Файловая система

Организация файловой системы

. Все современные дисковые операционные системы обеспечивают создание файловой системы, предназначенной для хранения данных на дисках и обеспечения доступа к ним. Принцип организации файловой системы зависит от операционной системы. Наиболее распространенный тип — табличный.

имя файла

Логическое имя дисковода гибкого диска – А:

Логическое имя винчестера – С:. Если жесткий диск разбит на несколько логических разделов, то каждый из них именуется буквами английского алфавита: С:, D:, E:, F: и т.д.

Логическое имя дисковода лазерного диска – последняя буква из списка логических имен дисков данного компьютера.

Файл — это именованная последовательность байтов произвольной длины.

Каждый файл на диске имеет обозначение, которое состоит из 2 частей: имени и расширения, которые разделены точкой Длина имен ограничивается схемой 255.0/0.255 (не более 255 символов суммарно на имя файла и расширение имени). В имени файла допускается использовать символы латиницы и кириллицы, цифры и спецсимволы клавиатуры за исключением следующих символов: * : " ? < > \ / | .. Расширение является не обязательным и используется в основном для описания содержимого файла. файлы с расширением: .txt, .doc, .rtf – текстовые; .bmp, wmf, .ico – графические и .com, .exe, .bat – исполняемые программы.

.ВАК — копия ранее созданного файла;

.$$$ — временный файл, автоматически созданный какой-либо программой самостоятельно.

Кроме имени, файл обладает рядом характеристик:— атрибуты файла;

- дата создания файла;

— время создания и редактирования файла;

- длина (объем) файла.

Атрибуты файла указывают на характер его использования и возможность доступа к

нему:

• Read-Only — файл, использующийся только для чтения; чаще всего он не может

быть уничтожен или отредактирован, но допустимо создание копии и операций

над ней;

• Archive — архивный, создается при изменении файла и хранится в архиве

файловой системы;

• Hidden — скрытый файл;

• System — системный.

Если файлу не присвоен ни один из перечисленных атрибутов, то он называется

обычным.

Дата создания и время создания фиксируются в момент создания и изменения файла по

показаниям системных часов ПК.

Длина (объем) файла определяется в байтах и изменяется в случае его редактирования.

Шаблоны имени файла.

Для поиска файлов полезно использовать шаблоны имен. Шаблон имени состоит также как и имя файла из 2-х частей, разделенных точкой. При задании шаблона используются символы-джокеры (метасимволы) * и ?. Причем:

* – заменяет произвольное количество любых;

? – заменяет один произвольный символ.

Например:

*.doc – шаблон для файлов с расширением .doc;

t*.xls – шаблон для файлов, имя которых начинается на букву t, а расширение .xls;

Все файлы на дисках располагаются в каталогах или папках.

Папка (каталог, директория) – специальный файл, содержащий информацию об обычных файлах, сгруппированных в некоторый единый список по тому или иному признаку либо самим пользователем (например, служебные записки, исходящие письма, методические разработки, любимые игровые программы и т.д.), либо разработчиками ПО (набор файлов, составляющих единый программный пакет). Такое объединение файлов выполняется, как правило, с целью облегчения поиска информации на компьютере, а также для удобства групповой (одновременной) обработки обычных файлов и папок. В папке (каталоге, директории) кроме перечня входящих в него файлов содержится также системная информация относительно характеристик (атрибутов) этих файлов.

На каждом носителе информации существует главный или корневой каталог, в котором располагаются все остальные каталоги, называемые подкаталогами и некоторые файлы. Таким образом, создается иерархическая структура. Каталог, с которым в настоящий момент работает пользователь называется текущим. Внутри папки (каталога, директории) могут находиться как обычные файлы, так и вложенные в нее папки-потомки, которые в свою очередь могут содержать папки следующего уровня вложенности. Таким способом реализуется иерархическая система вложенных друг в друга папок и файлов.

Для организации доступа к файлу во многих ОС используется один и тот же метод, состоящий в формировании символьной строки – пути доступа, в которой содержится информация о местоположении файла на ВЗУ (например, С:\Program Files\Microsoft Office\Office\Samples\Products.doc). Количество файлов или папок в корневом и не корневом каталогах – не ограничено! Суммарное количество символов в пути доступа к файлу – не более 260.

Файлы и каталоги являются самыми важными объектами файловой системы. Она необходима для того, чтобы ОС имела возможность работать с данными на жестком диске.

Понятие цилиндра

Во-первых, диск представляется как набор поверхностей. У гибких дисков их всего две (верхняя и нижняя), но жесткие диски — это на самом деле «этажерки», состо­ящие из нескольких пластин, поэтому количество поверхностей у них больше.

Во-вторых, каждая поверхность диска разделяется на кольцевые дорожки, а каждая дорожка — на секторы. Размеры секторов фиксированы и равны 512 байт.

Чтобы найти на диске тот или иной файл, надо знать, где он расположен, то есть, нужен его адрес. Проще всего было бы записать адрес файла в виде номера поверх­ности, номера дорожки и номера сектора, но на самом деле это выполняется не совсем так. Дело в том, что у каждой поверхности есть своя головка для чтения/ записи, и эти головки перемещаются не порознь, а одновременно. То есть, если, например, пятая головка подводится к тридцатой дорожке, то и все головки подво­дятся к своим тридцатым дорожкам. Поэтому вместо понятия дорожки используют понятие цилиндра. Цилиндр — это совокупность всех дорожек, имеющих одинако­вые номера, то есть равноудаленных от оси вращения. Поэтому реально местопо­ложение файла на жестком диске определяется номером цилиндра, номером поверх­ности и номером сектора.

Понятие кластера. Сектор — это наименьшая единица хранения данных, но для адресации она используется далеко не во всех файловых системах. Для этого она слишком мала. Такие операционные системы, как MS-DOS, Windows, OS/2, используют для адресации более крупную единицу хранения, называемую клас­тером. Кластер — это группа соседних секторов. Размер кластера зависит от раз­мера жесткого диска. Чем больше диск, тем большим назначается размер кластера. Типовые значения: 8,16,32 или 64 сектора.

Данные о том, в каком кластере диска начинается тот или иной файл, хранятся в системной области диска в специальных таблицах размещения файлов (FAT-таблицах). Поскольку нарушение FAT-таблицы приводит к невозможности воспользоваться данными, записанными на диске, к ней предъявляются особые требования надежности, и она существует в двух экземплярах, идентичность которых регулярно контролиру­ется средствами операционной системы.

В настоящее время операционные системы Windows 98, Windows 2000 и Windows Millenium обеспечивают более совершенную файловую систему — FAT32 с 32-раз­рядными полями в таблице размещения файлов. Это позволяет работать с любыми современными жесткими дисками.

Файлы и каталоги являются самыми важными объектами файловой системы. Она необходима для того, чтобы ОС имела возможность работать с данными на жестком диске.

Файловая система - это методы и структуры данных, которые используются ОС для хранения файлов на диске или его разделе.

Существует множество файловых систем, которые используют различные операционные системы. Основными из них являются файловые системы FAT32 и NTFS, с которыми работают операционные системы класса Windows.

FAT32 (File Allocation Table) разработана компанией Microsoft в конце 1996 года и первой ОС, которая ее поддерживала, была Windows 95 OSR2. В отличие от используемой ранее FAT16 в данной файловой системе использовалась 32-битовая таблица размещения файлов, что позволило уменьшить размер кластера (кластер - минимальная единица данных, которая используется при работе с винчестером посредством ОС) и добиться больших по объему разделов, а также содержать в них большое количество файлов(свыше 65 тыс. файлов).

Основой FAT32 являются: загрузочная запись(Boot Record) - область хранения информации, необходимой для загрузки ОС(размер раздела, количество свободного места, размер кластера и т.д.) таблица размещения файлов(FAT - File Allocation Table) - область диска, в которой содержится информация о расположении файлов на разделах диска. корневой каталог(Root Directory)- главный каталог на логическом диске, в котором содержится информация о его файлах и папках.

В апреле 1987 года Microsoft и IBM начали совместную разработку новой ОС OS/2. Под эту систему специально была разработана файловая система, призванная обеспечить стабильную и быструю работу с диском и облегчить труд администраторов. Но затем между фирмами возникли разногласия, в результате чего свет увидели OS/2 с файловой системой HPFS от IBM и Windows NT с файловой системой NTFS (New Technology File System) от Microsoft.

Основой NTFS является главная таблица файлов (Master File Table, MFT). MFT резервирует под себя примерно 12% раздела. Если места на диске становится мало, MFT сокращается в 2 раза, после появления вновь восстанавливается и т.д. Файлы здесь состоят из двух частей: обязательной записи о них в MFT и опциональных параметров (свойств), называемых потоками.