Управление файлами
Файловая система (ФС) – организация файлов на дисках (на устройствах внешней памяти).
Система управления файлами (в Windows):
· Диспетчер файловой системы,
· Диспетчер кэша,
· Диспетчер ввода-вывода.
Задачи файловой системы:
· именование файлов,
· отображение логической модели файловой системы на физическую на диске,
· поддержка механизма кэширования,
· поддержка устойчивости ф. с. к сбоям питания,
· организация совместного доступа к файлам из нескольких процессов с возможностью защиты от несанкционированного доступа,
· поддержка работы с различными видами внешней памяти.
Пользовательский уровень представления файловой системы
Имена дисков
Имена стандартных устройств – PRN (LPT), COM
Файл, имя, расширение. MS-DOS – 8+3 ASCII; Win95/98 – 256 ASCII, Win NT – 256 Unicode. Имеется возможность перевода длинных имен в короткие и наоборот (ASCII входит в таблицу Unicode)/
Каталоги – файлы, хранящие другие файлы. MS-DOS: дерево каталогов, Unix – сеть.
Относительные имена файлов – для указания файла не обязательно использовать полный путь доступа. Текущий каталог. Каталог из переменной окружения. Команда Path.
Атрибуты файлов – только для чтения, архивный, системный, скрытый.
Структура данных файла: неструктурированный (данные хранятся как двоичные значения), структурированный (текстовый, записи).
Тип доступа к файлу: последовательный, индексный, индексно-последовательный, прямой (например, хешированный).
Аппаратный (физический) уровень представления файловой системы
Носители: гибкие диски, жесткие диски, CD-ROM, CD-R, CD-RW, RAID – отказоустойчивые системы.
Сторона, дорожка, сектор (адрес 0-0-1), цилиндр. Размер сектора – от 512 байт. Сектор – наименьший физический раздел на диске.
Форматирование на физическом уровне (низкоуровневое форматирование) не зависит от ОС и ФС. Утилита Format.
Уровень операционной системы – логический уровень представления файловой системы
Кластер – минимальная единица размещения файлов на диске, минимальный фрагмент на диске, выделяемый файлу. Обмен данными между ОП и диском производится кластерами.
Размер кластера – от одного до нескольких секторов – определяется файловой системой, операционной системой, пользователем.
Логическое форматирование (высокоуровневое форматирование):
· создание логических дисков,
· разметка на кластеры зоны для хранения файлов и каталогов,
· создание зоны для системной информации (системная область),
· занесение загрузочных записей и файлов операционной системы.
Утилиты Fdisk, Partition Magic (администратор дисков от ф. Acronix).
Разделы дисков:
Первичные. Их может быть несколько, если возможна работа под управлением нескольких ОС. Содержат загрузчики операционной системы. Активным может быть только один раздел в конкретный момент времени.
Расширенный. Один. Но может быть поделен на несколько логических.
Информация о разделах, файловой системе, операционных системах хранится в специальных областях. MBR – главная загрузочная запись, которая находится в первом секторе любого ЖД (адрес 0-0-1), содержит Partition Table (PT) – таблицу разделов, хранящую сведения о:
· логических дисках винчестера,
· файловых системах, установленных на логических дисках,
· операционных системах, установленных на компьютере.
Каждый первичный диск содержит системный загрузчик BR (Boot Record ‑ загрузочная запись), с которого начинается загрузка операционной системы.
Организация файлов на дисках
От организации зависит эффективность работы с файлами. Критерии эффективности:
· скорость доступа к данным файла,
· экономное использование дискового пространства,
· объем адресной информации для идентификации файла,
· ограничения на размер диска (максимально возможный размер диска).
Фрагментация на уровне кластеров – наличие неиспользуемых фрагментов на диске.
Фрагментация файла – размещение файла в несмежных кластерах.
Основные структуры файловых систем
- Непрерывное размещение
- Связанный список кластеров
- Связанный список индексов
- Перечень номеров кластеров
Современные файловые системы
FAT (FAT12/16/32)
Структура диска.
Структура записи о файле в корневом каталоге.
Размер кластера, размер диска.
Достоинства и недостатки.
NTFS
Основные требования, предъявляемые к современным файловым системам
· Быстрый поиск,
· Отсутствие фрагментации файлов
· эффективное использование дискового пространства
· Самовосстанавливаемость при сбоях аппаратуры и отключении питания
· Поддержка защиты от несанкционированного доступа
· Отказоустойчивость, надежность
Стандартный размер кластера 2-4 Кб.
Структура тома
Зона MFT, метафайлы. Журнал транзакций. Метафайл квот доступа.