14. Файловые системы. Основные функции. Логическая структура файлового архива.

Система управления файлами берет на себя распределение внешней памяти, отображение имен файлов в адреса внешней памяти и обеспечение доступа к данным.

Файловая система (ФС) - это часть операционной системы, назначение которой состоит в том, чтобы организовать эффективную работу с данными, хранящимися во внешней памяти, и обеспечить пользователю удобный интерфейс при работе с такими данными. ФС позволяет оперировать не нулями и единицами, а более удобными и понятными объектами — файлами. Вся информация о файлах хранится в особой области раздела — таблице файлов. Раздел — это определенная область диска, созданная во время операции разметки диска. Каждый раздел содержит один (редко — несколько) отформатированный том. Том — область раздела со своей файловой системой, своей таблицей файлов и областью данных. Один или несколько разделов составляют диск.Типы файлов: Основные типы файлов: регулярные (обычные) файлы и директории (справочники, каталоги).

Основные функции файловой системы

1. Идентификация файлов. Связывание имени файла с выделенным ему пространством внешней памяти.

2. Распределение внешней памяти между файлами.

3. Обеспечение надежности и отказоустойчивости.

4. Обеспечение защиты от несанкционированного доступа.

5. Обеспечение совместного доступа к файлам, так чтобы пользователю не приходилось прилагать специальных усилий по обеспечению синхронизации доступа.

6. Обеспечение высокой производительности.

Количество файлов на компьютере может быть большим. Отдельные системы хранят тысячи файлов, занимающие сотни гигабайтом диска. Эффективное управление этими данными подразумевает наличие в них четкой логической структуры. Все современные файловые системы поддерживают многоуровневое именование файлов за счет поддержания во внешней памяти дополнительных файлов со специальной структурой – каталогов (или директорий). Каждый каталог содержит список каталогов и/или файлов, содержащихся в данном каталоге. Когда система открывает файл, она ищет имя файла в директории. Директории - системные файлы, поддерживающие структуру файловой системы. В каталоге содержится перечень входящих в него файлов и устанавливается соответствие между файлами и их характеристиками (атрибутами). Затем извлекаются атрибуты и адреса блоков файла на диске или непосредственно из записи в директории или из структуры, на которую запись в директории указывает. Эта информация помещается в системную таблицу в главной памяти. Число директорий зависит от системы.

Таким образом, файлы на диске образуют иерархическую древовидную структуру.

15. Файлы: имена, типы, атрибуты, операции над файлами.

Файл – это поименованная область памяти на компьютерном носителе. Другими словами, файлом называется набор данных на компьютерном носителе (жёсткий диск, CD и DVD диск, флешка и т.п.), у которого есть свое имя (имя файла).

Расширение имени файла указывает на тип файла. (PRIMER.doc – типом файла является документ Word, PRIMER.avi – типом файла является видеофайл, PRIMER.wav – типом файла является аудиофайл).

Имена-Все эти файлы имеют разные имена (за счет разных расширений имени файла) и могут храниться в одном и том же месте, т.е. в одном каталоге. Если проводить аналогию с именами людей, то имя файла совпадает с именем человека, а расширение имени файла – с фамилией человека. Соответственно, PRIMER.doc и PRIMER.bmp по этой аналогии то же самое, что Иван Петров и Иван Сидоров. Расширение имени файла – это часть имени файла, которая начинается с точки, после которой стоят несколько символов. Распространены расширения, состоящие из трех букв – .doc, .txt, .bmp, .gif и.т.д. Регистр не имеет значения, поэтому .doc и .DOC – это одно и то же расширение документа. Расширение хоть и не обязательно, но все-таки желательно, т.к. оно указывает Windows на тип файла.

Есть зарезервированные (служебные) имена, которые нельзя использовать в качестве имен файлов, так как они являются именами устройств: PRN – принтер, NUL – «пустое» устройство.

В различных файловых системах ограничения на имя файла сильно различаются:

В FAT16 и FAT12 размер имени файла ограничен 8 символами (плюс 1 (точка) плюс 3 символа расширения).

В VFAT ограничение 255 байт.

В FAT32, HPFS имя файла ограниченно 255 символами

В NTFS имя ограничено в некоторых ОС 255 символами Unicode, по спецификации 32768 символов

В ext2/ext3 ограничение 255 байт

Помимо ограничений файловой системы, интерфейсы операционной системы дополнительно ограничивают набор символов, который допустим при работе с файлами. Для Microsoft Windows в имени файла разрешены заглавные и строчные буквы, цифры, некоторые знаки препинания, пробел. Запрещены символы > < | ? * / \ : ".

Для файла могут быть определены следующие временные метки:

Время создания

Время модификации

Время последнего доступа.

Атрибуты. В некоторых файловых системах, таких как NTFS, предусмотрены атрибуты (обычно это бинарное значение «да»/«нет», кодируемое одним битом).

Во многих современных операционных системах атрибуты практически не влияют на возможность доступа к файлам, для этого в некоторых операционных и файловых системах существуют права доступа.

Операции с файлом.Условно можно выделить два типа операций с файлом — связанные с его открытием, и выполняющиеся без его открытия. Операции первого типа обычно служат для чтения/записи информации или подготовки к записи/чтению. Операции второго типа выполняются с файлом как с «объектом» файловой системы, в котором файл является мельчайшей единицей структурирования. Операции, не связанные с открытием файла. Операции, не требующие открытия файла оперируют с его «внешними» признаками — размером, именем, положением в дереве каталогов. При таких операциях невозможно получить доступ к содержимому файла.

Список операций с файлами:

Открытие для изменения файла

Удаление файла

Переименование файла

Копирование файла

Перенос файла на другую файловую систему/носитель информации

Создание симлинка или хардлинка

Получение или изменение атрибутов файла.

Типы файлов. В различных операционных и/или файловых системах могут быть реализованы различные типы файлов; кроме того, реализация различных типов может различаться.

«Обыкновенный файл» — файл, позволяющий операции чтения, записи, перемещения внутри файла

Каталог (англ. directory — алфавитный справочник) или директория — файл, содержащий записи о входящих в него файлах. Каталоги могут содержать записи о других каталогах, образуя древовидную структуру.

Жёсткая ссылка (англ. hardlink, часто используется калька «хардлинк») — в общем случае, одна и та же область информации может иметь несколько имён. Такие имена называют жёсткими ссылками (хардлинками). После создания хардлинка сказать где «настоящий» файл, а где хардлинк невозможно, так как имена равноправны. Сама область данных существует до тех пор, пока существует хотя бы одно из имён. Хардлинки возможны только на одном физическом носителе.

Символьная ссылка (симлинк, софтлинк) — файл, содержащий в себе ссылку на другой файл или директорию. Может ссылаться на любой элемент файловой системы, в том числе, и расположенный на другом физическом носителе.