27. Цели и задачи файловой системы.

Файл — это поименованная область внешней памяти, в которую можно записывать и из которой можно считывать данные.

Основные цели использования файла:

• долговременное и надежное хранение информации

• совместное использование информации.

Файловая система (ФС) — это часть операционной системы, включающая в себя:

• совокупность всех файлов на диске

• наборы структур данных, используемых для управления файлами

• комплекс системных программных средств, реализующих операции над файлами

Задачи, решаемые файловой системой, зависят от способа организации вычислительного процесса в целом.

Основные функции ФС в однопользовательских и однопрограммных ОС (типа MS-DOS):

• именование файлов

• программный интерфейс для приложений

• отображение логической модели файловой системы на физическую организацию хранилища данных

• устойчивость файловой системы к сбоям питания, ошибкам аппаратных и программных средств.

В однопользовательских мультипрограммных ОС также должны быть предусмотрены средства для блокировки файла и его частей, предотвращения гонок, исключения тупиков, согласования копий и т. п.

В многопользовательских ОС появляется еще одна задача — защита файлов одного пользователя от несанкционированного доступа другого пользователя.

Наконец, еще более сложными становятся функции ФС, которая работает в составе сетевой ОС.

Принципы размещения файлов, каталогов и системной информации на реальном устройстве описываются физической организацией файловой системы. Разные ФС имеют разную физическую организацию.

28. Устройство диска.

Основным типом устройства для хранения файлов являются дисковые накопители. Эти устройства предназначены для считывания и записи данных на жесткие и гибкие магнитные диски.

Сектор — это наименьшая адресуемая единица обмена данными дискового устройства с оперативной памятью. Чтобы контроллер мог найти на диске нужный сектор, необходимо задать ему все составляю­щие адреса этого сектора: номер цилиндра, номер поверхности, номер дорожки и собственно номер сектора на этой дорожке.

ОС при работе с диском использует, как правило, собственную единицу дискового пространства, называемую кластером (в UNIX кластер называется блоком). При создании файла место на диске ему выделяется кластерами.

Прежде чем форматировать диск под определенную файловую систему, его можно разбить на разделы.

Раздел — это непрерывная часть физического диска, которую операционная система представляет пользователю как отдельное логическое устройство (часто исполь­зуются также названия «логический диск» и «логический раздел»). Логическое устройство функционирует так, как если бы это был от­дельный физический диск.

29. Физическая организация и адресация файла.

Физическая организация файла — это способ размещения файла на диске. Основными критериями эффективности физической организации файлов являются:

• скорость доступа к данным

• объем адресной информации файла

• степень фрагментации дискового пространства

• максимально возможный размер файла.

Достоинства этого метода:

• высокая скорость доступа, так как затраты на поиск и считывание кластеров файла минимальны; минимальный объем адресной информации

• неограниченный максимально возможный размер файла.

30. Логическая организация файловой системы.

Типы файлов

• Обычные файлы (или просто файлы), содержат информацию произвольного характера, которую заносит в них пользователь или которая образуется в результате работы системных и пользовательских программ.

• Каталоги — это особый тип файлов, которые содержат системную справочную информацию о наборе файлов, сгруппированных пользователями по какому-либо признаку. В каталог могут входить файлы любых типов, в том числе другие каталоги, за счет чего образуется древовидная структура, удобная для поиска. Каталоги устанавливают соответствие между именами файлов и их характеристиками, используемыми файловой системой для управления файлами.

• Специальные файлы — это файлы, ассоциированные с устройствами ввода-вывода и используемые для унификации механизма доступа к файлам и внешним устройствам. Специальные файлы позволяют пользователю выполнять операции ввода-вывода посредством обычных команд записи в файл или чтения из файла. Современные ФС поддерживают и другие типы файлов (символьные связи, именованные конвейеры, отображаемые в память файлы и др.).

Иерархическая структура файловой системы.

Большинство файловых систем имеет иерархическую структуру, в которой уровни создаются за счет того, что каталог более низкого уровня может входить в каталог более высокого уровня.

При такой организации пользователь освобожден от запоминания имен всех файлов; ему достаточно примерно представлять, к какой группе может быть отнесен тот или иной файл, чтобы путем последовательного просмотра каталогов найти его. Иерархическая структура удобна и для многопользовательской работы: каждый пользователь со своими файлами локализуется в своем каталоге или поддереве каталогов, но вместе с тем, все файлы в системе логически связаны.

Имена файлов.

Все типы файлов имеют символьные имена. В иерархически организованных файловых системах обычно используются три типа имен файлов: простые и составные, где последние могут быть абсолютными и относительными.

Простое, или короткое, символьное имя идентифицирует файл в пределах одного каталога. Простые имена присваивают файлам пользователи и программисты. В иерархических файловых системах разным файлам разрешено иметь одинаковые простые символьные имена при условии, что они принадлежат разным каталогам.

Файл может быть также идентифицирован относительным именем, которое определяется через понятие «текущий каталог». При этом файл идентифицируется цепочкой имен каталогов, через которые проходит маршрут от текущего каталога до данного файла.