24. Поняття та основні задачі файлових систем.
Файл – именованная область внешней памяти, в которую можно записывать и из которой можно считывать данные. Цели: 1. долговременное и надежное хранение информации; 2. обеспечение совместного использования информации. Файловая система – часть ОС, включающая: 1. совокупность всех файлов на диске; 2. наборы структур данных, используемых для управления файлами (каталоги файлов, дескрипторы файлов, таблицы распределения пространства на диске); 3. комплекс системных программных средств, реализующих различные операции над файлами (создание, уничтожение, чтение и т.д.) Файловая система играет роль промежуточного слоя, экранирующего все сложности физической организации долговременного хранения данных и создающего более простую логическую модель этого хранилища, а так же предоставляющего им набор более удобных в использовании команд для манипулирования. Задачи, решаемые файловой системой зависят от способа реализации вычислительного процесса. Самый простой тип – это файловая система в однопользовательских и однопрограммных ОС. Основные функции в такой файловой системы сводятся к следующим задачам: 1. программируемый интерфейс для приложений 2. отображение логической модели файловой системы на физическую организацию хранилища данных; 3. устойчивость файловой системы к сбоям питания, ошибкам аппаратно-программных средств. В операционных однопользовательских мультипрограммируемых системах добавляется задача совместного доступа к файлам из нескольких процессов. В многопользовательских системах появляется еще одна задача – защита файлов одного пользователя от несанкционированного доступа другого пользователя.
25 Компоненты файловой системы
Все файловые системы, поддерживаемые Windows, имеют нижеперечисленные компоненты сохранения данных:
Дисковые устройства и разделы диска - это совокупность устройств хранения информации
Тома. Том (volume) - это совокупность каталогов и файлов.
Каталоги. Каталог (directory) - это иерархическая совокупность каталогов и файлов.
Файлы. Файл (file) - это логическая группировка зависимых данных.
Устройства сохранения данных и разделы диска - не являются частью файловой системы, но это необходимая физическая основа для логических компонентов файловой системы.
Самый высокий уровень организации в файловой системе NTFS - это том (volume). Том - это область на устройстве сохранения данных, которое управляется файловой системой как обособленное логическое запоминающее устройство. Раздел диска содержит по крайней мере один том, а на томе может существовать один или несколько разделов. Том, который содержит данные, существующие на одном разделе, называетсяпростой том (simple volume), а том, содержащий данные, которые существует больше чем в одном разделе, называется том с несколькими разделами (multipartition volume).
Каталог (directory) - это компонент (составная часть) файловой системы, который содержит один или несколько файлов или каталогов. Каталог, который содержит один или несколько каталогов является родительским (parent ) для содержащегося в нем каталога или каталогов, а каждый содержащийся каталог является дочерним (child) для родительского каталога. Иерархическая структура каталогов обозначается как дерево каталогов (directory tree).
NTFS осуществляет логическую связь между каталогом и файлами, которые он содержит через таблицу элементов каталогов (directory entry table). Когда файл перемещается в каталог, создается запись в таблице для перемещенного файла, а имя файла помещается в этой записи. Когда файл, содержавшийся в каталоге удаляется, имя и запись, соответствующая удаленному файлу, также убирается из таблицы. В таблице элементов каталогов может существовать больше чем одна запись для отдельно взятого файла. Если для файла в таблице создается дополнительная запись, эта запись квалифицируется как прямая (жесткая) ссылка на этот файл. Нет никакого ограничения числу прямых ссылок, которые могут создаваться для единственного файла.
Каталоги могут также содержать точки соединения и монтирования.
Файлы и кластеры
Файл (file) - это объект (логический элемент) данных в файловой системе, к которому пользователь может получить доступ и управлять им. Файл должен иметь уникальное имя в своем каталоге. Он состоит из одного или нескольких потоков байтов, которые содержат набор зависимых данных, плюс набор атрибутов (также называемых свойствами), которые характеризуют файл или данные в файле. Пример атрибута файла - время создания файла .
Когда создается файл, то создается один безымянный заданный по умолчанию поток, который хранит все записанные в файл данные, пока он открыт. Все данные файловой системы, включая код начальной загрузки системы и каталоги, сохраняются в NTFS файлах. Другие файловые системы хранят эту информацию в областях диска, внешних для файловой системы. Преимуществом хранения этой информации в файлах является то, что Windows, может легко определить местонахождение, получить доступ и обслужить информацию. Другие преимущества заключаются в том, что каждый из этих файлов может быть защищен дескриптором безопасности и, что касается частичной порчи диска, данные могут быть быстро перемещены в более безопасную часть диска.
Фундаментальной единицей хранения данных всех поддерживаемых файловых систем - это кластер (cluster), который является группой секторов. Это дает возможность файловой системе оптимизировать администрирование дисковых данных независимо от размера сектора диска, установленного его аппаратным контроллером. Если диск, который администрировался - большой и большие объемы данных, перемещаются и организуются единственной операцией, администратор может откорректировать размер кластера так, чтобы поместить их.
Windows управляет файлами через посредство объектов файла (file objects), дескрипторов файла (file handles) и указателей позиции в файле(file pointers).