Организация файловой системы и обслуживание файловой структуры персонального компьютера

Обслуживание файловой структуры включает операции создания файла, создание папок (каталогов), переименование, копирование и перемещение, удаление, перемещение по файловой структуре.

Имя файла м.б. коротким или длинным. Стандартом MS DOS был 8.3 – имя до 8 символов, и расширение, определяющее тип файла – до 3 символов. В ранних операционных системах длина расширения была ограничена тремя символами, в современных операционных системах это ограничение отсутствует. Иногда могут использоваться несколько расширений, следующих друг за другом, например, «.tar.gz».

Основные типы расширений

· exe, com – программные файлы,

· hlp – справочные файлы,

· txt – текстовый файл,

· doc - файл текстового редактора Word,

· xls - файл электронных таблиц Excel,

· bas, pas, c – тексты программ на соответствующем алгоритмическом языке,

· bmp, jpg – графические файлы,

· wav – звуковые файлы,

· avi - видеофайлы и др.

Все современные дисковые операционные системы обеспечивают создание файловой системы, предназначенной для хранения данных на дисках и обеспечения доступа к ним. Жесткий диск представляет собой набор (пакет) дисков, надетых на одну ось и покрытых ферромагнитным слоем. Принцип организации файловой системы табличный. Поверхность жесткого диска рассматривается как трехмерная матрица. Местоположение файла на диске определяется номером рабочей поверхности, номером цилиндра и номером сектора. Под цилиндром понимается совокупность всех дорожек, принадлежащих разным поверхностям и находящихся на равном удалении от оси вращения.

Данные о местоположении файла хранятся в системной области диска, в специальной таблице размещения файлов, которая называется FAT-таблицей (File Allocation Table). Поскольку нарушение FAT-таблицы приводит к невозможности найти данные на диске, к ней предъявляются особые требования по надежности. FAT-таблица существует в двух экземплярах, идентичность которых регулярно контролируется операционной системой.

В файлах могут храниться тексты программ, документы, готовые к выполнению программы и любые другие данные. Файлы разделяются на две категории – текстовые и двоичные. Текстовые файлы предназначены для чтения человеком. Они состоят из строк символов. Каждая строка оканчивается двумя специальными символами «возврат каретки» и «новая строка». Все файлы, отличные от текстовых, называются двоичными.

От файловой системы требуется четкое выполнение следующих действий: Определение физического расположения частей файла; Определение наличия свободного места и выделение его для вновь создаваемых файлов.

Все современные дисковые операционные системы обеспечивают создание файловой системы, предназначенной для хранения данных на дисках и обеспечения доступа к ним. Принцип организации файловой системы — табличный. Поверхность жесткого диска рассматривается как трехмерная матрица, измерениями которой являются номера поверхности, цилиндра и сектора. Под цилиндром понимается совокупность всех дорожек, принадлежащих разным поверхностям и находящихся на равном удалении от оси вращения. Данные о том, в каком месте диска записан тот или иной файл, хранятся в системной области диска. Формат служебных данных определяется конкретной файловой системой. Нарушение целостности служебных сведений приводит к невозможности воспользоваться данными, записанными на диске. Поэтому к системной области предъявляются особые требования по надежности. Целостность, непротиворечивость и надежность этих данных регулярно контролируется средствами операционной системы. Наименьшей физической единицей хранения данных является сектор. Размер сектора равен 512 байт. Теоретически возможна самостоятельная адресация для каждого сектора. Но для дисков большого объема такой подход неэффективен, а для некоторых файловых систем — и просто невозможен. В связи с этим группы секторов объединяются в кластеры. Кластер является наименьшей единицей адресации при обращении к данным. Размер кластера, в отличие от размера сектора, строго не фиксирован. Обычно он зависит от емкости диска. Поскольку используется двоичная система счисления, то размеры кластеров кратны степени двойки. Пользователь может образно представить себе жесткий диск как блокнот в клеточку. Одина клеточка на странице – это один кластер. Файловая система – это содержание блокнота, а файл – слово. Для жестких дисков в ПК в данный момент наиболее распространены две файловые системы: FAT и NTFS. Структура FAT (Таблица размещения файлов) была разработана в 1977 году. Использовалась в качестве основной файловой системы в ОС DOS и Microsoft Windows (до версии Windows ME).

NTFS(Файловая система новой технологии) – стандартная файловая система для семейства ОС Windows

Преимущества: Возможность восстановления. Эта возможность встроена в файловую систему. NTFS и гарантирует сохранность данных за счет того, что используются протокол и некоторые алгоритмы восстановления информации; Сжатие информации. Такие сжатые файлы могут использоваться Windows-приложениями без предварительной распаковки, которая происходит автоматически при чтении из файла. При закрытии и сохранении файл снова упаковывается; Защита файлов и каталогов. Только на томах NTFS возможно задание атрибутов доступа к файлам и папкам; Файловая система поддерживает резервную копию загрузочного сектора – она располагается в конце тома; NTFS поддерживает систему шифрования EFS, обеспечивающую защиту от неавторизованного доступа к содержимому файлов. Недостатки: NTFS-тома недоступны в MS-Dos, W-95 и W-98; Для томов небольшого объема, содержащих много файлов небольшого размера, возможно снижение производительности по сравнению с FAT.