Логическая структура каталогов

Одной[R31] из характеристик ОС Unix является характеристика, кажущаяся на первый взгляд достаточно странной: система рекомендует размещать системную и пользовательскую информацию по некоторым правилам. Вообще говоря, эти правила нежесткие, их можно нарушать, но обычно, следуя им, пользователь системы получает дополнительное удобство.

Прежде всего, необходимо отметить, что файловая система ОС Unix является иерархической древовидной файловой системой (Рис. 109), т.е. у нее есть корневой каталог /, из которого за счет каталогов разных уровней вложенности «вырастает» целое дерево имен файлов.

Рис. 109. Логическая структура каталогов.

Система предполагает, что в корневом каталоге всегда расположен некоторый файл, в котором размещается код ядра операционной системы. Сразу оговоримся, что мы рассматриваем некоторую модельную системы: в действительности файл с кодом ядра и упоминаемые в будущем каталоги могут иметь иное расположение в системе и другие имена. Вообще говоря, в корневом каталоге можно размещать любые файлы (с учетом прав доступа), но система предполагает наличие совокупности каталогов с предопределенными именами. Рассмотрим основные каталоги системы.

В каталоге /bin находятся команды общего пользования (точнее говоря исполняемые файлы, реализующие указанные команды).

Каталог /etc содержит системные таблицы и команды, обеспечивающие работу с этими таблицами. В частности, в этом каталоге хранится таблица (файл) passwd, содержащую информацию о зарегистрированных в системе пользователей.

Каталог /tmp является каталогом временных файлов, т.е. в этом каталоге система и пользователи могут размещать свои файлы на некоторый ограниченный промежуток времени, при этом при перезагрузке системы нет гарантии, что файлы не будут удалены из этого каталога.

Каталог /mnt традиционно используют для монтирования различных файловых систем к данной системе. Операция монтирования в общих чертах заключается в том, что корень монтируемой файловой системы ассоциируют с данным каталогом (или с одним из его подкаталогов), после чего доступ к файлам подмонтированной системы осуществляется уже через этот каталог (т.н. точку монтирования).

В каталоге /dev размещаются специальные файлы устройств, посредством которых осуществляется регистрация обслуживаемых в системе устройств и связь этих устройств с тем или иным драйвером. Соответственно, все устройства, с которыми работает операционная система, именуются посредством имен этих специальных файлов устройств.

Каталог /usr можно охарактеризовать, как каталог пользовательской информации. Предполагается, что это каталог имеет свою специфичную структуру подкаталогов. В частности, каталог /usr/lib обычно содержит инструменты работы пользователей, не относящихся напрямую к взаимодействию с операционной системой (например, тут могут храниться системы программирования, C-компилятор, C-отладчик и т.п.). Еще один достаточно важным каталогом является каталог /usr/include, который содержит файлы заголовков (или include-файлы) с расширением *.h, и именно в этом каталоге будет искать препроцессор C-компилятора соответствующие файлы заголовков, указанные в программе в угловых скобках. Каталог /usr/bin — это каталог команд, которые введены на данной вычислительной установке (например, тут могут храниться команды, связанные с непосредственной деятельностью организации). И, наконец, в каталоге /usr/user размещаются домашние каталоги зарегистрированных в системе пользователей.

Итак, мы рассмотрели основные аспекты логической структуры каталогов ОС Unix. Еще раз отметим, что, придерживаясь рекомендаций системы в плане размещения тех или иных файлов, легче и удобнее поддерживать систему «в порядке».

4.2.3 Внутренняя организация файловой системы: модель версии System V

Рассмотрение внутренней организации файловой системы мы начнем с модели файловой системы, реализованной в ОС Unix версии System V. Данная файловая система была реализована одной из первых в ОС Unix и имеет название s5fs.

Рис. 110. Структура файловой системы версии System V.

Данная файловая система имеет следующую структуру (Рис. 110). Файловая система занимает часть того раздела, в котором она находится (назовем его системным разделом, чтобы отличать его от разделов с другими файловыми системами, имеющими схожую организацию, и которые можно примонтировать к данной системе), начиная с нулевого блока и заканчивая некоторым фиксированным блоком. Эта часть состоит из трех подпространств: суперблока, области индексных дескрипторов и блоков файлов.

Итак, первое подпространство — это суперблок. Он содержит данные, определяющие статические параметры и характеристики данной файловой системы (например, информация о размере блока файла, информация о размере всей файловой системы в блоках или байтах или же информация о количестве индексный дескрипторов в системе). Также суперблок хранит информацию об оперативном состоянии файловой системы. Суперблок является частью файловой системы, которая резидентно находится в оперативной памяти. Среди прочего суперблок хранит информацию о наличии свободных ресурсов файловой системы — наличие свободных блоков в рабочем пространстве файловой системы и наличие свободных индексных дескрипторов. Забегая вперед, отметим, что для этих целей используются соответственно массив номеров свободных блоков и массив индексных дескрипторов.

Следующее подпространство — это область индексных дескрипторов. Индексные дескрипторы были описаны нами выше, мы их рассматривали как некоторые системные структуры данных фиксированного размера, содержащих комплексную информацию о размещении, актуальном состоянии и содержимом конкретного файла.

Последнее подпространство — это блоки файлов (если быть более точным, то данное пространство корректнее было бы назвать рабочим пространством файловой системы). Здесь размещаются блоки файлов (с содержимым этих файлов), а также системная информация, которая не поместилась в суперблоке и области индексных дескрипторов.