Логическая организация файла

Программист имеет дело с логической организацией файла, представляя файл в виде определенным образом организованных логических записей. Логическая запись – это наименьший элемент данных, которым может оперировать программист при обмене с внешним устройством. Даже если физический обмен с устройством осуществляется большими единицами, операционная система обеспечивает программисту доступ к отдельной логической записи.

На рис. 7.3 показаны несколько схем логической организации файла. Записи могут быть фиксированной длины или переменной длины. Записи могут быть расположены в файле последовательно (последовательная организация) или в более сложном порядке, с использованием так называемых индексных таблиц, позволяющих обеспечить быстрый доступ к отдельной логической записи (индексно-последовательная организация). Для идентификации записи может быть использовано специальное поле записи, называемое ключом. В файловых системах ОС UNIX и MS-DOS файл имеет простейшую логическую структуру – последовательность однобайтовых записей.

Рис. 7.3. Способы логической организации файлов

Поддержание структуры данных может быть либо целиком возложено на приложение, либо эту работу в той или иной степени может взять на себя файловая система.

В первом случае файл представляется файловой системе неструктурированной последовательностью байт. Структуризация и интерпретация содержимого файла выполняются приложением. Приложение формулирует запросы к файловой системе на ввод-вывод, используя общие для всех приложений системные средства, например, указывая смещение от начала файла и количество байт, которые необходимо считать или записать. Поступивший к приложению поток байт интерпретируется в соответствии с заложенной в программе логикой. Подчеркнем, что интерпретация данных никак не связана с действительным способом их хранения в файловой системе.

Такая неструктурированная модель файла стала популярной вместе с ОС UNIX, а теперь она широко используется в большинстве современных ОС, в том числе MS-DOS, Windows NT/2000, NetWare. Неструктурированная модель файла позволяет легко организовать разделение файла между несколькими приложениями, причем разные приложения могут по-своему структурировать и интерпретировать данные, содержащиеся в файле.

Другая модель файла – структурированный файл в настоящее время используется редко (применялась в старых ОС OS/360, DEC RSX и VMS). В этом случае поддержание структуры файла поручается файловой системе. Файловая система видит файл как упорядоченную последовательность логических записей. Приложение может обращаться к файловой структуре с запросами на ввод-вывод на уровне записей, например «считать запись 25 из файла FILE.DOC». Файловая структура предоставляет приложению доступ к записи, а вся дальнейшая обработка данных, содержащихся в этой записи, выполняется приложением. Развитием этого подхода стали системы управления базами данных (СУБД).