зберігання файлів різним образом.

Комплекс правил, вимог й угод, відповідно до якого зберігаються на носії файли, називається файловою системою. Крім того, термін "файлова система" може використовуватися в сенсі "весь набір даних на носії (носіях), розміщений там відповідно до правил, заданими для ФС такого типу". Крім дискових файлових систем, що забезпечують зберігання даних на магнітних дисках різної конструкції і ємності, існують також інші файлові системи, наприклад, мережні.

Мережна файлова система забезпечує імітацію носія, що містить дані, які фактично зберігаються на фізичних носіях іншого комп'ютера, з'єднаного з першим за допомогою того або іншого комунікаційного устаткування. Будемо обговорювати тільки дискові файлові системи.

Будь-яка файлова система має дві сторони, або два рівні організації.

Перший рівень, який можна назвати "логічним", або "зовнішнім", визначає логіку роботи файлової системи "ззовні", з погляду користувачів і прикладних програм. Він задає способи звертання до файлів, правила іменування файлів, набір і способи завдання їхніх атрибутів, принципи групування файлів.

Другий рівень, який можна назвати як "фізичний" або "внутрішній" задає технічні особливості зберігання файлів на носіях й алгоритми виконання операцій з файлами, які можуть бути викликані програмами.

Дискових файлових систем існує досить багато - тільки найпоширеніших налічується кілька десятків. Практично кожна операційна система використовує для зберігання файлів на магнітних дисках свою власну файлову систему (або власний різновид однієї з розповсюджених ФС). Так, MS-DOS підтримує файлову систему FAT, Wіndows 95/98 - VFAT (це та ж FAT, тільки доповнена для забезпечення зберігання довгих імен файлів і каталогів), Wіndows NT - NTFS, OS/2 - HPFS, Lіnux - ext2fs, ext3fs), практично кожна реалізація ОС UNІХ підтримує свій власний тип ФС. При цьому більшість систем, крім своєї "рідної" файлової системи, підтримують ще декілька (а то й кілька десятків) "чужих". Існують також файлові системи, підтримувані всіма (у всякому разі, більшістю) ОС. Це, наприклад, ІSO9660 - файлова система стандартних CD- ROM дисків. Всі ОС, що працюють на платформі ІBM PC (Іntel x86), підтримують файлову систему FAT16.

Як це не дивно, при такому різноманітті файлових систем реальні відмінності між ними не дуже великі, найчастіше розходження лише в дрібних деталях.