Понятия файла и файловой системы

Файл – это набор данных, к которым можно обращаться по имени, хранящийся на каком-либо носителе информации. Файлы относятся к абстрактному механизму. Они предоставляют способ сохранять информацию на запоминающем устройстве и считывать ее позднее снова. При этом от пользователя должны скрываться такие детали, как способ и место хранения информации, а также детали работы устройства.

Файл рассматривается как единое целое приложениями и пользователем. Файл обеспечивает простейший вариант общего пользования данными разными приложениями, так как файлы отделены от программ, которые их используют. Так же, файл может быть создан одним пользователем, а затем использоваться другим, при этом создатель файла или администратор могут определить права доступа к нему других пользователей. В некоторых системах управления доступом осуществляется на уровне записи, а иногда и на уровне поля.

Наиболее важной характеристикой любого механизма абстракции является именование управляемых объектов.

Имена файлов. Важной составляющей работы с файлами является организация доступа к ним по имени. ОС может различать отдельные части в имени файла. Несколько последних символов в имени, отделенные точной, называет расширением файла, которое может характеризовать и тип файла. Приложения распознают нужные им файлы по расширению.

Важной характеристикой файловой системы является максимальная длина имени файла. На данный момент это 255 символов.

Обычно единственным способом работы с файлами является применение системы управления файлами или иначе – файловой системы (ФС).

Типы файлов. Раньше ОС поддерживали файлы разной специализированной структуры. На сегодняшний день есть тенденция вообще не контролировать на уровне ОС структуру файла, отображая каждый файл последовательностью байт. Форма файлов определяют приложения, которые с ними работают.

Такой подход справедлив не для всех файлов. Есть специальные файлы, структуру которых ОС поддерживает в соответствии задачам, которые с их помощью решаются.

Еще одной категорией файлов являются исполняемые файлы. Они имеют жестко заданный формат, который распознает ОС.

Еще одним вариантом классификации является разделение на файлы с прямым и последовательным доступом.

Файловая система – это часть операционной системы, которая поддерживает организованный набор файлов, в основном в конкретной области дискового пространства (логическую структуру); низкоуровневые структуры данных, используемые для организации дискового пространства в виде набора файлов (физическую структуру); и программный интерфейс файловой системы (набор системных вызовов, которые реализуют операции над файлами).

Файловая система предоставляет прикладным программам абстракцию файла. Прикладные программы не имеют информации о том, как организованы данные файла, как находят соответствия между именем файла и его содержимым, как пересылают данные с диска в память и т.д. – все эти операции обеспечивает файловая система.

К главным задачам файловой системы можно отнести:

1. организацию ее логической структуры и ее отображение на физическую организацию размещения данных на диске;

2. соответствие требованиям управления данными и требованиям со стороны пользователей, включающим возможность хранения данных и выполнения операций с ними;

3. обеспечение стойкости к сбоям;

4. гарантирование корректности данных, содержащихся в файле;

5. поддержка ввода-вывода для различных типов устройств хранения информации;

6. обеспечение стандартизированного набора подпрограмм интерфейса ввода-вывода;

7. защита файлов от несанкционированного доступа;

8. обеспечение поддержки совместного использования файлов несколькими пользователями;

9. оптимизация производительности, как с точки зрения системы (пропускная способность), так и с точки зрения пользователя (время отклика);

10. обеспечение распределение файловых ресурсов в условиях многозадачности.