Файловая система. Логическая организация. Цели и задачи.

Файловая система – это часть ОС, включающая:

–Совокупность всех файлов во внешней памяти

–Наборы структур данных для управления файлами (каталоги, дескрипторы, таблицы распределения свободного и занятого пространства на диске)

–Комплекс программных средств, реализующих различные операции над файлами.

Одна из основных задач ОС –предоставление удобств пользователю при работе с данными, хранящимися во

внешней памяти

• ОС подменяет физическую структуру хранящихся данных некоторой удобнойдля пользователя логической моделью.

Логическая модель ФС материализуется в виде дерева каталогов, в символьных составных именах файлов, в командах, предназначенных для работы с файлами.

Базовый элемент этой модели - файл, который так же, как и ФС в целом, может характеризоваться как

логической, так и физической структурой

• Файл – это именованная область внешней памяти, в которую можно записывать и из которой можно

считывать данные

• Файлы хранятся в памяти, как правило, не зависящей от энергопитания

Основные цели использования файлов:

– Долговременное и надежное хранение информации (достигается за счет использования ЗУ, не зависящих от питания, определяется средствами защиты доступа к файлам и общей организацией программного кода ОС)

– Совместное использование информации (Файлы обеспечивают естественный и легкий способ разделения информации между программами и их пользователями за счет наличия понятного символьного имении постоянства хранимой информации и расположения файла)

 Основные функции ФС нацелены на решение следующих задач:

– именование файлов;

– программный интерфейс для прикладных программ;

– отображение логической модели ФС на физическую организацию хранилища данных;

– устойчивость ФС к сбоям электропитания, ошибкам программных и аппаратных средств;

– организацию совместного доступа к файлу нескольких процессов;

– защиту файлов одного пользователя от несанкционированного доступа другого и т.д.

 

Типы файлов. Иерархическая структура ФС.

ФС поддерживают несколько функционально различных типов файлов:

· Обычные

Обычные файлы, или просто файлы, содержат информацию произвольногохарактера, которую заносит в них пользователь, или которая образуется в результате работы системных и пользовательских программ

· Каталоги

Каталоги – это особый тип файлов, которые содержат системную справочную информацию о наборе

файлов, сгруппированных пользователями по какому-либо неформальному признаку

· Специальные

Специальные файлы – это фиктивные файлы, ассоциированные с УВВ, используемые для унификации

механизма доступа к файлам и устройствам

 

· Конвейеры

· Почтовые ящики

· Проекции

· Иерархическая структура удобна для многопользовательской работы

• Каждый пользователь со своими файлами локализуется в своем каталоге или поддереве каталогов, и вместе с тем все файлы в системе логически связаны

• Частным случаем иерархической структуры является одноуровневаяорганизация, когда все файлы входят в один каталог (CP/M, MS-DOS 1.0)

 В иерархических ФС разным файлам разрешено иметь одинаковые простые символьные имена при условии, что они принадлежат разным каталогам

• Это схема «много файлов – одно простое имя»

• Полное имя представляет собой цепочку простых имен всех каталогов, через которые проходит путь от корня до данного файла

• Полное имя является составным

• В нем простые имена отделены друг от друга принятым в ОС разделителем

 В древовидной ФС между файлом и его полным именем имеется взаимно однозначное соответствие «один файл –одно полное имя»

• В ФС с сетевой структурой файл может входить в несколько каталогов, т. е. иметь несколько полных имен

• Здесь справедливо соответствие «один файл – много полных имен»

 

Именование файлов. Типы имен файлов. Примеры.

Файлы идентифицируются именами. Пользователи дают файлам символьные имена, при этом учитываются ограничения ОС как на используемые символы, так и на длину имени. До недавнего времени эти границы были весьма узкими. Так в популярной файловой системе FAT длина имен ограничивается известной схемой 8.3 (8 символов - собственно имя, 3 символа - расширение имени), а в ОС UNIX System V имя не может содержать более 14 символов. Однако пользователю гораздо удобнее работать с длинными именами, поскольку они позволяют дать файлу действительно мнемоническое название, по которому даже через достаточно большой промежуток времени можно будет вспомнить, что содержит этот файл. Поэтому современные файловые системы, как правило, поддерживают длинные символьные имена файлов. Например, Windows NT в своей новой файловой системе NTFS устанавливает, что имя файла может содержать до 255 символов, не считая завершающего нулевого символа.

 

 При переходе к длинным именам возникает проблема совместимости с ранее созданными приложениями, использующими короткие имена. Чтобы приложения могли обращаться к файлам в соответствии с принятыми ранее соглашениями, файловая система должна уметь предоставлять эквивалентные короткие имена (псевдонимы) файлам, имеющим длинные имена. Таким образом, одной из важных задач становится проблема генерации соответствующих коротких имен.

 

 Длинные имена поддерживаются не только новыми файловыми системами, но и новыми версиями хорошо известных файловых систем. Например, в ОС Windows 95 используется файловая система VFAT, представляющая собой существенно измененный вариант FAT. Среди многих других усовершенствований одним из главных достоинств VFAT является поддержка длинных имен. Кроме проблемы генерации эквивалентных коротких имен, при реализации нового варианта FAT важной задачей была задача хранения длинных имен при условии, что принципиально метод хранения и структура данных на диске не должны были измениться.

 

 Обычно разные файлы могут иметь одинаковые символьные имена. В этом случае файл однозначно идентифицируется так называемым составным именем, представляющем собой последовательность символьных имен каталогов. В некоторых системах одному и тому же файлу не может быть дано несколько разных имен, а в других такое ограничение отсутствует. В последнем случае операционная система присваивает файлу дополнительно уникальное имя, так, чтобы можно было установить взаимно-однозначное соответствие между файлом и его уникальным именем. Уникальное имя представляет собой числовой идентификатор и используется программами операционной системы. Примером такого уникального имени файла является номер индексного дескриптора в системе UNIX.

 

Имя файла

 

В большинстве файловых систем имя файла используется для указания, к какому именно файлу производится обращение. В различных файловых системах ограничения на имя файла сильно различаются: в FAT16 и FAT12 размер имени файла ограничен 8.3 знаками (8 на имя и 3 на расширение); в других системах имя файла ограничено обычно в 255 байт; в NTFS имя ограничено в некоторых ОС 255 символами Unicode (по спецификации — 32 768 символов).

 

Помимо ограничений файловой системы, интерфейсы операционной системы дополнительно ограничивают набор символов, который допустим при работе с файлами.

Для MS-DOS в имени файла допустимы только заглавные латинские буквы, цифры. Недопустимы пробел, знак вопроса, звёздочка, символы больше/меньше, символ вертикальной черты.[6] При вызове системных функций именами файлов в нижнем или смешанном регистре, они приводятся к верхнему регистру.

Для Windows в имени файла разрешены заглавные и строчные буквы, цифры, некоторые знаки препинания, пробел. Запрещены символы > < | ? * / \ : ".

Для GNU/Linux (с учётом возможности маскировки) разрешены все символы, кроме / и байта, значение которого равно нулю, то есть 0x00.

 

Большинство операционных систем требуют уникальности имени файла в одном каталоге, хотя некоторые системы допускают файлы с одинаковыми именами (например, при работе с ленточными накопителями).

 

Расширение имени файла (часто расширение файла или расширение) как самостоятельный атрибут файла существует в файловых системах FAT16, FAT32, NTFS, используемых операционными системами MS-DOS, DR-DOS, PC DOS, MS Windows и используется для определения типа файла. Оно позволяет системе определить, каким приложением следует открывать данный файл. По умолчанию в операционной системе Windows расширение скрыто от пользователя.

 

В остальных файловых системах расширение — условность, часть имени, отделённая самой правой точкой в имени.

⇐ Предыдущая234567891011Следующая ⇒

Поделиться: