Цели и задачи файловой системы. Глава 9. Файловые системы

Глава 9. Файловые системы

Логическая организация файловой системы

Одной из основных задач является предоставление удобств пользователю при работе с данными, хранящимися на дисках. Для этого ОС под­меняет физическую структуру хранящихся данных некоторой удобной для поль­зователя логической моделью. Логическая модель файловой системы материа­лизуется в виде дерева каталогов, в символьных составных именах фай­лов, в командах работы с файлами. Базовым элементом этой модели является файл, который так же, как и файловая система в целом, может характеризоваться как логической, так и физической структурой.

Цели и задачи файловой системы

Файл – это совокупность данных, доступ к которой осуществляется по имени». В применении к диску « файл» — это именованная область внешней памяти, в которую можно записывать и из которой можно считывать данные. Файлы хранятся в памяти, не зависящей от энергопитания, обычно — на магнитных дисках. Однако нет правил без ис­ключения. Одним из таких исключений является так называемый электронный диск, когда в оперативной памяти создается структура, имитирующая файловую систему.

Каталог - таблица преобразования имен в адреса. Магнитный диск или другое устройство памя­ти (кроме файлового сервера) чаще всего организует доступ к данным не по их именам, а по адресам, например, по номеру сек­тора, дорожки и поверхности диска – отсюда необходимость в каталоге. В каталоге хранится имя файла и другая информация о файле, такая, как его размер и местоположение на диске. Как правило, хранят также дату создания файла, дату его последней модификации, а в многопользова­тельских системах — идентификатор хозяина этого файла и права доступа к нему для других пользователей. Во многих файловых системах эта информа­ция хранится не в самом каталоге, а в специальной структуре данных — иноде, метафайле и т. д. В этом случае запись в каталоге содержит только имя и указатель на управляющую структуру файла.

Полное имя (раth пате) состоит из цепочки имен вложенных каталогов и имени файла в последней из них. – так какбольшинство современных ОС позволяет делать вложен­ные каталоги — файлы, которые сами являются каталогами.

Цели использования файла:

- Долговременное и надежное хранение информации. Долговременность достигается за счет использования запоминающих устройств, не зависящих от питания, а высокая надежность определяется средствами защиты доступа к файлам и общей организацией программного кода ОС, при которой сбои аппаратуры чаще всего не разрушают информацию, хранящуюся в файлах.

- Совместное использование информации. Файлы обеспечивают естественный и легкий способ разделения информации между приложениями и пользователями за счет наличия понятного человеку символьного имени и постоянства хранимой информации и расположения файла. Пользователь должен иметь удобные средства работы с файлами, включая каталоги-справочники, объеди­няющие файлы в группы, средства поиска файлов по признакам, набор команд для создания, модификации и удаления файлов. Файл может быть создан одним пользователем, а затем использоваться совсем другим пользователем, при этом создатель файла или администратор могут определить права доступа к нему других пользователей.

Файловая система (ФС) — это часть операционной системы, включающая:

· совокупность всех файлов на диске;

· системные структуры данных, используемых для управления файлами, такие, например, как каталоги файлов, дескрипторы файлов, таблицы распределения свободного и занятого пространства на диске;

· комплекс системных программных средств, реализующих различные операции над файлами, такие как создание, уничтожение, чтение, запись, именование и поиск файлов.

Т. о. файловая система (ФС) - это совокупность файлов, системных структур данных, отслеживающих размещение файлов на диске и свободное дисковое пространство, а также комплекс необходимых системных программных средств.

Файловая система играет роль промежуточного слоя, экранирующего все сложности физической организации долговременного хранилища данных, и создающего для программ более простую логическую модель этого хранилища, а также предоставляя им набор удобных в использовании команд для манипулирования файлами.

Задачи, решаемые ФС, зависят от способа организации вычислительного процесса в целом. Самый простой тип — это ФС в однопользовательских и однопрограммных ОС, к числу которых относится, например, MS-DOS. Основные функции в такой ФС нацелены на решение следующих задач:

· именование файлов;

· программный интерфейс для приложений;

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

· устойчивость файловой системы к сбоям питания, ошибкам аппаратных и программных средств.

Задачи ФС усложняются в операционных однопользовательских мультипрограммных ОС, которые, хотя и предназначены для работы одного пользователя, но дают ему возможность запускать одновременно несколько процессов. К перечисленным выше задачам добавля­ется