19. Файловые системы: определение, виды и функции.

Определение

Файловая система — порядок, определяющий способ организации, хранения и именования данных на носителях информации в компьютерах, а также в другом электронном оборудовании: цифровых фотоаппаратах, мобильных телефонах и т. п.

Классификация файловых систем по предназначению

• Для носителей с произвольным доступом (например, жёсткий диск): FAT32, HPFS, ext2 и др. Поскольку доступ к дискам в несколько раз медленнее, чем доступ к оперативной памяти, для прироста производительности во многих файловых системах применяется асинхронная запись изменений на диск. Для этого применяется либо журналирование, например, в ext3, ReiserFS, JFS, NTFS, XFS, либо механизм soft updates и др. Журналирование широко распространено в Linux, применяется в NTFS. Soft updates — в BSD системах.

• Для носителей с последовательным доступом (например, магнитные ленты): QIC и др.

• Для оптических носителей — CD и DVD: ISO9660, HFS, UDF и др.

• Виртуальные файловые системы: AEFS и др.

• Сетевые файловые системы: NFS, CIFS, SSHFS, GmailFS и др.

• Для флэш-памяти: YAFFS, ExtremeFFS, exFAT.

• Немного выпадают из общей классификации специализированные файловые системы: ZFS(собственно файловой системой является только часть ZFS), VMware VMFS[en] (т. н. кластерная файловая система, которая предназначена для хранения других файловых систем) и др.

Задачи файловой системы:

• именование файлов;

• программный интерфейс работы с файлами для приложений;

• отображения логической модели файловой системы на физическую организацию хранилища данных;

• организация устойчивости файловой системы к сбоям питания, ошибкам аппаратных и программных средств;

• содержание параметров файла, необходимых для правильного его взаимодействия с другими объектами системы (ядро, приложения и пр.);

В многопользовательских системах появляется две задачи:

• защита файлов одного пользователя от несанкционированного доступа другого пользователя,

• обеспечение совместной работы с файлами, к примеру, при открытии файла одним из пользователей, для других этот же файл временно будет доступен в режиме «только чтение».

20. Архитектура файловых систем на примере fat16.

Файловая система — порядок, определяющий способ организации, хранения и именования данных на носителях информации в компьютерах, а также в другом электронном оборудовании: цифровых фотоаппаратах, мобильных телефонах и т. п.

Файловая система FAT16 (англ. File Allocation Table «таблица размещения файлов») применялась в ОС DOS, Windows 95 / 98 / Me / NT / 2000 / XP.

FAT16 делит всё адресное пространство на:

• Малую системную область – параметры носителя информации, характеристики файлов и директорий (имя и атрибуты файлов, имя директории);

• Большую область данных – файлы и каталоги.

Минимальная адресная единица – сектор (размер – 512 байт). Несколько расположенных подряд секторов – это кластер (не более 128 секторов - не более 64 КБ, количество кластеров - не более 65525 штук).

Файл - это область данных имеющая имя и некоторые атрибуты. Физически в области данных это один или несколько занятых кластеров, причем файл занимает целое число кластеров. Даже, если он занимает чуть больше чем два кластера для файловой системы занятых под файл будет считаться три кластера. Поэтому, чем меньше размер кластера, тем больше «степень упаковки данных» и экономичнее используется область данных. С другой стороны, считывать файл из больших кусков памяти т.е. кластеров быстрее, чем из мелких.

Системная область создается при форматировании носителя данных и носит описательный характер. Она состоит из следующих частей:

• Загрузочный сектор (представляет собой таблицу параметров и программу загрузчик);

• FAT1 (это таблица с одним столбцом и 512/2 количеством строк, которая служит в роли карты по кластерам, каждая её строка характеризует какой либо кластер, первая строка – первый кластер, вторая – второй и так для всех кластеров, что есть в области данных) ;

• FAT2;

• Корневой каталог (Это область памяти, содержащая 32-х байтовые элементы. Каждый элемент описывает, какой-либо файл или каталог, находящиеся в корневом каталоге или другим языком «в корне» жесткого диска/флешки. Выходит, корневой каталог описывает все то, что есть в корне).