Какие основные функции выполняет файловая система – Файловая система. Основные функции файловой системы

Содержание

определение, основные функции и возможности. Примеры реализации файловых систем.

Файловая система– это способ хранения и организации доступа к данным на информационном носителе. Файлы физически реализуются, как участки памяти на внешних носителях. Каждый файл занимает несколько блоков дисковой памяти.

Файловые системы различаются по своей организации: иерархические и одноуровневые.

Рассмотрим иерархическую файловую систему на конкретном примере. Иерархическая файловая система имеет древовидную структуру. Каждый диск имеет логическое имя (А, В – гибкие диски; С, D, Е – жёсткие и лазерные диски).

Начальный корневой каталог содержит вложенные каталоги 1-го уровня, в свою очередь данные каталоги содержать каталоги 2-го уровня и т.д. Необходимо отметить, что в каталогах всех уровней могут храниться файлы.

Одноуровневая файловая система используется для дисков с небольшим количеством файлов (до нескольких десятков), когда каталог представляет собой линейную последовательность файлов.

Различают журналируемые и не журналируемые файловые системы. Журналируемая файловая система, осуществляет ведение журнала, хранящего список изменений, и в ой или иной степени, помогающего сохранить целостность файловой системы при сбоях. Причём записи в журнал производятся перед произведением каких-либо изменений.

Файловая система позволяет определить права доступа к файлу или каталогу. Определить права доступа к файлу – значит определить для каждого пользователя набор операций, которые он может применить к данному файлу.

Файловая система как компонент операционной системы не обязательно подразумевает использование какого-либо устройства хранения информации — в этом случае фактические данные могут являться представлением внутренних структур данных ядра ОС (виртуальные файловые системы), либо могут располагаться на других компьютерах (сетевые файловые системы).

Примеры файловых систем: NTFS (журналируемая, с поддержкой списков управления доступом и символьных ссылок), ext2 (нежурналируемая, с поддержкой специфичных для UNIX-подобных ОС возможностей), ext3 (отличается от ext2 наличием журнала), XFS (журналируемая, бескластерная, с поддержкой томов реального времени и файлов очень большого размера), NFS (сетевая файловая система).

Основными задачами файловых систем являются:

- хранение информации;

- структурирование файлов;

- обеспечение прав доступа к файлам

- создание однородной среды для разных носителей информации.

35. Информация и энтропия. Измерение количества информации. Свойства информации. Формулы Хартли и Шеннона.

Основоположник теории информации Клод Шеннон определил информацию как снятую неопределённость. Точнее сказать, получение информации – необходимое условие для снятия неопределённости. Неопределённость возникает в ситуации выбора. Задача, которая решается в ходе снятия неопределённости – уменьшение количества рассматриваемых вариантов (уменьшение разнообразия), и в итоге выбор одного варианта, соответствующего ситуации из числа возможных. Снятие неопределённости дает возможность принимать обоснованные решения и действовать.

Представьте, что вы зашли в магазин и попросили продать вам жевательную резинку. Продавщица, у которой, скажем, 16 сортов жевательной резинки, находится в состоянии неопределенности. Она не может выполнить вашу просьбу без получения дополнительной информации. Если вы уточнили, скажем, - «Orbit», и из 16 первоначальных вариантов продавщица рассматривает теперь только 8, вы уменьшили ее неопределенность в два раза (забегая вперед, скажем, что уменьшение неопределенности вдвое соответствует получению 1 бита информации). Если вы, не мудрствуя лукаво, просто указали пальцем на витрине, - «вот эту!», то неопределенность была снята полностью. Опять же, забегая вперед, скажем, что этим жестом в данном примере вы сообщили продавщице 4 бита информации.

Ситуация максимальной неопределённости предполагает наличие нескольких равновероятностных альтернатив (вариантов), т.е. ни один из вариантов не является более предпочтительным. Причём, чем больше равновероятностных вариантов наблюдается, тем больше неопределённость, тем сложнее сделать однозначный выбор и тем больше информации требуется для этого получить. Для N вариантов эта ситуация описывается следующим распределением вероятностей: {1/N, 1/N, … 1/N).

Минимальная неопределённость равна 0, т.е. эта ситуация полной определённости, означающая, что выбор сделан, и вся необходимая информация получена. Распределение вероятностей для ситуации полной определённости выглядит так: {1,0, … 0}.

Величина, характеризующая количество неопределённости в теории информации обозначается символом H и имеет название энтропия, точнее информационная энтропия.

Энтропия выражается в битах.

Количество информации (I) и энтропия (H) характеризуют одну и ту же ситуацию, но с качественно противоположных сторон. I – это количество информации, которое требуется для снятия неопределённости (Н).

Формула Шеннона имеет следующий вид:

INCLUDEPICTURE "http://inf777.narod.ru/inf_posobie_popova/razdel_3/3.3.files/image002.gif" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "http://inf777.narod.ru/inf_posobie_popova/razdel_3/3.3.files/image002.gif" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "http://inf777.narod.ru/inf_posobie_popova/razdel_3/3.3.files/image002.gif" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "http://inf777.narod.ru/inf_posobie_popova/razdel_3/3.3.files/image002.gif" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "http://inf777.narod.ru/inf_posobie_popova/razdel_3/3.3.files/image002.gif" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "http://inf777.narod.ru/inf_posobie_popova/razdel_3/3.3.files/image002.gif" \* MERGEFORMATINET

Знак минус в формуле не означает, что энтропия – отрицательная величина. Объясняется это тем, что  pi1 по определению, а логарифм числа меньше единицы – величина отрицательная. По свойству логарифма INCLUDEPICTURE "http://inf777.narod.ru/inf_posobie_popova/razdel_3/3.3.files/image004.gif" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "http://inf777.narod.ru/inf_posobie_popova/razdel_3/3.3.files/image004.gif" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "http://inf777.narod.ru/inf_posobie_popova/razdel_3/3.3.files/image004.gif" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "http://inf777.narod.ru/inf_posobie_popova/razdel_3/3.3.files/image004.gif" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "http://inf777.narod.ru/inf_posobie_popova/razdel_3/3.3.files/image004.gif" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "http://inf777.narod.ru/inf_posobie_popova/razdel_3/3.3.files/image004.gif" \* MERGEFORMATINET

.

Приведем пример расчета энтропии по формуле Шеннона. Пусть в некотором учреждении состав работников распределяется так: ¾ - женщины, ¼ - мужчины. Тогда неопределенность, например, относительно того, кого вы встретите первым, зайдя в учреждение, будет рассчитана рядом действий, показанных в таблице 1.

Таблица 1.

 

pi

1/pi

Ii=log2(1/pi), бит

pi*log2(1/pi), бит

Ж

3/4

4/3

log2(4/3)=0,42

3/4 * 0,42=0,31

М

1/4

4/1

log2(4)=2

1/4 * 2=0,5

1

 

 

H=0,81 бит

Формула Хартли – частный случай формулы Шеннона для равновероятностных альтернатив.

Формула Хартли выглядит очень просто:

INCLUDEPICTURE "http://inf777.narod.ru/inf_posobie_popova/razdel_3/3.4.files/image006.gif" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "http://inf777.narod.ru/inf_posobie_popova/razdel_3/3.4.files/image006.gif" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "http://inf777.narod.ru/inf_posobie_popova/razdel_3/3.4.files/image006.gif" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "http://inf777.narod.ru/inf_posobie_popova/razdel_3/3.4.files/image006.gif" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "http://inf777.narod.ru/inf_posobie_popova/razdel_3/3.4.files/image006.gif" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "http://inf777.narod.ru/inf_posobie_popova/razdel_3/3.4.files/image006.gif" \* MERGEFORMATINET

Из неё явно следует, чем больше количество альтернатив (N), тем больше неопределённость (Н)

Например:

В доме 8 этажей, какое количество информации мы получили, узнав, что интересующий нас Коля Иванов живет на втором этаже?”, нужно воспользоваться формулой (2): I=log

28=3 бита.

36. Общая схема передачи информации. Канал связи. Характеристики канала: ширина полосы пропускания, пропускная способность, скорость передачи. Влияние шумов на пропускную способность канала. Вторая теорема Шеннона. Обеспечение надежности передачи.

Использование информации связано с необходимостью её распространения, т.е. осуществления процессов передачи и приёма. Рассмотрим схему передачи информации:

Источник, порождающий информацию, для передачи должен представить её в виде сообщения, т.е. последовательности сигналов, используя некоторую систему кодирования. Далее коды переводятся в последовательность материальных сигналов преобразователем. После преобразования сигналы поступают и распространяются по линии связи.

Любая реальная линия связи подвержена внешним воздействиям, а также в ней могут происходить внутренние процессы, в результате которых искажаются передаваемые сигналы и, следовательно, связанное с ними сообщение. Такие воздействия называются шумами (помехами). Источники помех могут быть внешними или внутренними.

После прохождения сообщения по линии связи сигналы с помощью приёмного преобразователя переводятся в последовательность кодов, которые декодирующим устройством представляются в форме, необходимой приёмнику информации. Канал связи объединяет все элементы, находящиеся между источником и приёмником информации.

Каналы передачи информации могут использовать различные физические принципы. Так, при непосредственном общении людей информация передаётся с помощью звуковых волн, а при разговоре по телефону – с помощью электрических сигналов, которые распространяются по линиям связи.

Канал связи – это технические средства, позволяющие осуществить передачу данных на расстоянии.

Компьютеры могут обмениваться информацией с использованием каналов связи различной физической природы: кабельных, оптоволоконных, радиоканалов и т.д.

Скорость передачи информации– это количество информации, передаваемое за единицу времени.

Общая схема передачи информации включает в себя отправителя информации, канал передачи информации и получателя информации.

Основной характеристикой канала передачи информации является пропускная способность.

Пропускная способность– максимальная скорость передачи информации по каналу связи.

Как уже говорилось на сигналы передаваемые по каналу связи действуют помехи (шумы). Вторая теорема Шеннона гласит, что при наличии помех в канале связи всегда можно найти такую систему кодирования, при которой сообщения будут переданы с заданной достоверностью.

Избыточность информациипри передаче сообщений имеет свои положительные и отрицательные стороны. Увеличение избыточности приводит к увеличению времени передачи сообщений, излишней нагрузке каналов связи.

Однако при увеличении избыточности появляется возможность повышения помехоустойчивости при передачи сообщений. Так, избыточность текста позволяет исправлять отдельные ошибки или восстанавливать пропущенные буквы или даже слова в телеграмме. Для систем связи устанавливается компромиссное значение избыточности, которое обеспечивает заданную скорость и надёжность передачи сообщений.

studfile.net

Функции файловой системы — Мегаобучалка

 

Файловая система - это компонент ОС, который отвечает за сохранение данных в массовую память (жёсткий диск, флеш-память, оптические носители, и т.д.).

 

Основными задачами файловой системы являются:

· Хранение информации

· Структурирование файлов

· Обеспечение прав доступа к данным

· Защита данных

· Создание однородной среды для разных носителей информации

 

Объектами файловой системы являются файлы и каталоги. Файл хранит информацию; он удобен в использовании программистам и является той единицей, которой ОС может назначить права доступа.

Каталоги содержат файлы и подкаталоги и позволяют пользователю о ОС удобно организовывать файлы в иерархическую структуру.

Каталог это таблица, в которой есть по одной записи для каждого находящегося в каталоге файла или подкаталога. Структура записи каталога зависит от файловой системы. Обычно запись содержит имя файла (или подкаталога) и связанную с файлом информацию, такую как атрибуты, или информацию, необходимую для считывая содержимого файла из массовой памяти.

Каталоги обычно организованы в древовидную структуру. У дерева есть корневой каталог (в системах Unix обозначается символом "/"), а другие каталоги являются ветвями корневого каталога (если содержатся непосредственно в нём), или исходят из корневого каталога. Следовательно, за исключением корневого каталога, и каждого файла или каталога есть старший каталог, т.е. каталог, к которому он относится.

 

Рисунок 2. Дерево файловой системы

 

Файловая система ставит в соответствие абстрактную модель файлов и каталогов и их действительное расположение на диске, для чего ведёт соответствующую инфраструктуру. Эти структуры содержат информацию, необходимую для поиска файлов и каталогов на диске. Данные на массовых носителях информации хранятся секторами. В задачу файловой системы входит организовывать секторы в файлы и каталоги, а также вести учёт того, какие секторы заняты, а какие свободны. В более новых ёмких массовых носителях единицы информации, используемые для хранения файлов, имеют ещё больший размер.



Современные файловые системы адресуют данные через структуры фиксированного размера, такие как блок (Block) или кластер (Cluster). Такие единицы могут хранить в разы больше данных, чем сектор, и как правило являются наименьшими единицами хранения данных в файловой системе. Если размер файла меньше единицы данных, то под него всё равно выделяется целая единица. Чтение данных большими блоками быстрее, что положительно сказывается на скорости обмена данных.

 

Ниже перечислены распространённые файловые системы, используемые для хранения данных на массовых носителях:

· FAT (File Allocation Table) поддерживается ОС Microsoft. Из-за существенных ограничений, таких как отсутствие безопасности, ограничения имени и размера файлов, FAT применяется преимущественно на сменных (Removable) носителях. В этих же целях применяется и новая версия этой файловой системы - exFAT (Extennded FAT), которая является преемников системы FAT32. Если в FAT32 размер файла описывался 32 битами, то exFAT 64 битами. Размер тома (Volume) массового носителя ограничен 2ТБ в FAT32 и 512ТБ в exFAT.

· NTFS (New Technology File System) - это современная файловая система от Mirosoft. Файлы хранятся в кластерах размером по умолчанию 4кБ. NTFS сохраняет все объекты файловой системы в структуры по тиму базы данных - Master File Table (MFT). NTFS ведёт лог транзакций для каждого тома, т.е. сохранение в базу данных изменений файловой системы происходит не сразу, а постепенно. Ведение лога позволяет восстановить файловую систему после сбоя системы. Помимо этого, лог изменений может быть использован различными приложениями, такими как индексирование файловой системы, репликация данных, резервное копирование, сканеры вирусов итд.

· EXT4 (Fourth Extended Fiel System) - широко применяемая в ОС Linux файловая система, являющаяся развитием предыдущих версий. EXT4 поддерживает лог транзакций, тома большого размера и обладает улучшенными показателя производительности.

 

 

Контрольные вопросы и задания:

1.Что такое файловая система?

2.Опишите основные задачи системы управления файлами

3.Изобразите в графическом виде архитектуру файловой системы

4.Типы файлов. Смешанный файл

5.Типы файлов. Последовательный файл

6.Типы файлов. Индексно-последовательный файл

7.Типы файлов. Индексированный файл

8.Типы файлов. Файл прямого доступа (хешированный)

9.Что такое каталог. Основное назначение каталогов?

10.Зарисуйте дерево файловой системы

11.Дайте сравнительную характеристику основным файловым системам. (Оформить в виде таблицы)

megaobuchalka.ru

Файловая система - это... Что такое Файловая система?

Question book-4.svg В этой статье не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена.
Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники.
Эта отметка установлена 15 мая 2011.

Фа́йловая систе́ма (англ. file system) — порядок, определяющий способ организации, хранения и именования данных на носителях информации в компьютерах, а также в другом электронном оборудовании: цифровых фотоаппаратах, мобильных телефонах и т. п. Файловая система определяет формат содержимого и способ физического хранения информации, которую принято группировать в виде файлов. Конкретная файловая система определяет размер имени файла (папки), максимальный возможный размер файла и раздела, набор атрибутов файла. Некоторые файловые системы предоставляют сервисные возможности, например, разграничение доступа или шифрование файлов.

Файловая система связывает носитель информации с одной стороны и API для доступа к файлам — с другой. Когда прикладная программа обращается к файлу, она не имеет никакого представления о том, каким образом расположена информация в конкретном файле, так же, как и на каком физическом типе носителя (CD, жёстком диске, магнитной ленте, блоке флеш-памяти или другом) он записан. Всё, что знает программа — это имя файла, его размер и атрибуты. Эти данные она получает от драйвера файловой системы. Именно файловая система устанавливает, где и как будет записан файл на физическом носителе (например, жёстком диске).

С точки зрения операционной системы (ОС), весь диск представляет собой набор кластеров (как правило, размером 512 байт и больше)[1]. Драйверы файловой системы организуют кластеры в файлы и каталоги (реально являющиеся файлами, содержащими список файлов в этом каталоге). Эти же драйверы отслеживают, какие из кластеров в настоящее время используются, какие свободны, какие помечены как неисправные.

Однако файловая система не обязательно напрямую связана с физическим носителем информации. Существуют виртуальные файловые системы, а также сетевые файловые системы, которые являются лишь способом доступа к файлам, находящимся на удалённом компьютере.

Иерархия каталогов

Практически всегда файлы на дисках объединяются в каталоги.

В простейшем случае все файлы на данном диске хранятся в одном каталоге. Такая одноуровневая схема использовалась в CP/M и в первой версии MS-DOS 1.0. Иерархическая файловая система со вложенными друг в друга каталогами впервые появилась в Multics, затем в UNIX.

Wiki.txt
Tornado.jpg
Notepad.exe
(Одноуровневая файловая система)

Каталоги на разных дисках могут образовывать несколько отдельных деревьев, как в DOS/Windows, или же объединяться в одно дерево, общее для всех дисков, как в UNIX-подобных системах.

C:
  \Program files
      \CDEx
           \CDEx.exe
           \CDEx.hlp
           \mppenc.exe
  \Мои документы
      \Wiki.txt
      \Tornado.jpg
D:
  \Music
      \ABBA
           \1974 Waterloo
           \1976 Arrival
               \Money, Money, Money.ogg
           \1977 The Album
(Иерархическая файловая система Windows/DOS)

В UNIX существует только один корневой каталог, а все остальные файлы и каталоги вложены в него. Чтобы получить доступ к файлам и каталогам на каком-нибудь диске, необходимо смонтировать этот диск командой mount. Например, чтобы открыть файлы на CD, нужно, говоря простым языком, сказать операционной системе: «возьми файловую систему на этом компакт-диске и покажи её в каталоге /mnt/cdrom». Все файлы и каталоги, находящиеся на CD, появятся в этом каталоге /mnt/cdrom, который называется точкой монтирования (англ. mount point).[2] В большинстве UNIX-подобных систем съёмные диски (дискеты и CD), флеш-накопители и другие внешние устройства хранения данных монтируют в каталог /mnt, /mount или /media. Unix и UNIX-подобные операционные системы также позволяет автоматически монтировать диски при загрузке операционной системы.

/
    /usr                                  
        /bin                              
            /arch                        
            /ls                         
            /raw                     
        /lib                           
            /libhistory.so.5.2           
            /libgpm.so.1                
    /home                                
        /lost+found                      
            /host.sh                    
        /guest                         
            /Pictures                   
                /example.png        
            /Video                     
                /matrix.avi            
                /news                
                    /lost_ship.mpeg    
(Иерархическая файловая система в Unix и UNIX-подобных операционных системах)

Обратите внимание на использование слешей в файловых системах Windows, UNIX и UNIX-подобных операционных системах (В Windows используется обратный слеш «\», а в UNIX и UNIX-подобных операционных системах простой слеш «/»)

Кроме того, следует отметить, что вышеописанная система позволяет монтировать не только файловые системы физических устройств, но и отдельные каталоги (параметр --bind) или, например, образ ISO (опция loop). Такие надстройки, как FUSE, позволяют также монтировать, например, целый каталог на FTP и ещё очень большое количество различных ресурсов.

Ещё более сложная структура применяется в NTFS и HFS. В этих файловых системах каждый файл представляет собой набор атрибутов. Атрибутами считаются не только традиционные только для чтения, системный, но и имя файла, размер и даже содержимое. Таким образом, для NTFS и HFS то, что хранится в файле, — это всего лишь один из его атрибутов.

Если следовать этой логике, один файл может содержать несколько вариантов содержимого. Таким образом, в одном файле можно хранить несколько версий одного документа, а также дополнительные данные (значок файла, связанная с файлом программа). Такая организация типична для HFS на Macintosh.

Классификация файловых систем

По предназначению файловые системы можно классифицировать на нижеследующие категории.

  • Для носителей с произвольным доступом (например, жёсткий диск): FAT32, HPFS, ext2 и др. Поскольку доступ к дискам в разы медленнее, чем доступ к оперативной памяти, для прироста производительности во многих файловых системах применяется асинхронная запись изменений на диск. Для этого применяется либо журналирование, например в ext3, ReiserFS, JFS, NTFS, XFS, либо механизм soft updates и др. Журналирование широко распространено в Linux, применяется в NTFS. Soft updates — в BSD системах.
  • Для носителей с последовательным доступом (например, магнитные ленты): QIC и др.
  • Для оптических носителей — CD и DVD: ISO9660, HFS, UDF и др.
  • Виртуальные файловые системы: AEFS и др.
  • Сетевые файловые системы: NFS, CIFS, SSHFS, GmailFS и др.
  • Для флэш-памяти: YAFFS, ExtremeFFS, exFAT.
  • Немного выпадают из общей классификации специализированные файловые системы: ZFS (собственно файловой системой является только часть ZFS), VMFS (т. н. кластерная файловая система, которая предназначена для хранения других файловых систем) и др.

Задачи файловой системы

Основные функции любой файловой системы нацелены на решение следующих задач:

  • именование файлов;
  • программный интерфейс работы с файлами для приложений;
  • отображения логической модели файловой системы на физическую организацию хранилища данных;
  • организация устойчивости файловой системы к сбоям питания, ошибкам аппаратных и программных средств;
  • содержание параметров файла, необходимых для правильного его взаимодействия с другими объектами системы (ядро, приложения и пр.).

В многопользовательских системах появляется ещё одна задача: защита файлов одного пользователя от несанкционированного доступа другого пользователя, а также обеспечение совместной работы с файлами, к примеру, при открытии файла одним из пользователей, для других этот же файл временно будет доступен в режиме «только чтение».

См. также

Примечания

dic.academic.ru

Файловые системы. Типы файловых систем. Операции с файлами. Каталоги. Операции с каталогами.

Файл — это именованная область внешней памяти, в которую можно записывать и из которой можно считывать данные.

Основные 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. Эти цели реализуются в ОС файловой системой.

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

  •  совокупность всех файлов на диске;

  •  наборы структур 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.

Таким образом, 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.

Широко известны следующие файловые системы:

  1. Файловая система операционной системы ms-dos, в основу которой положена таблица размещения файлов - fat (File Allocation Table).

Таблица содержит сведения о расположении всех файлов (каждый файл делится на кластеры в соответствии с наличием свободного места на диске, кластеры одного файла не обязательно расположены рядом). Файловая система MS-DOS имеет значительные ограничения и недостатки, например, под имя файла отводится 12 байт, работа с жестким диском большого объема приводит к значительной фрагментации файлов;

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.

studfile.net

Файловая система - это... Что такое Файловая система?

Question book-4.svg В этой статье не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена.
Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники.
Эта отметка установлена 15 мая 2011.

Фа́йловая систе́ма (англ. file system) — порядок, определяющий способ организации, хранения и именования данных на носителях информации в компьютерах, а также в другом электронном оборудовании: цифровых фотоаппаратах, мобильных телефонах и т. п. Файловая система определяет формат содержимого и способ физического хранения информации, которую принято группировать в виде файлов. Конкретная файловая система определяет размер имени файла (папки), максимальный возможный размер файла и раздела, набор атрибутов файла. Некоторые файловые системы предоставляют сервисные возможности, например, разграничение доступа или шифрование файлов.

Файловая система связывает носитель информации с одной стороны и API для доступа к файлам — с другой. Когда прикладная программа обращается к файлу, она не имеет никакого представления о том, каким образом расположена информация в конкретном файле, так же, как и на каком физическом типе носителя (CD, жёстком диске, магнитной ленте, блоке флеш-памяти или другом) он записан. Всё, что знает программа — это имя файла, его размер и атрибуты. Эти данные она получает от драйвера файловой системы. Именно файловая система устанавливает, где и как будет записан файл на физическом носителе (например, жёстком диске).

С точки зрения операционной системы (ОС), весь диск представляет собой набор кластеров (как правило, размером 512 байт и больше)[1]. Драйверы файловой системы организуют кластеры в файлы и каталоги (реально являющиеся файлами, содержащими список файлов в этом каталоге). Эти же драйверы отслеживают, какие из кластеров в настоящее время используются, какие свободны, какие помечены как неисправные.

Однако файловая система не обязательно напрямую связана с физическим носителем информации. Существуют виртуальные файловые системы, а также сетевые файловые системы, которые являются лишь способом доступа к файлам, находящимся на удалённом компьютере.

Иерархия каталогов

Практически всегда файлы на дисках объединяются в каталоги.

В простейшем случае все файлы на данном диске хранятся в одном каталоге. Такая одноуровневая схема использовалась в CP/M и в первой версии MS-DOS 1.0. Иерархическая файловая система со вложенными друг в друга каталогами впервые появилась в Multics, затем в UNIX.

Wiki.txt
Tornado.jpg
Notepad.exe
(Одноуровневая файловая система)

Каталоги на разных дисках могут образовывать несколько отдельных деревьев, как в DOS/Windows, или же объединяться в одно дерево, общее для всех дисков, как в UNIX-подобных системах.

C:
  \Program files
      \CDEx
           \CDEx.exe
           \CDEx.hlp
           \mppenc.exe
  \Мои документы
      \Wiki.txt
      \Tornado.jpg
D:
  \Music
      \ABBA
           \1974 Waterloo
           \1976 Arrival
               \Money, Money, Money.ogg
           \1977 The Album
(Иерархическая файловая система Windows/DOS)

В UNIX существует только один корневой каталог, а все остальные файлы и каталоги вложены в него. Чтобы получить доступ к файлам и каталогам на каком-нибудь диске, необходимо смонтировать этот диск командой mount. Например, чтобы открыть файлы на CD, нужно, говоря простым языком, сказать операционной системе: «возьми файловую систему на этом компакт-диске и покажи её в каталоге /mnt/cdrom». Все файлы и каталоги, находящиеся на CD, появятся в этом каталоге /mnt/cdrom, который называется точкой монтирования (англ. mount point).[2] В большинстве UNIX-подобных систем съёмные диски (дискеты и CD), флеш-накопители и другие внешние устройства хранения данных монтируют в каталог /mnt, /mount или /media. Unix и UNIX-подобные операционные системы также позволяет автоматически монтировать диски при загрузке операционной системы.

/
    /usr                                  
        /bin                              
            /arch                        
            /ls                         
            /raw                     
        /lib                           
            /libhistory.so.5.2           
            /libgpm.so.1                
    /home                                
        /lost+found                      
            /host.sh                    
        /guest                         
            /Pictures                   
                /example.png        
            /Video                     
                /matrix.avi            
                /news                
                    /lost_ship.mpeg    
(Иерархическая файловая система в Unix и UNIX-подобных операционных системах)

Обратите внимание на использование слешей в файловых системах Windows, UNIX и UNIX-подобных операционных системах (В Windows используется обратный слеш «\», а в UNIX и UNIX-подобных операционных системах простой слеш «/»)

Кроме того, следует отметить, что вышеописанная система позволяет монтировать не только файловые системы физических устройств, но и отдельные каталоги (параметр --bind) или, например, образ ISO (опция loop). Такие надстройки, как FUSE, позволяют также монтировать, например, целый каталог на FTP и ещё очень большое количество различных ресурсов.

Ещё более сложная структура применяется в NTFS и HFS. В этих файловых системах каждый файл представляет собой набор атрибутов. Атрибутами считаются не только традиционные только для чтения, системный, но и имя файла, размер и даже содержимое. Таким образом, для NTFS и HFS то, что хранится в файле, — это всего лишь один из его атрибутов.

Если следовать этой логике, один файл может содержать несколько вариантов содержимого. Таким образом, в одном файле можно хранить несколько версий одного документа, а также дополнительные данные (значок файла, связанная с файлом программа). Такая организация типична для HFS на Macintosh.

Классификация файловых систем

По предназначению файловые системы можно классифицировать на нижеследующие категории.

  • Для носителей с произвольным доступом (например, жёсткий диск): FAT32, HPFS, ext2 и др. Поскольку доступ к дискам в разы медленнее, чем доступ к оперативной памяти, для прироста производительности во многих файловых системах применяется асинхронная запись изменений на диск. Для этого применяется либо журналирование, например в ext3, ReiserFS, JFS, NTFS, XFS, либо механизм soft updates и др. Журналирование широко распространено в Linux, применяется в NTFS. Soft updates — в BSD системах.
  • Для носителей с последовательным доступом (например, магнитные ленты): QIC и др.
  • Для оптических носителей — CD и DVD: ISO9660, HFS, UDF и др.
  • Виртуальные файловые системы: AEFS и др.
  • Сетевые файловые системы: NFS, CIFS, SSHFS, GmailFS и др.
  • Для флэш-памяти: YAFFS, ExtremeFFS, exFAT.
  • Немного выпадают из общей классификации специализированные файловые системы: ZFS (собственно файловой системой является только часть ZFS), VMFS (т. н. кластерная файловая система, которая предназначена для хранения других файловых систем) и др.

Задачи файловой системы

Основные функции любой файловой системы нацелены на решение следующих задач:

  • именование файлов;
  • программный интерфейс работы с файлами для приложений;
  • отображения логической модели файловой системы на физическую организацию хранилища данных;
  • организация устойчивости файловой системы к сбоям питания, ошибкам аппаратных и программных средств;
  • содержание параметров файла, необходимых для правильного его взаимодействия с другими объектами системы (ядро, приложения и пр.).

В многопользовательских системах появляется ещё одна задача: защита файлов одного пользователя от несанкционированного доступа другого пользователя, а также обеспечение совместной работы с файлами, к примеру, при открытии файла одним из пользователей, для других этот же файл временно будет доступен в режиме «только чтение».

См. также

Примечания

dal.academic.ru

Файловая система - это... Что такое Файловая система?

Question book-4.svg В этой статье не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена.
Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники.
Эта отметка установлена 15 мая 2011.

Фа́йловая систе́ма (англ. file system) — порядок, определяющий способ организации, хранения и именования данных на носителях информации в компьютерах, а также в другом электронном оборудовании: цифровых фотоаппаратах, мобильных телефонах и т. п. Файловая система определяет формат содержимого и способ физического хранения информации, которую принято группировать в виде файлов. Конкретная файловая система определяет размер имени файла (папки), максимальный возможный размер файла и раздела, набор атрибутов файла. Некоторые файловые системы предоставляют сервисные возможности, например, разграничение доступа или шифрование файлов.

Файловая система связывает носитель информации с одной стороны и API для доступа к файлам — с другой. Когда прикладная программа обращается к файлу, она не имеет никакого представления о том, каким образом расположена информация в конкретном файле, так же, как и на каком физическом типе носителя (CD, жёстком диске, магнитной ленте, блоке флеш-памяти или другом) он записан. Всё, что знает программа — это имя файла, его размер и атрибуты. Эти данные она получает от драйвера файловой системы. Именно файловая система устанавливает, где и как будет записан файл на физическом носителе (например, жёстком диске).

С точки зрения операционной системы (ОС), весь диск представляет собой набор кластеров (как правило, размером 512 байт и больше)[1]. Драйверы файловой системы организуют кластеры в файлы и каталоги (реально являющиеся файлами, содержащими список файлов в этом каталоге). Эти же драйверы отслеживают, какие из кластеров в настоящее время используются, какие свободны, какие помечены как неисправные.

Однако файловая система не обязательно напрямую связана с физическим носителем информации. Существуют виртуальные файловые системы, а также сетевые файловые системы, которые являются лишь способом доступа к файлам, находящимся на удалённом компьютере.

Иерархия каталогов

Практически всегда файлы на дисках объединяются в каталоги.

В простейшем случае все файлы на данном диске хранятся в одном каталоге. Такая одноуровневая схема использовалась в CP/M и в первой версии MS-DOS 1.0. Иерархическая файловая система со вложенными друг в друга каталогами впервые появилась в Multics, затем в UNIX.

Wiki.txt
Tornado.jpg
Notepad.exe
(Одноуровневая файловая система)

Каталоги на разных дисках могут образовывать несколько отдельных деревьев, как в DOS/Windows, или же объединяться в одно дерево, общее для всех дисков, как в UNIX-подобных системах.

C:
  \Program files
      \CDEx
           \CDEx.exe
           \CDEx.hlp
           \mppenc.exe
  \Мои документы
      \Wiki.txt
      \Tornado.jpg
D:
  \Music
      \ABBA
           \1974 Waterloo
           \1976 Arrival
               \Money, Money, Money.ogg
           \1977 The Album
(Иерархическая файловая система Windows/DOS)

В UNIX существует только один корневой каталог, а все остальные файлы и каталоги вложены в него. Чтобы получить доступ к файлам и каталогам на каком-нибудь диске, необходимо смонтировать этот диск командой mount. Например, чтобы открыть файлы на CD, нужно, говоря простым языком, сказать операционной системе: «возьми файловую систему на этом компакт-диске и покажи её в каталоге /mnt/cdrom». Все файлы и каталоги, находящиеся на CD, появятся в этом каталоге /mnt/cdrom, который называется точкой монтирования (англ. mount point).[2] В большинстве UNIX-подобных систем съёмные диски (дискеты и CD), флеш-накопители и другие внешние устройства хранения данных монтируют в каталог /mnt, /mount или /media. Unix и UNIX-подобные операционные системы также позволяет автоматически монтировать диски при загрузке операционной системы.

/
    /usr                                  
        /bin                              
            /arch                        
            /ls                         
            /raw                     
        /lib                           
            /libhistory.so.5.2           
            /libgpm.so.1                
    /home                                
        /lost+found                      
            /host.sh                    
        /guest                         
            /Pictures                   
                /example.png        
            /Video                     
                /matrix.avi            
                /news                
                    /lost_ship.mpeg    
(Иерархическая файловая система в Unix и UNIX-подобных операционных системах)

Обратите внимание на использование слешей в файловых системах Windows, UNIX и UNIX-подобных операционных системах (В Windows используется обратный слеш «\», а в UNIX и UNIX-подобных операционных системах простой слеш «/»)

Кроме того, следует отметить, что вышеописанная система позволяет монтировать не только файловые системы физических устройств, но и отдельные каталоги (параметр --bind) или, например, образ ISO (опция loop). Такие надстройки, как FUSE, позволяют также монтировать, например, целый каталог на FTP и ещё очень большое количество различных ресурсов.

Ещё более сложная структура применяется в NTFS и HFS. В этих файловых системах каждый файл представляет собой набор атрибутов. Атрибутами считаются не только традиционные только для чтения, системный, но и имя файла, размер и даже содержимое. Таким образом, для NTFS и HFS то, что хранится в файле, — это всего лишь один из его атрибутов.

Если следовать этой логике, один файл может содержать несколько вариантов содержимого. Таким образом, в одном файле можно хранить несколько версий одного документа, а также дополнительные данные (значок файла, связанная с файлом программа). Такая организация типична для HFS на Macintosh.

Классификация файловых систем

По предназначению файловые системы можно классифицировать на нижеследующие категории.

  • Для носителей с произвольным доступом (например, жёсткий диск): FAT32, HPFS, ext2 и др. Поскольку доступ к дискам в разы медленнее, чем доступ к оперативной памяти, для прироста производительности во многих файловых системах применяется асинхронная запись изменений на диск. Для этого применяется либо журналирование, например в ext3, ReiserFS, JFS, NTFS, XFS, либо механизм soft updates и др. Журналирование широко распространено в Linux, применяется в NTFS. Soft updates — в BSD системах.
  • Для носителей с последовательным доступом (например, магнитные ленты): QIC и др.
  • Для оптических носителей — CD и DVD: ISO9660, HFS, UDF и др.
  • Виртуальные файловые системы: AEFS и др.
  • Сетевые файловые системы: NFS, CIFS, SSHFS, GmailFS и др.
  • Для флэш-памяти: YAFFS, ExtremeFFS, exFAT.
  • Немного выпадают из общей классификации специализированные файловые системы: ZFS (собственно файловой системой является только часть ZFS), VMFS (т. н. кластерная файловая система, которая предназначена для хранения других файловых систем) и др.

Задачи файловой системы

Основные функции любой файловой системы нацелены на решение следующих задач:

  • именование файлов;
  • программный интерфейс работы с файлами для приложений;
  • отображения логической модели файловой системы на физическую организацию хранилища данных;
  • организация устойчивости файловой системы к сбоям питания, ошибкам аппаратных и программных средств;
  • содержание параметров файла, необходимых для правильного его взаимодействия с другими объектами системы (ядро, приложения и пр.).

В многопользовательских системах появляется ещё одна задача: защита файлов одного пользователя от несанкционированного доступа другого пользователя, а также обеспечение совместной работы с файлами, к примеру, при открытии файла одним из пользователей, для других этот же файл временно будет доступен в режиме «только чтение».

См. также

Примечания

dal.academic.ru

Операционные системы, файловые системы

КОНТРОЛЬНА РОБОТА

з дисциплини

" Информатика и компьютерная техника" на тему:

"Операционные системы"

"Файловые системы"

План

1. Операционные системы

2. Файловые системы

3. Файловые системы и имена файлов

Список литератури

Операцио́нная систе́ма, ОС (англ. operating system ) - базовый комплекс компьютерных программ, обеспечивающий управление аппаратными средствами компьютера, работу с файлами, ввод и вывод данных, а также выполнение прикладных программ и утилит.

При включении компьютера операционная система загружается в память раньше остальных программ и затем служит платформой и средой для их работы. Помимо вышеуказанных функций ОС может осуществлять и другие, например, предоставление пользовательского интерфейса, сетевое взаимодействие и т.п. С 1990-х наиболее распространёнными операционными системами для персональных компьютеров и серверов являются ОС семейства Microsoft Windows и Windows NT, Mac OS и Mac OS X, системы класса UNIX, и Unix подобные (особенно GNU/Linux).

Операционные системы могут быть классифицированы по базовой технологии ([Юникс] -подобные или подобные Windows), типу лицензии ([собственническое программное обеспечение|проприетарная] или [открытое программное обеспечение|открытая]), развивается ли в настоящее время (устаревшие DOS или NextStep или современные GNU/Linux и Windows), для рабочих станций (DOS, Apple), или для серверов ([AIX]), [операционная система реального времени|ОС реального времени] и [встроенная операционная система|встроенные ОС] ([VxWorks], [QNX]), [PDA], или специализированные (управление производством, обучение, и т.   п). Назначение и основные возможности программы MS EXCEL. Интерфейс программы. Основные элементы интерфейса. Понятие электронной таблицы, ячейки, строки, столбца, система адресации. Движение по табличному полю. Ввод данных. Типы данных. Редактирование содержимого ячейки. Изменение ширины и высоты ячейки. Свойства ячейки (команда “Формат ячеек”).

Все современные ОС обеспечивают создание файловой системы, которая предназначена для хранения данных на дисках и обеспечения доступа к ним.

Основные функции файловой системы можно разделить на две группы:

Функции для работы с файлами (создание, удаление, переименование файлов и т.д.)

Функции для работы с данными, которые хранятся в файлах (запись, чтение, поиск данных и т.д.)

Известно, что файлы используются для организации и хранения данных на машинных носителях. Файл - это последовательность произвольного числа байтов, обладающая уникальным собственным именем или поименованная область на машинных носителях.

Структурирование множества файлов на машинных носителях осуществляется с помощью каталогов, в которых хранятся атрибуты (параметры и реквизиты) файлов. Каталог может включать множество подкаталогов, в результате чего на дисках образуются разветвленные файловые структуры. Организация файлов в виде древовидной структуры называется файловой системой.

Принцип организации файловой системы - табличный. Данные о том, в каком месте на диске записан файл, хранится в таблице размещения файлов (File Allocation Table, FAT).

Эта таблица размещается в начале тома. В целях защиты тома на нем хранятся две копии FAT. В случае повреждения первой копии FAT дисковые утилиты могут воспользоваться второй копией для восстановления тома.

По принципу построения FAT похожа на оглавление книги, так как операционная система использует ее для поиска файла и определения кластеров, которые этот файл занимает на жестком диске.

Наименьшей физической единицей хранения данных является сектор. Размер сектора 512 байт. Поскольку размер FAT - таблицы ограничен, то для дисков, размер которых превышает 32 Мбайт, обеспечить адресацию к каждому отдельному сектору не представляется возможным.

В связи с этим группы секторов условно объединяются в кластеры. Кластер является наименьшей единицей адресации к данным. Размер кластера, в отличие от размера сектора, не фиксирован и зависит от емкости диска.

Сначала для дискет и небольших жестких дисков (менее 16 Мбайт) использовалась 12-разрядная версия FAT (так называемая FAT12). Затем в MS-DOS была введена 16-разрядная версия FAT для более крупных дисков.

Операционные системы MS DOS, Win 95, Win NT реализуют 16 - разрядные поля в таблицах размещения файлов. Файловая система FAT32 была введена в Windows 95 OSR2 и поддерживается в Windows 98 и Windows 2000.

FAT32 представляет собой усовершенствованную версию FAT, предназначенную для использования на томах, объем которых превышает 2 Гбайт.

FAT32 обеспечивает поддержку дисков размером до 2 Тбайт и более эффективное расходование дискового пространства. FAT32 использует более мелкие кластеры, что позволяет повысить эффективность использования дискового пространства.

В Windows XP применяется FAT32 и NTFS. Более перспективным направлением в развитии файловых систем стал переход к NTFS (New Technology File System - файловая система новой технологии) с длинными именами файлов и надежной системой безопасности.

Объем раздела NTFS не ограничен. В NTFS минимизируется объем дискового пространства, теряемый вследствие записи небольших файлов в крупные кластеры. Кроме того, NTFS позволяет экономить место на диске, сжимая сам диск, отдельные папки и файлы.

По способам именования файлов различают “короткое" и “длинное” имя.

Согласно соглашению, принятому в MS-DOS, способом именования файлов на компьютерах IBM PC было соглашение 8.3., т.е. имя файла состоит из двух частей: собственно имени и расширения имени. На имя файла отводится 8 символов, а на его расширение - 3 символа.

Имя от расширения отделяется точкой. Как имя, так и расширение могут включать только алфавитно-цифровые символы латинского алфавита. Имена файлов, записанные в соответствии с соглашением 8.3, считаются “короткими".

С появлением операционной системы Windows 95 было введено понятие “длинного" имени. Такое имя может содержать до 256 символов. Этого вполне достаточно для создания содержательных имен файлов. “Длинное” имя может содержать любые символы, кроме девяти специальных: \ /: *? “ < > |.

В имени разрешается использовать пробелы и несколько точек. Имя файла заканчивается расширением, состоящим из трех символов. Расширение используется для классификации файлов по типу.

Уникальность имени файла обеспечивается тем, что полным именем файла считается собственное имя файла вместе с путем доступа к нему. Путь доступа к файлу начинается с имени устройства и включает все имена каталогов (папок), через которые проходит. В качестве разделителя используется символ “\” (обратный слеш - обратная косая черта). Например: D: \Documents and Settings\ТВА\Мои документы\lessons-tva\ robots. txt Несмотря на то, что данные о местоположении файлов хранятся в табличной структуре, пользователю они представляются в виде иерархической структуры - людям так удобнее, а все необходимые преобразования берет на себя операционная система.

Обычный файл представляет собой массив байтов, и может читаться и записываться, начиная с произвольного байта файла. Ядро не различает в обычных файлах границ записей, хотя многие программы воспринимают символы перевода строки в качестве признаков конца строк, но другие программы могут предполагать наличие других структур. В самом файле не хранится никакой системной информации о файле, но в файловой системе размещается некоторая информация о владельце, правах доступа и об использовании каждого файла.

Компонент под названием имя файла является строкой длиной до 255 символов. Эти имена хранятся в файле особого типа, который называется каталогом . Информация о файле в каталоге называется записью каталога и включает, кроме имени файла, указатель на сам файл. Записи каталога могут ссылаться как на другие каталоги, так и на обычные файлы. Таким образом формируется иерархия каталогов и файлов, которая и называется файловой системой filesystem ;

Рисунок 2-2. Небольшая файловая система

Одна небольшая файловая система показана на Рис.2-2. Каталоги могут содержать подкаталоги, и нет ограничений вложенности одного каталога в другой по глубине. Для соблюдения целостности файловой системы, ядро не позволяет процессу производить запись непосредственно в каталоги. Файловая система может хранить не только обычные файлы и каталоги, но также ссылки на другие объекты, такие, как устройства и сокеты.

Файловая система образует дерево, начало которого находится в корневом каталоге , иногда называемому по имени слэш , которое соответствует символу одинарной наклонной черты (/). Корневой каталог содержит файлы; в нашем примере на Рисунке 2.2, он содержит vmunix, копию выполнимого объектного файла ядра. В нем так

mirznanii.com

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *