Реферат - файлові системи

При наявності великої кількості програм і даних необхідний суворий їх облік та систематизація. Операційним системам доводиться працювати з різними потоками даних, різними апаратними і периферійними пристроями комп'ютера. Організувати впорядкований управління всіма цими об'єктами дозволяє файлова система.

На операційні системи персональних комп'ютерів наклала глибокий відбиток концепція файлової системи, що лежить в основі операційної системи UNIX. В ОС UNIX підсистема вводу-виводу уніфікує спосіб доступу як до файлів, так і до периферійних пристроїв. Під файлом при цьому розуміють набір даних на диску, терміналі або будь-якому іншому пристрої. Таким чином, файлова система - це система управління даними.

Файлова система приховує від програмістів картину реального розташування інформації у зовнішній пам'яті, забезпечує незалежність програм від особливостей конкретної конфігурації ЕОМ, або, як ще кажуть, логічний рівень роботи з файлами. Файлова система також забезпечує стандартні реакції на помилки, що виникають при обміні даними.

Користувач, працюючи в контексті певної мови програмування, зазвичай використовує файли як пойменовані сукупності даних, що зберігаються в зовнішній пам'яті і мають певну структуру. При роботі з файлами користувачеві надаються кошти для створення нових файлів, операції з зчитування і запису інформації і т.д. що не торкаються конкретні питання програмування роботи каналу з пересилання даних, з управління зовнішніми пристроями.

Файлова система - ще одне базове поняття, підтримуване віртуально усіма ОС. Як було встановлено, основною функцією операційної системи є маскування особливостей рабо-ти дисків та інших пристроїв і надання користувачеві зрозумілий-ної і зручною абстрактної моделі незалежних від пристроїв фай-лов. Системні виклики необхідні для створення, видалення, читання або запису файлів. Перед тим як прочитати файл, його потрібно раз-местить на диску і відкрити, а після прочитання його потрібно закрити. Всі ці функції здійснюють системні виклики.

При створенні місця для зберігання файлів ОС використовує поня-тя каталогу як спосіб об'єднання файлів в групи. Наприклад, студент може мати по одному каталогу для кожного досліджуваного їм курсу, каталог для електронної пошти та каталог для своєї домаш-ній web-сторінки. Для створення і видалення каталогу також необ-ходимо системні виклики. Вони ж забезпечують переміщення су-суспільством файлу в каталог і видалення файлу з каталогу. Вміст каталогу можуть становити файли або інші каталоги. Ця модель створює структуру - файлову систему.

Ієрархії процесів і файлів організовані у вигляді дерев (рис. 7.3). Ієрархія процесів зазвичай не дуже глибока, в ній ред-ко буває більше трьох рівнів, тоді як файлова структура дос-таточно часто має чотири, п'ять і навіть більше рівнів в глибину.

Мал. 7.3. дерево каталогів

Ієрархія процесів зазвичай живе, як правило, кілька хвилин, ієрархія каталогів може існувати роками.

Кожен файл в ієрархії каталогів можна визначити, задавши його ім'я шляху, зване також повним ім'ям файлу. Шлях починає-ся з вершини структури каталогів, званої кореневих катало-гом. Абсолютна ім'я шляху складається зі списку каталогів, кото-які потрібно пройти від кореневого каталогу до файлу, з поділом окремих компонентів. Окремі компоненти в ОС UNIX поділу-ляють косою рисою /, а в MS-DOS і Windows - зворотною косою межею \.

Організація файлової системи

Файлова система характеризує спосіб зберігання і пошуку ін-формації на зовнішньому носії - жорсткому диску.

Дані в ПК розміщені за ієрархічним принципом: на верхньому рівні - логічний диск, на другому рівні - папки (ка-талоге), на третьому - файли / папки. Логічний диск - це логічна одиниця жорсткого диска ПК. Розмітка жорсткого диска здійснюється спеціальною програмою. Кількість і розмір логічних дисків визначаються пользовате-лем ПК. Традиційно дисководи для гнучких дисків звуться А: і В. Назви логічних дисків вінчестера починаються з С. D. Е: і т. Д. На диску С: зазвичай встановлюються і зберігаються систем-ні програми та файли, а починаючи з диска D: - розміщується лич-ва інформація користувача.

Папки (каталоги, директорії) - елементи файлової структури, що відповідають за систематизацію інформації в файлової системі. Склад папок, їх назву, їх наявність визначаються користувачем і його методами роботи. З точки зору файлової системи папка це невеликий файл зі списком вмісту даної папки.

Файл - це пойменована область на носії інформації (диску), що містить дані. Файл визначається по визна-ленним законам і складається з 2-х частин: власне імені та роз-ренію (типу). Файл може містити українські та латинські літери, цифри і деякі знаки (підкреслення, пробіл, дефіс, #, $.), Довжина імені не більше 255 символів. Деякі знаки заборонені для ис-користування в імені - *. /, \ І ін. Оскільки за ними закріплені в системі певні функції. Розширення (тип) файлу може бути відсутнім, але його наявність дуже корисно, оскільки дозволяє користувачеві дізнатися, якого типу інформація знаходиться в файлі (.txt - текстовий файл. Doc - документ. Bmp - картинка і т.п.), а операційна система може визначити, за допомогою якого додатки (програми) можна цей файл прочитати.

Расшіренія.ехе. com. bat визначають виконувані файли, файли, всередині яких знаходиться інформація, «зрозуміла» ПК на внутрішньому мовою. Це розширення файлів-програм (додатків).

Для угруповання файлів в групи з метою їх пошуку использу-ються шаблони імен. У них можуть використовуватися певні символи - символи шаблонів. До них відносяться:

* - позначає будь-яку кількість будь-яких символів;

- будь-який один символ.

Розглянемо кілька прикладів (шаблонів):

* .txt - всі файли з розширенням txt;

А * ехе - виконувані файли, що починаються на А;

K * .doc - файли з другої буквою К в назві, зроблені в програмі Word.

Мал. 7.4. Фрагмент файлової структури

Всі сучасні дискові операційні системи забезпечують створення файлової системи, призначеної для зберігання даних на дисках і забезпечення доступу до них. Принцип організації файлової системи - табличний. Поверхня жорсткого диска розглядається як тривимірна матриця, вимірами якої є номери поверхні, циліндра і сектора. Під циліндром розуміється сукупність всіх доріжок, що належать різним поверхням і знаходяться на рівній відстані від осі обертання. Дані про те, в якому місці диска записаний той чи інший файл, зберігаються в системній області диска. Формат службових даних визначається конкретної файлової системою. Порушення цілісності службових відомостей призводить до неможливості скористатися даними, записаними на диску. Тому до системної області пред'являються особливі вимоги по надійності. Цілісність, несуперечливість і надійність цих даних регулярно контролюється засобами операційної системи.

Для жорстких дисків, обсяг яких наближається до 2 Гбайт, втрати, пов'язані з неефективністю цієї файлової системи, досить значні і можуть становити від 25% до 40% повної ємності диска, в залежності від середнього розміру зберігаються файлів. З дисками же розміром більше 2 Гбайт файлова система FAT16 взагалі працювати не може.

Операційні системи Windows NT і Windows XP здатні підтримувати зовсім іншу файлову систему - NTFS. У ній зберігання файлів організовано інакше - службова інформація зберігається в головній таблиці файлів (MFT). В системі NTFS розмір кластера не залежить від розміру диска, і, потенційно, для дуже великих дисків ця система повинна працювати ефективніше, ніж FAT32. Однак сучетом типових характеристик сучасних комп'ютерів можна говорити про те що в даний час ефективність FAT32 і NTFS приблизно однакова.

Обслуговування файлової структури

Незважаючи на те що дані про місцезнаходження файлів зберігаються в табличній структурі, користувачеві вони представляються у вигляді ієрархічної структури - людям так зручніше, а всі необхідні перетворення бере на себе операційна система. До функції обслуговування файлової структури належать такі операції. що відбуваються під управлінням операційної системи:

- створення файлів і присвоєння їм імен;

- створення каталогів (папок) і присвоєння їм імен;

- перейменування файлів і каталогів (папок);

- видалення файлів і каталогів (папок);

- навігація по файловій структурі з метою доступу до заданого файлу, каталогу (папки);

- управління атрибутами файлів.

Порівняння файлових систем Microsoft Windows.

Серед переваг FAT16 можна відзначити наступні:

- існує велика кількість програм, що дозволяють виправляти помилки в цій файлової системи і відновлювати дані;

- при виникненні проблем із завантаженням з HDD система може бути завантажена з системної дискети;

- файлова система досить ефективна для томів обсягом менше 256 Мб.

До недоліків FAT16 можна віднести:

- Не підтримується резервна копія завантажувального сектора;

- в FAT 16 не підтримує вбудований захист файлів і їх сжа-тя.

Серед переваг FAT32 важливо відзначити наступні:

- виділення дискового простору виконується більш ефек-но, особливо для дисків великого обсягу;

- кореневої каталог в FAT32 являє собою звичайну ланцюжок кластерів і може перебувати в будь-якому місці диска, завдяки цьому FAT32 не накладаються ніяких обмежень на кількість еле-ментів в кореневому каталозі;

- за рахунок використання кластерів меншого розміру зайняте дис-ковое простір на 10-15% менше, ніж під FAT16.

- FAT32 є більш надійною файлової системою, в приватно-сті, вона підтримує можливість переміщення кореневого ка-талоге і використовувати резервну копію FAT.

Основні недоліки FAT32:

- томи недоступні з інших ОС - тільки з Win95 OSR2 і Win98;

- Не підтримується резервна копія завантажувального сектора;

Застосування NTFS замість FAT дозволяє використовувати функції, доступні в NTFS. До них, зокрема, відносяться:

- можливість відновлення. Ця можливість вбудована в фай-ловую систему, NTFS і гарантує збереження даних за рахунок того, що використовуються протокол і деякі алгоритми віднов-лення інформації;

- захист файлів і каталогів. Тільки на томах NTFS можливе завдання атрибутів доступу до файлів і папок;

- файлова система підтримує резервну копію завантажувального сектора - вона розташовується в кінці тому;

До недоліків NTFS відносяться:

- NTFS-томи недоступні в MS-DOS, Win95 і Win98;

- для томів невеликого обсягу, що містять багато файлів невеликого розміру, можливе зниження продуктивності в порівнянні з FAT.

Ще роботи з інформатики