Datotečni sustav računala u pravilu ima nekoliko diskova. Svakom disku je dodijeljen naziv, koji je zadan latiničnim slovom s dvotočkom, na primjer, A:, B:, C:, itd. Standardno je prihvaćeno da su A: i B: pogoni disketa, a pogoni C :, D : itd. - tvrdi diskovi, pogoni optičkih diskova ili elektronički diskovi.
Elektronički diskovi su dio RAM-a koji korisniku izgleda kao RAM. Brzina razmjene informacija s elektroničkim diskom mnogo je veća nego s elektromehaničkim vanjskim uređajem za pohranu. Tijekom rada elektroničkih diskova ne dolazi do trošenja elektromehaničkih dijelova. Međutim, podaci na ramdisku se ne spremaju nakon isključivanja napajanja.
Fizički postojeći magnetski diskovi mogu se podijeliti na više logičkih diskova, koji će za korisnika na ekranu izgledati isto kao i fizički postojeći diskovi. U ovom slučaju, logički diskovi se imenuju prema istim pravilima kao i fizički postojeći diskovi. Jednostavno rečeno, logički disk je dio običnog tvrdog diska koji ima svoje ime.
Disk na kojem je zapisan operativni sustav naziva se sistemski (ili boot) disk. Tvrdi disk C: najčešće se koristi kao pogon za pokretanje. U liječenju virusa, kvarova sustava, operativni sustav se često učitava s diskete.
Dostupni su optički diskovi koji se također mogu podići.
Formatiranje je priprema diska za snimanje informacija.
Tijekom formatiranja na disk se upisuju servisne informacije (vrši se označavanje), koje se zatim koriste za upisivanje i čitanje informacija, korekciju brzine rotacije diska. Označavanje se vrši pomoću elektromagnetskog polja koje stvara glava za snimanje pogona. Snimanje informacija provodi se po stazama, a svaka je staza podijeljena na sektore, na primjer, 1024 bajta.
Tijekom procesa formatiranja, na disku se dodjeljuje područje sustava koje se sastoji od tri dijela: sektor za pokretanje, tablica za dodjelu datoteka i korijenski direktorij.
Sektor za pokretanje (Boot Record) nalazi se na svakom disku u logičkom sektoru broj 0. Sadrži podatke o formatu diska, kao i kratki program koji se koristi u proceduri pokretanja operativnog sustava.
Sektor za pokretanje se stvara tijekom formatiranja diska. Ako je disk pripremljen kao sistemski (bootable) disk, tada boot sektor sadrži program za pokretanje operativnog sustava. Inače, sadrži program koji pri pokušaju pokretanja operativnog sustava s ovog diska prikazuje poruku da ovaj disk nije sistemski disk.
Datoteka je skup međusobno povezanih podataka koje računalo percipira kao cjelinu, ima zajednički naziv, nalazi se na magnetskom ili optičkom disku, magnetskoj vrpci, u RAM-u ili na drugom mediju za pohranu.
Datoteka se obično identificira s memorijskim područjem (VZU, RAM, ROM) gdje se nalaze logički povezani podaci zajedničkog imena. Datoteka je pohranjena na mediju za pohranu u binarnom zapisu i predstavljena je OS-u kao zbirka povezanih bajtova.
Datoteke mogu pohranjivati tekstove programa, dokumente, podatke itd.
Ako je datoteka velika, može obuhvaćati više zapisa.
Prilikom zapisivanja informacija na novi (prazan) disk, datoteke se poredaju jedna za drugom: od prve pjesme do posljednje.
Imajte na umu da datoteke uvijek zauzimaju cijeli broj klastera, tako da se dvije čak i male datoteke ne mogu nalaziti u jednom klasteru u isto vrijeme. Imajte na umu da ako se dokument sastoji samo od jednog slova, datoteka i dalje zauzima jedan zasebni klaster na disku.
Nazivi datoteka registrirani su na magnetskim i optičkim diskovima u mapama, imenicima (ili imenicima). Pojam "direktorij" koristi se u operacijskim sustavima obitelji DOS, pojam "mapa" koristi se u operativnim sustavima obitelji Windows.
Kod opetovanog prepisivanja i brisanja datoteka dolazi do fragmentacije (drobljenja, dijeljenja) prostora na disku. Kao rezultat toga, datoteka može biti pokvarena i smještena u klastere koji se nalaze na relativno velikoj udaljenosti jedna od druge. Čitanje takvih datoteka znatno se usporava jer je pogonu potrebno dodatno vrijeme za pomicanje glava. Razlog nastanka fragmentacije je taj što sve datoteke u pravilu imaju različite duljine. Stoga, nakon brisanja datoteke, nova datoteka ne može točno stati u oslobođeni prostor na disku. Gotovo je sigurno da će ili ostati slobodan dio diska ili će se popuniti sektori koji se nalaze drugdje na disku (na primjer, koji se nalaze kroz nekoliko sektora ili na drugim stazama). U sklopu operativnog sustava postoji poseban program (uslužni program) koji vrši defragmentaciju diska.
Ovaj uslužni program postavlja tijelo datoteke u susjedne sektore, čime se ubrzava čitanje informacija (nema potrebe za prebacivanjem na druge staze, preskakanje drugih sektora) i smanjuje trošenje pogona.
Svrha i funkcioniranje datotečnog sustava
U operacijskim sustavima datotečni sustav odnosi se na osnovne pojmove i definira se kao opći sustav koji uspostavlja pravila za imenovanje datoteka, pohranjivanje, organiziranje i obradu datoteka na mediju za pohranu. Nositelji informacija (memorija) realizirani su u obliku odgovarajućih tehničkih sredstava za pohranu informacija.
Dakle, datotečni sustav je dio operativnog sustava koji omogućuje pisanje i čitanje datoteka na mediju za pohranu (eksternu pohranu), odnosno korisniku pruža prikladno sučelje pri radu s podacima pohranjenim na pohrani. Firma Microsoft je razvio nekoliko datotečnih sustava za osobna računala, kao što su FAT, FAT16, FAT32, NTFS itd. Funkcioniranje datotečnog sustava implementirano je kao višerazinski proces, gdje svaka razina predstavlja skup funkcija na prethodnu razinu i upućuje na sljedećem s odgovarajućim zahtjevom.
Riža.
Procesi prve razine uključuju procese povezane s određivanjem njezinog jedinstvenog imena pomoću simboličkog imena datoteke, procesi druge razine povezani su s određivanjem karakteristika datoteke njezinim jedinstvenim imenom, a procesi treće razine su povezan s provjerom dopuštenosti date operacije na željenu datoteku itd. Procesi n-te razine povezani su s određivanjem broja fizičkog bloka koji sadrži logički zapis.
FAT datotečni sustav
formatiraj datoteku naredbenog koda
OS koristi datotečni sustav FAT MS DOS i OS Windows za organiziranje i upravljanje datotekama. Ovaj datotečni sustav temelji se na FAT alokacijskoj tablici. (Tablica dodjele datoteka),što je podatkovna struktura koju stvara OS prilikom formatiranja podataka u memoriji. OS pohranjuje podatke o svakoj datoteci u tablici dodjele datoteka tako da se po potrebi može dohvatiti ispravna datoteka.
Navedeni datotečni sustav u potpunosti je zadovoljio zahtjeve svog vremena, ponajprije jer je sam po sebi vrlo kompaktan i jednostavan. Zbog toga se uspješno koristio i koristi u NGMD. Jedan ili više klastera može se koristiti za pohranu datoteke u FAT, standardna veličina klastera je 512 bajtova.
Postoji nekoliko inačica FAT datotečnog sustava, među kojima se najviše koriste datotečni sustavi FAT 16 i FAT 32. Razlika između ovih datotečnih sustava je u broju bitova koji se koriste u tablicama dodjele datoteka.
Vaš bi prijenosni pogon trebao koristiti FAT32 za najbolju kompatibilnost, ali ako planirate pohranjivati velike datoteke, formatirajte ih u NTFS. Mac formatira diskove na HFS+ standard, koji ne radi sa sustavom Windows. Linux također ima svoje vlastite sustave datoteka.
Zašto ih ima toliko?
Datotečni sustav 101
Različiti sustavi datoteka jednostavno su različiti načini organiziranja i pohranjivanja datoteka na tvrdi disk, flash pogon ili bilo koji drugi uređaj za pohranu. Svaki uređaj za pohranu ima jedan ili više odjeljaka, a svaki odjeljak mora biti "formatiran" na određeni način rada datotečnog sustava. Proces formatiranja stvara prazan datotečni sustav ove vrste na uređaju.
Sustav datoteka pruža način dijeljenja podataka na disku u zasebne dijelove, koji su datoteke. Također pruža način pohranjivanja podataka o tim datotekama, kao što su njihova imena, dopuštenja i drugi atributi. Sustav datoteka također daje indeks-listu datoteka na disku i gdje se one nalaze na disku, tako da operativni sustav na jednom mjestu može vidjeti što je na disku, a ne mora "češljati" cijeli disk da pronađe .
Operativni sustav mora razumjeti datotečni sustav kako bi mogao prikazati njegov sadržaj, otvoriti datoteke i spremati datoteke u njih. Ako vaš operativni sustav ne razumije datotečni sustav, možete instalirati upravljački program datotečnog sustava koji pruža podršku za takav datotečni sustav.
Datotečni sustav računalnog diska može se usporediti sa sustavom za pohranu dokumenata - bitovi podataka na računalu nazivaju se "datoteke" i organizirani su u "datotečni sustav" baš kao što se papirnate datoteke mogu organizirati u ormarićima za datoteke. Postoje različiti načini organiziranja tih datoteka i pohranjivanja podataka - to su "datotečni sustavi".
Zašto postoji toliko mnogo sustava datoteka
Nisu svi sustavi datoteka jednaki. Različiti sustavi datoteka imaju različite načine organiziranja svojih podataka. Neki su datotečni sustavi brži od drugih, neki imaju dodatne sigurnosne značajke, a neki podržavaju diskove s više memorije, dok drugi rade samo na diskovima s manje memorije. Neki datotečni sustavi su robusniji i otporniji na oštećenje datoteka, dok drugi ugrožavaju pouzdanost u korist brzine.
Ne postoji najbolji datotečni sustav, koji bi bio prikladan za sve namjene. Svaki operacijski sustav računala nastoji koristiti svoj vlastiti datotečni sustav, na kojem također rade programeri operativnog sustava. Microsoft, Apple i programeri kernela Linuxa rade na vlastitim datotečnim sustavima. Novi datotečni sustavi mogu biti brži, stabilniji, bolje se skaliraju za veće uređaje za pohranu i imaju više značajki od starijih.
Datotečni sustav nije poput particije, što je samo komad prostora za pohranu. Datotečni sustav određuje kako su datoteke postavljene, organizirane, indeksirane i kako su metapodaci povezani s njima. Uvijek postoji prostor za dotjerivanje i poboljšanje načina na koji se to radi.
Promjena sustava datoteka
Svaka particija ima datotečni sustav. Ponekad možete "pretvoriti" datotečni sustav particije, ali to je rijetko moguće. Umjesto toga, vjerojatno ćete prvo morati kopirati važne podatke s particije.
Operativni sustavi automatski formatiraju particije u odgovarajući datotečni sustav tijekom procesa instalacije. Ako imate particiju formatiranu za Windows na koju želite instalirati Linux, tijekom procesa instalacije, Linux će formatirati NTFS ili FAT32 particiju u sustav datoteka Linuxa koji preferira vaša distribucija Linuxa.
Stoga, ako imate uređaj za pohranu podataka i želite koristiti drugi datotečni sustav, jednostavno kopirajte datoteke s njega kako biste ih sigurnosno kopirali. Zatim upotrijebite alat Upravljanje diskovima na Windowsima gparted na Linuxu ili uslužni program za disk u MacOS-u.
Pregled uobičajenih datotečnih sustava
Ovdje je kratki pregled nekih od uobičajenih datotečnih sustava na koje ćete naići. Nije iscrpan - postoje mnogi drugi sustavi datoteka za posebne namjene:
- FAT32: jedan je od najstarijih Windows datotečnih sustava, ali se još uvijek koristi na prijenosnim medijima - malog volumena. Veliki vanjski tvrdi diskovi od 1 TB ili više ionako će biti formatirani s NTFS-om. FAT32 ima smisla samo za male uređaje za pohranu ili za kompatibilnost s drugim uređajima kao što su digitalne kamere, igraće konzole, set-top box uređaji i drugi uređaji koji podržavaju samo FAT32 ali NTFS.
- NTFS: moderna verzija Windows datotečnog sustava - koristi se od Windows XP. Vanjski pogoni mogu se formatirati s FAT32 ili NTFS.
- HFS+ O: Mac koristi HFS+ za svoje unutarnje particije i formatira vanjske pogone s HFS+ - korištenje vanjskog tvrdog diska s Time Machineom zahtijeva atribute datotečnog sustava da bi se moglo sigurnosno kopirati. Macovi također mogu čitati i pisati datoteke u FAT32 datotečne sustave, ali trebat će vam softver treće strane za pisanje u NTFS datotečne sustave s Maca.
- ext2 / Ext3/Ext4: Često ćete vidjeti ext2, ext3 i ext4 datotečne sustave na Linuxu. Ext2 je stariji datotečni sustav i nedostaju mu važne značajke poput vođenja dnevnika - ako nestane struje ili se računalo pokvari tijekom pisanja na pogon ext2, podaci se mogu izgubiti. Ext3 dodaje ove robusne karakteristike nauštrb neke brzine. Ext4 je modernija i brža opcija - to je zadani datotečni sustav na većini distribucija Linuxa. Windows i Mac ne podržavaju ove datotečne sustave - trebat će vam alat treće strane za pristup datotekama u takvim datotečnim sustavima. Međutim, Linux može čitati i pisati u FAT32 i NTFS.
- btrfs: Ovo je novi Linux sustav datoteka koji je još uvijek u razvoju. Trenutačno nije standard na većini distribucija Linuxa, ali će jednog dana vjerojatno zamijeniti Ext4. Cilj je pružiti dodatne značajke koje omogućuju Linuxu skaliranje na velike količine pohrane.
- Zamjena: Na Linuxu, "swap" datotečni sustav zapravo nije datotečni sustav. Particija formatirana kao "swap" može se koristiti kao swap prostor operativnog sustava - poput Windows swap datoteke, ali zahtijeva namjensku particiju.
Postoje i drugi datotečni sustavi, posebno na Linuxu i drugim sustavima sličnim Unixu.
Tipični korisnik računala ne bi trebao znati puno o ovim stvarima - ali poznavanje osnova pomoći će vam da razumijete pitanja poput "zašto ovaj disk formatiran za Mac ne radi s mojim Windows računalom?" i "trebam li formatirati ovaj USB tvrdi disk kao FAT32 ili NTFS?".
Datotečni sustav omogućuje organiziranje programa i podataka te organiziranje urednog upravljanja tim objektima.
Operativni sustavi osobnih računala bili su duboko utisnuti konceptom datotečnog sustava koji je u osnovi operativnog sustava Unix. U Unixu, I/O podsustav objedinjuje način pristupa i datotekama i periferiji. Pod datotekom se u ovom slučaju podrazumijeva skup podataka na disku, terminalu ili nekom drugom uređaju.
Sustav datoteka je funkcionalni dio operacijskog sustava koji omogućuje rad s datotekama. Datotečni sustav omogućuje vam rad s datotekama i direktorijima (imenicima) bez obzira na njihov sadržaj, veličinu, vrstu itd.
Sustav datoteka je sustav za upravljanje podacima.
Sustav za upravljanje podacima je sustav čiji su korisnici oslobođeni većine fizičkih manipulacija datotekama i mogu se prvenstveno usredotočiti na logička svojstva podataka.
OS datotečni sustavi stvaraju za korisnike neku virtualnu reprezentaciju vanjskih uređaja za pohranu, omogućujući im da rade s njima ne na niskoj razini fizičkih naredbi za kontrolu uređaja, već na visokoj razini skupova podataka i struktura.
Datotečni sustav (odredište):
- skriva sliku stvarnog položaja informacija u vanjskoj memoriji;
- osigurava neovisnost programa o značajkama određene konfiguracije računala (logička razina rada s datotekama);
- pruža standardne odgovore na pogreške koje se javljaju tijekom razmjene podataka.
Struktura datoteke
Cjelokupni skup datoteka na disku i odnosi među njima nazivaju se strukturom datoteka. Razvijeni operacijski sustavi imaju hijerarhijsku strukturu datoteka s više razina organiziranu kao stablo.
Koristi se struktura stabla imenika − stablo imenika. Posuđeno iz Unixa. Hijerarhijska struktura - struktura sustava, čiji su dijelovi (komponente) povezani odnosima uključenosti ili subordinacije.
Hijerarhijska struktura je predstavljena orijentiranim stablom, u kojem vrhovi odgovaraju komponentama, a lukovi poveznicama.
Stablo direktorija pogona G
Usmjereno stablo je graf s istaknutim vrhom (korijenom) u kojem postoji samo jedan put između korijena i bilo kojeg vrha. U ovom slučaju moguće su dvije mogućnosti orijentacije: ili su sve staze orijentirane od korijena prema listovima ili su sve staze orijentirane od listova prema korijenu.
Stabla se koriste u opisivanju i dizajniranju hijerarhijskih struktura.
Korijen je početna pozicija, listovi su konačna pozicija.
Sekcije
Bilo koji tvrdi ili magnetno-optički disk tijekom formatiranja može se podijeliti na nekoliko dijelova i raditi s njima kao s zasebnim (neovisnim) diskovima. Ti se dijelovi nazivaju odjeljci ili logičke pogone. Particioniranje diska na nekoliko logičkih diskova može biti potrebno zbog činjenice da OS ne može raditi s diskovima koji su veći od određene veličine. Vrlo je zgodno pohranjivati podatke i korisničke programe odvojeno od sistemskih programa (OS), jer OS može "odletjeti s računala".
Poglavlje– područje diska. Pod, ispod logički disk (particija) pod računalom se podrazumijeva svaki medij za pohranu podataka s kojim operacijski sustav radi kao jedna cjelina.
Naziv pogona– oznaka logičkog pogona; unos u korijenski direktorij.
Logički diskovi (particije) označeni su latiničnim slovima A B C D E, ... (32 slova od A do Z).
Slova A, B rezervirana su za diskete.
C - tvrdi disk, obično s kojeg se učitava OS.
Preostala slova su logički pogoni, CD-ovi itd. Maksimalni broj logičkih pogona za Windows OS je beskonačan.
NA pregradni stol označava mjesto početka i kraja ovog odjeljka i broj sektora u ovom odjeljku (položaj i veličina).
Datotečna struktura logičkog pogona
Da biste pristupili informacijama na disku u datoteci, morate znati fizičku adresu prvog sektora (broj površine + broj zapisa + broj sektora), ukupan broj klastera koje zauzima ova datoteka, adresu sljedećeg klastera ako veličina datoteke je veća od veličine jednog klastera
Elementi strukture datoteke:
početni sektor (bootstrap, sektor za pokretanje);
stol smještajdatoteke (FAT - File Allocation Table);
korijenski direktorij (Korijenski direktorij);
područje podataka (preostali slobodni prostor na disku).
Čizma-sektor
Čizma-sektor - prvi (početni) sektor diska. Nalazi se na 0-strani, 0-staza.
Sektor za pokretanje sadrži servisne informacije:
veličina klastera diska (klaster je blok koji kombinira nekoliko sektora u grupu kako bi se smanjila veličina FAT tablice);
mjesto FAT tablice (u boot sektoru postoji pokazivač gdje se nalazi FAT tablica);
FAT veličina tablice;
broj FAT tablica (uvijek postoje najmanje 2 kopije tablice kako bi se osigurala pouzdanost i sigurnost, budući da uništavanje FAT-a dovodi do gubitka informacija i teško ih je obnoviti);
adresu početka korijenskog imenika i njegovu maksimalnu veličinu.
Sektor za pokretanje sadrži blok za pokretanje (bootloader) - zapis o pokretanju sustava Boot Record.
Bootloader je pomoćni program koji smješta izvršni program u RAM i dovodi ga u stanje spremnosti za izvođenje.
FAT (Tablica dodjele datoteka)
FAT (File Allocation Table) - tablica raspodjele datoteka. Definira koji dijelovi diska pripadaju svakoj datoteci Područje podataka diska je u OS-u predstavljeno kao niz numeriranih klastera.
MAST je niz elemenata koji se odnose na klastere područja podataka na disku. Svaki klaster područja podataka odgovara jednom FAT unosu. Elementi FAT služe kao lanac veza do klastera datoteka u području podataka.
Struktura tablice dodjele datoteka:
FAT se sastoji od elemenata duljine 16/32/64 bita. Ukupno, tablica može imati do 65520 takvih elemenata, svaki od njih (osim prva dva) odgovara klasteru diska. Klaster je jedinica u kojoj je prostor dodijeljen u području podataka na disku za datoteke i direktorije. Prva dva elementa tablice (s brojevima 0 i 1) su rezervirana, a svaki od preostalih elemenata tablice istim brojem opisuje stanje klastera diska. Element može označavati da je klaster slobodan, da je klaster neispravan, da klaster pripada datoteci i da je zadnji klaster u datoteci. Ako klaster pripada datoteci i nije njezin zadnji klaster, tada unos u tablici sadrži broj sljedećeg klastera u ovoj datoteci.
MAST je iznimno važan element strukture datoteke. Povrede FAT-a mogu dovesti do potpunog ili djelomičnog gubitka informacija na cijelom logičkom disku. Zbog toga su na disku pohranjene dvije kopije FAT-a. Postoje posebni programi koji prate stanje FAT-a i ispravljaju kršenja.
Različiti OS zahtijevaju različite verzije FAT-a
Windows 95 FAT16, FAT32
Windows NT (XP) NTFS
Novell Netware TurboFAT
UNIX NFS, ReiserFS
Logička struktura medija za pohranu
UPRAVLJAČKI ROBOT
iz disciplina
" Informatika i računalna tehnika" na temu:
"Operacijski sustavi"
"Datotečni sustavi"
1. Operativni sustavi
2. Sustavi datoteka
3. Datotečni sustavi i imena datoteka
Reference
1. Operativni sustavi
Operativni sustav, OS operativnisustav) - osnovni skup računalnih programa koji omogućuje kontrolu hardvera računala, rad s datotekama, unos i izlaz podataka, kao i izvršavanje aplikacijskih programa i uslužnih programa.
Kada uključite računalo, operativni sustav se učitava u memoriju prije ostalih programa i tada služi kao platforma i okruženje za njihov rad. Osim gore navedenih funkcija, OS može obavljati i druge, poput pružanja korisničkog sučelja, umrežavanja i tako dalje. Od 1990-ih najčešći operativni sustavi za osobna računala i poslužitelje bili su Microsoft Windows obitelj i Windows NT, Mac OS i Mac OS X, sustavi klase UNIX i sustavi slični Unixu (osobito GNU/Linux).
Operativni sustavi mogu se klasificirati prema temeljnoj tehnologiji (slična [Unixu] ili slična Windowsu), vrsti licence ([vlasnički softver|vlasnički] ili [softver otvorenog koda|otvorenog koda]), jesu li trenutno u razvoju (zastarjeli DOS ili NextStep ili moderni GNU/Linux i Windows), za radne stanice (DOS, Apple) ili za poslužitelje (), [operativni sustav u stvarnom vremenu|OS u stvarnom vremenu] i [ugrađeni operativni sustav|ugrađeni OS] (, ), , ili specijalizirani (upravljanje proizvodnjom, obuka, itd.). Namjena i glavne značajke programa MS EXCEL. Programsko sučelje. Glavni elementi sučelja. Pojam proračunske tablice, ćelije, redovi, stupci, sustav adresiranja. Kretanje na polju stola. Unos podataka. Vrste podataka. Uređivanje sadržaja ćelije. Promjena širine i visine ćelije. Svojstva ćelije (naredba “Format Cells”).
2. Sustavi datoteka
Svi moderni operativni sustavi omogućuju stvaranje datotečnog sustava koji je dizajniran za pohranjivanje podataka na diskove i omogućavanje pristupa njima.
Glavne funkcije datotečnog sustava mogu se podijeliti u dvije skupine:
Funkcije za rad s datotekama (stvaranje, brisanje, preimenovanje datoteka itd.)
Funkcije za rad s podacima pohranjenim u datotekama (pisanje, čitanje, traženje podataka itd.)
Poznato je da se datoteke koriste za organiziranje i pohranu podataka na strojne medije. Datoteka je niz proizvoljnog broja bajtova koji ima jedinstveno vlastito ime ili imenovano područje na strojnom mediju.
Strukturiranje skupa datoteka na strojnom mediju provodi se pomoću direktorija u kojima su pohranjeni atributi (parametri i detalji) datoteka. Direktorij može uključivati mnoge poddirektorije, što rezultira razgranatim strukturama datoteka na diskovima. Organizacija datoteka u strukturi stabla naziva se datotečni sustav.
Načelo organizacije datotečnog sustava je tablično. Gdje je datoteka pohranjena na disku, pohranjuje se u tablici dodjele datoteka (FAT).
Ova se tablica nalazi na početku sveska. Radi zaštite volumena, na njemu su pohranjene dvije kopije FAT-a. Ako je prva FAT kopija oštećena, diskovni uslužni programi mogu koristiti drugu kopiju za popravak volumena.
FAT je sličan sadržaju knjige u smislu načina na koji ga operativni sustav koristi za pronalaženje datoteke i određivanje klastera koje ta datoteka zauzima na tvrdom disku.
Najmanja fizička jedinica za pohranu podataka je sektor. Veličina sektora je 512 bajtova. Budući da je veličina FAT tablice ograničena, nije moguće osigurati adresiranje svakog pojedinog sektora za diskove veće od 32 MB.
S tim u vezi, skupine sektora uvjetno se spajaju u klastere. Klaster je najmanja jedinica adresiranja podataka. Veličina klastera, za razliku od veličine sektora, nije fiksna i ovisi o kapacitetu diska.
U početku su diskete i mali tvrdi diskovi (manji od 16 MB) koristili 12-bitnu verziju FAT-a (zvanu FAT12). MS-DOS je tada predstavio 16-bitnu verziju FAT-a za veće diskove.
Operativni sustavi MS DOS, Win 95, Win NT implementiraju 16-bitna polja u tablicama dodjele datoteka. Datotečni sustav FAT32 uveden je u Windows 95 OSR2 i podržan je u Windows 98 i Windows 2000.
FAT32 je napredna verzija FAT-a dizajnirana za korištenje na jedinicama većim od 2 GB.
FAT32 pruža podršku za pogone do 2TB i učinkovitije korištenje prostora na disku. FAT32 koristi manje klastere za poboljšanje učinkovitosti prostora na disku.
Windows XP koristi FAT32 i NTFS. Obećavajući smjer u razvoju datotečnih sustava bio je prijelaz na NTFS (New Technology File System - datotečni sustav nove tehnologije) s dugim nazivima datoteka i pouzdanim sigurnosnim sustavom.
Veličina NTFS particije nije ograničena. NTFS minimizira količinu prostora na disku koji se troši pisanjem malih datoteka u velike klastere. Osim toga, NTFS vam omogućuje uštedu prostora na disku komprimiranjem samog diska, pojedinačnih mapa i datoteka.
Prema načinu imenovanja datoteka razlikuju se “kratka” i “dugačka” imena.
Prema konvenciji usvojenoj u MS-DOS-u, način imenovanja datoteka na IBM PC računalima bila je konvencija 8.3., tj. Naziv datoteke sastoji se od dva dijela: samog naziva i ekstenzije naziva. Naziv datoteke ima 8 znakova, a nastavak ima 3 znaka.
Naziv je od ekstenzije odvojen točkom. I ime i ekstenzija mogu uključivati samo latinične alfanumeričke znakove. Nazivi datoteka napisani u skladu s konvencijom 8.3 smatraju se "kratkim".
Pojavom operativnog sustava Windows 95 uveden je koncept "dugog" imena. Takvo ime može sadržavati do 256 znakova. To je sasvim dovoljno za stvaranje smislenih naziva datoteka. "Dugo" ime može sadržavati bilo koje znakove osim devet posebnih znakova: /: *?< > |.
U imenu su dopušteni razmaci i više točaka. Naziv datoteke završava ekstenzijom od tri znaka. Ekstenzija se koristi za klasifikaciju datoteka prema vrsti.
Jedinstvenost naziva datoteke osigurana je činjenicom da se puni naziv datoteke smatra vlastitim imenom datoteke zajedno sa stazom do nje. Put do datoteke počinje nazivom uređaja i uključuje nazive svih direktorija (mapa) kroz koje prolazi. Znak “” (obrnuta kosa crta - obrnuta kosa crta) koristi se kao razdjelnik. Na primjer: D: Dokumenti i postavkeTVAMy Dokumentilekcije-tva robota. txt Unatoč činjenici da su podaci o lokaciji datoteke pohranjeni u tabličnoj strukturi, korisniku se prikazuju u obliku hijerarhijske strukture - to je prikladnije za ljude, a operativni sustav brine o svim potrebnim transformacijama.
Obična datoteka je niz bajtova i može se čitati i pisati počevši od proizvoljnog bajta u datoteci. Kernel ne prepoznaje granice zapisa u normalnim datotekama, iako mnogi programi tretiraju nove retke kao znakove za kraj retka, ali drugi programi mogu pretpostaviti druge strukture. Sama datoteka ne pohranjuje nikakve sistemske informacije o datoteci, ali datotečni sustav pohranjuje neke informacije o vlasniku, dopuštenjima i korištenju svake datoteke.
Komponenta tzv Naziv datoteke je niz do 255 znakova. Ta su imena pohranjena u posebnu vrstu datoteke tzv katalog. Pozivaju se informacije o datoteci u direktoriju unos imenika i uključuje, osim naziva datoteke, i pokazivač na samu datoteku. Unosi direktorija mogu se odnositi na druge direktorije kao i na obične datoteke. Tako nastaje hijerarhija direktorija i datoteka koja se naziva datotečni sustav. sustav datoteka;
Slika 2-2. mali datotečni sustav
Jedan mali datotečni sustav prikazan je na slici 2-2. Direktoriji mogu sadržavati poddirektorije i ne postoji ograničenje koliko duboko jedan direktorij može biti ugniježđen unutar drugog. Kako bi se održao integritet datotečnog sustava, kernel ne dopušta procesu da piše izravno u direktorije. Datotečni sustav može pohraniti ne samo obične datoteke i direktorije, već i reference na druge objekte kao što su uređaji i utičnice.
Datotečni sustav tvori stablo, čiji je početak u korijenski direktorij ponekad se naziva imenom kosa crta, koji odgovara jednom znaku kose crte (/). Korijenski direktorij sadrži datoteke; u našem primjeru na slici 2.2, sadrži vmunix, kopiju izvršne objektne datoteke jezgre. Također sadrži imenike; u ovom primjeru sadrži usr direktorij. Unutar direktorija usr nalazi se direktorij bin, koji u osnovi sadrži izvršni objektni kod programa kao što su ls i vi.
Proces pristupa datoteci navođenjem staza prije njega, što je niz bez ili više naziva datoteka odvojenih kosim crtama (/). Sa svakim procesom, kernel pridružuje dva direktorija koji se mogu koristiti za tumačenje staza datoteka. Korijenski direktorij proces je najviša točka na datotečnom sustavu koju proces može dosegnuti; obično odgovara korijenskom direktoriju cijelog datotečnog sustava. Poziva se ruta koja počinje kosom crtom apsolutna ruta, a interpretira ga kernel počevši od korijenskog direktorija procesa.
Poziva se ime staze koje ne počinje kosom crtom relativna ruta, a tumači se u odnosu na trenutni radni imenik postupak. (Ovaj imenik se također kratko naziva trenutni imenik ili radni imenik) Sam trenutni direktorij može se izravno označiti njegovim imenom točka, što odgovara jednoj točki (). Naziv datoteke točka točka(.) označava nadređeni direktorij trenutnog direktorija. Korijenski direktorij je sam sebi predak.
Datoteka(s engleskog. datoteka- mapa) je imenovana zbirka bilo kojih podataka koji se nalaze na vanjskom uređaju za pohranu i pohranjuju se, šalju i obrađuju kao cjelina.
Datotečni sustav je dio operativnog sustava čija je svrha pružiti korisničko sučelje za rad s podacima pohranjenim na disku i omogućiti dijeljenje datoteka između više korisnika i procesa.
Datotečni sustav definira format sadržaja i način na koji se informacije fizički pohranjuju, a koje se obično grupiraju kao datoteke. Određeni datotečni sustav određuje veličinu naziva datoteka i (direktorija), najveću moguću veličinu datoteke i particije, skup atributa datoteke. Neki datotečni sustavi pružaju usluge, poput kontrole pristupa ili šifriranja datoteka.
U širem smislu, pojam "datotečni sustav" uključuje:
zbirka svih datoteka na disku,
skupovi struktura podataka koji se koriste za upravljanje datotekama, kao što su direktoriji datoteka, deskriptori datoteka, tablice dodjele slobodnog i iskorištenog prostora na disku,
skup programskih alata sustava koji provode upravljanje datotekama, posebice: stvaranje, uništavanje, čitanje, pisanje, imenovanje, pretraživanje i druge operacije nad datotekama.
Sustav datoteka je taj koji određuje gdje i kako će datoteka biti zapisana na fizički medij (na primjer, tvrdi disk).
Sa stajališta operativnog sustava (OS), cijeli disk je skup klastera (obično 512 bajtova ili više). Upravljački programi datotečnog sustava organiziraju klastere u datoteke i direktorije (koji su zapravo datoteke koje sadrže popis datoteka u tom direktoriju). Isti upravljački programi prate koji su klasteri trenutno u upotrebi, koji su slobodni, a koji su označeni kao neuspjeli.
Glavne funkcije bilo kojeg datotečnog sustava usmjerene su na rješavanje sljedećih zadataka:
imenovanje datoteke;
programsko sučelje za rad s datotekama za aplikacije;
mapiranje logičkog modela datotečnog sustava u fizičku organizaciju skladišta podataka;
organiziranje stabilnosti datotečnog sustava na nestanke struje, hardverske i softverske greške;
U sustavima s više korisnika pojavljuje se još jedan zadatak: zaštita datoteka jednog korisnika od neovlaštenog pristupa drugog korisnika, kao i osiguranje zajedničkog rada s datotekama, na primjer, kada datoteku otvori jedan od korisnika, za druge isto datoteka će biti privremeno dostupna u načinu rada samo za čitanje.
21.2.1 Pregled datotečnog sustava MAST
Datotečni sustav izgrađen je oko tablice dodjele datoteka ( Tablica dodjele datoteka - FAT).
Podaci o lokaciji datoteke na disku pohranjuju se u sistemskom području diska u posebnim tablicama dodjele datoteka ( MAST-stolovi). Površina tvrdog diska smatra se trodimenzionalnom matricom čije su dimenzije brojevi površine, cilindra i sektora.
Cilindar je skup svih staza koje pripadaju različitim površinama i nalaze se na jednakoj udaljenosti od osi rotacije.
Sektor je najmanja fizička jedinica za pohranu podataka. Veličina sektora za DOS bio jednak 512 bajtova. Drugi operativni sustavi postavljaju vlastite veličine sektora.
Budući da veličina MAST– tablica je ograničena, tada za diskove veće od 32 MB nije moguće osigurati adresiranje svakog pojedinog sektora. S tim u vezi, skupine sektora uvjetno se spajaju u klastere (blokove).
Klaster je najmanja jedinica adresiranja podataka. Veličina klastera, za razliku od veličine sektora, nije fiksna i ovisi o kapacitetu diska.
Sektori koji ne sadrže korisničke podatke (datoteke) ne odražavaju se u MAST. Ovi sektori uključuju sektore za pokretanje, tablice dodjele datoteka i sektore korijenskog direktorija.
Jer kršenje MAST- tablica onemogućuje korištenje podataka, postoji u dvije kopije čiji se identitet redovito prati pomoću operativnog sustava.
Kada se datoteka zapisuje na disk, informacije o njoj zapisuju se u korijenski direktorij. Ovaj odjeljak sadrži informacije o vrsti datoteka, njihovim nazivima, veličinama, datumu stvaranja. Osim toga, za svaku datoteku u korijenskom direktoriju postoji broj klastera od kojeg datoteka počinje. Ovim brojem sustav se poziva na ćeliju tablice, u njoj je zapisana adresa sljedećeg klastera. I tako dalje, sve dok se ne opiše mjesto cijele datoteke na disku. Snimanje će završiti naredbom "stop", odnosno datoteka završava na ovom klasteru.
Čitanje je isto. Prvo se očitaju informacije o datoteci, zatim prateći pokazivač sustav ide u tablicu i tamo očitava preostale brojeve klastera koje datoteka zauzima.
Veličina klastera, za razliku od veličine sektora, nije fiksna i ovisi o kapacitetu diska. Poziva se OS datotečni sustav koji implementira 16-bitna polja u tablicama dodjele datoteka MAST 16. Omogućuje vam postavljanje u MAST– tablice s ne više od 216 unosa o lokaciji jedinica za pohranu podataka i, sukladno tome, za diskove kapaciteta od 1 do 2 GB, duljina klastera je 32 KB (64 sektora). Ovo nije sasvim racionalno rasipanje radnog prostora, budući da svaka datoteka (čak i vrlo mala) u potpunosti zauzima cijeli klaster, što odgovara samo jednom unosu adrese u tablici dodjele datoteka. S diskovima većim od 2 GB, datotečni sustav MAST 16 uopće neće raditi.
Poziva se OS datotečni sustav koji implementira 32-bitna polja u tablicama dodjele datoteka MAST 32
Katalog MAST nema definiranu strukturu, a datoteke se zapisuju na prvi pronađeni slobodni prostor na disku. Osim toga, datotečni sustav MAST podržava samo četiri atributa datoteke: sustav, skriveno, samo za čitanje i arhiva.
Za današnje tvrde diskove, gubici povezani s neučinkovitošću datotečnog sustava su značajni i mogu se kretati od 25% do 40% ukupnog kapaciteta pogona, ovisno o prosječnoj veličini pohranjenih datoteka.
21.2.2 Pregled datotečnog sustava NTFS
Sustav datoteka NTFS (datotečni sustav nove tehnologije)) objavljen je zajedno s Windows NT 3.5 1993. godine. U usporedbi sa FAT, NTFS ima prednosti učinkovitosti, pouzdanosti i kompatibilnosti. U operativnom sustavu koristi se datotečni sustav NTFS Windows NT/2000/XP/6/7.
Kao i svaki drugi sustav, NTFS dijeli sav korisni prostor u klastere. NTFS podržava gotovo sve veličine klastera - od 512 bajtova do 64 KB, dok se klaster od 4 KB smatra određenim standardom.
Prilikom postavljanja NTFS, disk je podijeljen na tri nejednaka dijela: prvi je dan pod MFT (Glavna tablica datoteka- opća tablica datoteka), zove se MFT–zone i zauzima oko 12% ukupne veličine diska. MFT nalazi se na početku diska i zauzima oko 1 KB, svaki unos u MFT odgovara bilo kojoj datoteci. U svojoj srži, ovo je direktorij svih datoteka na disku. Bilo koja podatkovna stavka u NTFS tretirati čak i kao datoteku MFT.
MFT– zona je uvijek prazna – to se radi kako bi se najvažnija, servisna datoteka ( MFT) nije bio fragmentiran tijekom svog rasta.
Drugi dio diska je uobičajeni prostor za pohranu datoteka.
Slobodan prostor na disku, međutim, uključuje sav fizički slobodan prostor - nepopunjene dijelove MFT Zone su također uključene. Mehanizam upotrebe MFT– zona je: kada se datoteke više ne mogu pisati u regularni prostor, MFT– zona se jednostavno smanjuje (u trenutnim verzijama OS-a za pola), čime se oslobađa prostor za pisanje datoteka. Prilikom oslobađanja prostora u redovnom području MFT zona će se ponovno proširiti.
Prvih 16 datoteka (metadatoteka) u MFT– zona su posebna kasta. Sadrže servisne informacije, imaju fiksnu poziciju i nedostupni su čak i operativnom sustavu. Inače, prvi od ovih 16 je on sam MFT- datoteka.
Slika 21.1
Treća zona, pak, dijeli disk na pola. Postoji kopija prva tri unosa u trećoj zoni. To je učinjeno radi pouzdanosti, u slučaju gubitka informacija MFT- datoteku, uvijek možete vratiti podatke. Sve ostale datoteke u MFT- zona se može proizvoljno smjestiti.
Glavni direktorij diska NTFS– root – ne razlikuje se od običnih imenika, osim posebne veze na njega s početka metadatoteke MFT. To je posebna datoteka koja pohranjuje veze na druge datoteke i direktorije, stvarajući hijerarhijsku strukturu podataka na disku. Kataloška datoteka podijeljena je na blokove od kojih svaki sadrži naziv datoteke, osnovne atribute i referencu na element MFT, koji već daje potpune podatke o kataloškoj jedinici.
Direktorij je binarno stablo, tj. u imeniku su informacije o podacima na disku smještene na način da se prilikom traženja datoteke direktorij podijelio na dva dijela i odgovor je bio u kojem se dijelu nalazi pretraga. Zatim se ista operacija ponavlja u odabranoj polovici. I tako sve dok se ne pronađe željena datoteka.
NA NTFS koristi se enkripcija podataka. Stoga, ako je iz nekog razloga bilo potrebno ponovo instalirati sustav, tada se šifrirane datoteke ne mogu čitati bez odgovarajućeg ovlaštenja.
NTFS- sustav otporan na pogreške koji se može dobro dovesti u ispravno stanje u gotovo svakom stvarnom kvaru. Svaki moderni datotečni sustav temelji se na takvom konceptu kao što je transakcija - radnja koja se izvodi u potpunosti i ispravno ili se uopće ne izvodi. Na NTFS jednostavno nema međustanja (pogrešnih ili netočnih) - akcija je ili počinjena ili otkazana.
Sustav za oporavak NTFS jamči ispravnost datotečnog sustava, a ne podataka.
