Организация и обслуживание файловой системы

Все современные ОС обеспечивают создание файловой системы. Файловая система предназначена для хранения данных на магнитных и оптических носителях и обеспечения доступа к ним. Это часть операционной системы, назначение которой состоит в том, чтобы организовать эффективную работу с данными, хранящимися во внешней памяти, и обесечить пользователю удобный интерфейс при работе с ним.

Основные функции файловой системы:

ü идентификация файлов

ü распределение внешней памяти между файлами

ü обеспечение надежности и отказоустойчивости

ü обеспечение защиты от несанкционированного доступа

ü обеспечение совместно доступа к файлам таким образом, чтобы пользователю не приходилось прилагать специальных усилий по обеспечению синхронизации доступа

ü обеспечение высокой производительности

Файл- это именованная последовательность байтов (область памяти) произвольной длины.

Файл может иметь нулевую длину.

Принцип организации файловой системы – табличный. Поверхность жесткого диска рассматривается как трехмерная матрица, измерениями которой являются номера поверхности, цилиндра и сектора (соосные диски ….). Под цилиндром понимается совокупность всех дорожек, принадлежащим разным поверхностям и находящимся на равном удалении от оси вращения.

Данные о том, в каком месте диска записан тот или иной файл хранятся в системной области диска в специальных таблицах размещения файлов (FAT-таблицах file allocation table). (Симонович)

Наименьшей физической единицей хранения данных является сектор – 512 байт. Так как размер FAT-таблицы ограничен, то для больших дисков (превыш. 32 Мб) обеспечить адресацию к каждому отдельному сектору не представляется возможным. В связи с этим группы секторов объединяются в кластеры. Кластер –наименьшая единица адресации к данным. Его размер не фиксирован и зависит от емкости диска.

Обслуживание файловой системы включает следующие действия:

· создание файлов и присвоение им имен;

· создание каталогов (папок) и присвоение имен;

· переименование файлов и каталогов (папок);

· копирование и перемещение файлов между дисками компьютера и между каталогами (папками) одного диска;

· удаление файлов и каталогов (папок);

· навигация по файловой структуре с целью доступа к заданному файлу, каталогу (папке);

· управление атрибутами файлов.

Создание файлов и присвоение им имен

Поскольку файл может иметь нулевую длину, то фактически создание файла означает присвоение имени, регистрация в файловой системе.

По способам именования файлов различают “короткое” и “длинное” имя.

Короткие имена

До появления ОС Windows95 принято было соглашение, согласно которому имя файла состоит из двух частей: собственно имени и расширения имени, разделяемых точкой. Имя файла не должно превышать 8 символов, а его расширение – 3 символов. Имя от расширения отделяется точкой. Имя и расширение должны включать только буквы латинского алфавита и цифры. Такой принцип именования файлов используется в MS-DOS.

Данное соглашение не является стандартом, и в ряде случае случаются отклонения. Например, некоторые версии MS-DOS допускают символы русского алфавита.

Недостаток коротких имен является их низкая информативность. Трудно несколькими символами выразить характеристику файла.

Длинные имена

В Windows95 было введено понятие “длинного” имени. Такое имя может содержать до 256 символов.(но!!! полное имя со всем путем не более 260) Длинное имя может включать любые символы, за исключением девяти специальных: \ / : * ? ” < > | . В имени допускаются пробелы и несколько точек.

Наряду с длинным именем операционные системы Windows 95 и Windows98 создают также и короткое имя файла – необходимое для возможности работы с данным файлом на рабочих местах с устаревшими операционными системами. (тильда)

Создание каталогов (папок)

Каталоги (папки) – важные элементы иерархической структуры, необходимые для обеспечения удобного доступа к файлам, если файлов на носителе слишком много. Файлы объединяются в каталоги по любому общему признаку, заданному их создателем (по типу, по времени создания, по имени владельца и др.). Каталоги низких уровней вкладываются в каталоги более высоких уровней и являются для них вложенными. Верхним уровнем вложенности иерархической структуры является корневой каталог диска.

В иерархической структуре данных адрес объекта задается маршрутом (путем доступа), ведущим от вершины структуры к объекту. При записи пути доступа к файлу, проходящего через систему вложенных каталогов, все промежуточные каталоги разделяются между собой определенным символом. Во многих операционных система в качестве такого символа используются “\” (обратная черта), например:

c:\Winnt\Profiles\User\Орфей1.doc

Копирование и перемещение файлов

Удаление файлов и каталогов

Навигация по файловой системе

Удобство навигации, т.е перехода от файла к файлу или от папки к папке часто воспринимают как удобство работы с операционной системой. В операционной системах, имеющих терминальный интерфейс, навигация осуществляется путем ввода команд перехода с диска на диск или из каталога (папки) в каталог (папку). Из-за неудобства такой навигации, широкое применение нашли специальные программы, называемые файловыми оболочками. Наиболее известной файловой оболочкой для MS-DOS является Norton Commander.

В операционной системе Windows95/NT навигация по файловой системе осуществляется с помощью программы Explorer (Проводник).

Управление атрибутами файлов

Кроме имени и расширения файла операционная система хранит для каждого файла дату его создания (изменения) и несколько флаговых величин, называемых атрибутами файла. Атрибуты – это дополнительные параметры, определяющие свойства файлов. Операционная система позволяет их контролировать и изменять; состояние атрибутов учитывается при проведении автоматических операций с файлами.

Существует четыре основных атрибута:

· Только для чтения (Read Only)

· Скрытый (Hidden)

· Системный (System)

· Архивный (Archive)

Атрибут “Только для чтения” ограничивает возможности работы с файлом. Его установка означает, что файл не предназначен для внесения изменений.

Атрибут “Скрытый” указывает, что данный файл не следует отображать на экране при проведении файловых операций. Это мера защиты против случайного повреждения файла.

Атрибут “Системный” используется для файлов, связанными с функционированием операционной системы. Его отличительная особенность в том, что средствами операционной системы его изменить нельзя. Как правило, большинство файлов, имеющих установленный атрибут “Системный”, имеют также установленный атрибут “Скрытый”.

Атрибут “Архивный” в прошлом использовался для работы программ резервного копирования. Современные программы резервного копирования используют другие средства и данный атрибут во внимание не принимается, а его изменение вручную средствами операционной системы не имеет практического значения.