Sistemul de fișiere al unui computer, de regulă, are mai multe discuri. Fiecărui disc i se atribuie un nume, care este dat de o literă latină cu două puncte, de exemplu, A:, B:, C: etc. Este acceptat în mod standard că A: și B: sunt unități de dischetă, iar unitățile C :, D : etc. - hard disk-uri, unități de discuri optice sau discuri electronice.
Discurile electronice fac parte din RAM, care arată ca o memorie RAM pentru utilizator. Viteza schimbului de informații cu un disc electronic este mult mai mare decât cu un dispozitiv de stocare extern electromecanic. În timpul funcționării discurilor electronice, nu are loc uzura pieselor electromecanice. Cu toate acestea, informațiile de pe discul ram nu sunt salvate după ce alimentarea este oprită.
Discurile magnetice existente fizic pot fi împărțite în mai multe discuri logice, care pentru utilizator vor arăta pe ecran în același mod ca și discurile existente fizic. În acest caz, discurile logice sunt denumite conform acelorași reguli ca și discurile existente fizic. Mai simplu spus, o unitate logică este o parte a unui hard disk obișnuit care are propriul nume.
Discul pe care este scris sistemul de operare se numește disc de sistem (sau de boot). Hard disk-ul C: este cel mai des folosit ca unitate de pornire. În tratarea virușilor, a defecțiunilor sistemului, sistemul de operare este adesea încărcat de pe o dischetă.
Sunt disponibile discuri optice care pot fi, de asemenea, bootabile.
Formatarea este pregătirea unui disc pentru înregistrarea informațiilor.
În timpul formatării, informațiile de service sunt scrise pe disc (se face marcarea), care este apoi folosită pentru a scrie și a citi informații, pentru a corecta viteza de rotație a discului. Marcarea se face folosind un câmp electromagnetic creat de capul de înregistrare al unității. Înregistrarea informațiilor se realizează pe piese, iar fiecare pistă este împărțită în sectoare, de exemplu, 1024 de octeți.
În timpul procesului de formatare, pe disc este alocată o zonă de sistem, care constă din trei părți: sectorul de pornire, tabelul de alocare a fișierelor și directorul rădăcină.
Sectorul de boot (Boot Record) se află pe fiecare disc în sectorul logic numărul 0. Acesta conține informații despre formatul discului, precum și un scurt program utilizat în procedura de pornire a sistemului de operare.
Sectorul de boot este creat în timpul formatării discului. Dacă discul este pregătit ca un disc de sistem (de pornire), atunci sectorul de boot conține programul de pornire a sistemului de operare. În caz contrar, conține un program care, atunci când încearcă să pornească un sistem de operare de pe acest disc, afișează un mesaj care spune că acest disc nu este un disc de sistem.
Un fișier este un set de date interconectate care este perceput de un computer ca o singură entitate, având un nume comun, aflat pe un disc magnetic sau optic, bandă magnetică, în RAM sau pe alt mediu de stocare.
Un fișier este de obicei identificat cu o zonă de memorie (VZU, RAM, ROM) în care se află date legate logic cu un nume comun. Fișierul este stocat pe mediul de stocare în notație binară și este reprezentat pentru sistemul de operare ca o colecție de octeți legați.
Fișierele pot stoca texte de program, documente, date etc.
Dacă fișierul este mare, atunci se poate întinde pe mai multe piese.
Când scrieți informații pe un disc nou (alb), fișierele sunt aranjate secvenţial unul după altul: de la prima piesă la ultima.
Rețineți că fișierele ocupă întotdeauna un număr întreg de clustere, astfel încât două fișiere chiar și mici nu pot fi localizate într-un cluster în același timp. Vă rugăm să rețineți că, dacă documentul constă dintr-o singură literă, atunci fișierul ocupă în continuare un grup separat de pe disc.
Numele fișierelor sunt înregistrate pe discuri magnetice și optice în foldere, directoare (sau directoare). Termenul „director” este folosit în sistemele de operare din familia DOS, termenul „folder” este folosit în sistemele de operare din familia Windows.
Odată cu suprascrierea și ștergerea repetată a fișierelor, are loc fragmentarea (zdrobirea, împărțirea) spațiului pe disc. Ca rezultat, fișierul poate fi spart și localizat în grupuri situate la o distanță relativ mare unul de celălalt. Citirea unor astfel de fișiere încetinește semnificativ, deoarece unitatea are nevoie de timp suplimentar pentru a muta capetele. Motivul apariției fragmentării este că toate fișierele au, de regulă, lungimi diferite. Prin urmare, după ștergerea unui fișier, noul fișier nu se poate încadra exact în spațiul de disc eliberat. Este aproape sigur că fie o secțiune liberă a discului va rămâne, fie sectoarele situate în altă parte a discului (de exemplu, situate prin mai multe sectoare sau pe alte piese) sunt umplute. Ca parte a sistemului de operare, există un program special (utilitate) care efectuează defragmentarea discului.
Acest utilitar plasează corpul fișierului în sectoare adiacente, accelerând astfel citirea informațiilor (nu este nevoie să comutați la alte piste, să omiteți alte sectoare) și reducând uzura unității.
Scopul și funcționarea sistemului de fișiere
În sistemele de operare, sistemul de fișiere se referă la conceptele de bază și este definit ca un sistem general care stabilește regulile de denumire a fișierelor, stocarea, organizarea și procesarea fișierelor pe mediile de stocare. Purtătorii de informații (memoria) sunt implementați sub forma unor mijloace tehnice adecvate pentru stocarea informațiilor.
Astfel, sistemul de fișiere este o parte a sistemului de operare care asigură scrierea și citirea fișierelor pe medii de stocare (stocare externă), adică oferă utilizatorului o interfață convenabilă atunci când lucrează cu datele stocate pe stocare. Firmă Microsoft a dezvoltat mai multe sisteme de fișiere pentru computere personale, precum FAT, FAT16, FAT32, NTFS etc. Funcționarea sistemului de fișiere este implementată ca un proces pe mai multe niveluri, unde fiecare nivel reprezintă un set de funcții la nivelul anterior și se referă la următorul cu cererea corespunzătoare.
Orez.
Procesele de la primul nivel includ procese asociate cu determinarea numelui său unic prin numele simbolic al unui fișier, procesele de al doilea nivel sunt asociate cu determinarea caracteristicilor unui fișier prin numele său unic, iar procesele de al treilea nivel sunt asociat cu verificarea admisibilității unei operațiuni date la fișierul dorit etc. Procesele de nivelul n-lea sunt asociate cu determinarea numărului blocului fizic care conține înregistrarea logică.
Sistem de fișiere FAT
format fișierul cod de comandă
Sistemul de fișiere FAT este utilizat de sistemul de operare MS DOS și OS Windows pentru a organiza și gestiona fișierele. Acest sistem de fișiere se bazează pe tabelul de alocare FAT. (Tabelul de alocare a fișierelor), care este o structură de date creată de sistemul de operare la formatarea datelor în memorie. Sistemul de operare stochează informații despre fiecare fișier într-un tabel de alocare a fișierelor, astfel încât fișierul corect să poată fi preluat atunci când este necesar.
Sistemul de fișiere specificat a îndeplinit pe deplin cerințele timpului său, în principal pentru că el însuși este foarte compact și simplu. Din acest motiv, a fost folosit cu succes și este folosit în NGMD. Unul sau mai multe clustere pot fi utilizate pentru a stoca un fișier în FAT, dimensiunea standard a clusterului este de 512 octeți.
Există mai multe versiuni ale sistemului de fișiere FAT, printre care cele mai utilizate sisteme de fișiere FAT 16 și FAT 32. Diferența dintre aceste sisteme de fișiere constă în numărul de biți utilizați în tabelele de alocare a fișierelor.
Unitatea dvs. amovibilă ar trebui să utilizeze FAT32 pentru cea mai bună compatibilitate, dar dacă intenționați să stocați fișiere mari, formatați în NTFS. Mac formatează unitățile la standardul HFS+, care nu funcționează cu Windows. Linux are, de asemenea, propriile sisteme de fișiere.
De ce sunt atât de multe?
Sistemul de fișiere 101
Sistemele de fișiere diferite sunt pur și simplu moduri diferite de organizare și stocare a fișierelor pe un hard disk, pe o unitate flash sau pe orice alt dispozitiv de stocare. Fiecare dispozitiv de stocare are una sau mai multe secțiuni, iar fiecare secțiune trebuie să fie „formatată” într-un anumit mod de sistem de fișiere. Procesul de formatare creează un sistem de fișiere gol de acest tip pe dispozitiv.
Sistemul de fișiere oferă o modalitate de a împărți datele de pe disc în părți separate, care sunt fișiere. De asemenea, oferă o modalitate de a stoca date despre aceste fișiere, cum ar fi numele, permisiunile și alte atribute ale acestora. Sistemul de fișiere furnizează, de asemenea, o listă index a fișierelor de pe disc și unde se află acestea pe disc, astfel încât sistemul de operare să poată vedea ce este pe disc într-un singur loc și nu trebuie să „pieptăne” întregul disc pentru a găsi cel .
Sistemul de operare trebuie să înțeleagă sistemul de fișiere, astfel încât să își poată afișa conținutul, să deschidă fișiere și să le salveze. Dacă sistemul dvs. de operare nu înțelege sistemul de fișiere, puteți instala un driver de sistem de fișiere care oferă suport pentru un astfel de sistem de fișiere.
Sistemul de fișiere al unui disc de computer poate fi comparat cu un sistem de stocare a documentelor - biții de date de pe un computer se numesc „fișiere” și sunt organizate într-un „sistem de fișiere” la fel cum fișierele de hârtie pot fi organizate în dulapuri de fișiere. Există diferite moduri de a organiza aceste fișiere și de a stoca date - acestea sunt „sisteme de fișiere”.
De ce există atât de multe sisteme de fișiere
Nu toate sistemele de fișiere sunt egale. Sistemele de fișiere diferite au moduri diferite de a-și organiza datele. Unele sisteme de fișiere sunt mai rapide decât altele, unele au caracteristici de securitate suplimentare, iar unele acceptă discuri cu mai multă memorie, în timp ce altele funcționează doar pe discuri cu memorie mai mică. Unele sisteme de fișiere sunt mai robuste și mai rezistente la coruperea fișierelor, în timp ce altele compromit fiabilitatea în favoarea vitezei.
Nu exista cel mai bun sistem de fișiere, care ar fi potrivit pentru toate scopurile. Fiecare sistem de operare pentru computer tinde să folosească propriul sistem de fișiere, la care lucrează și dezvoltatorii sistemului de operare. Dezvoltatorii Microsoft, Apple și Linux kernel lucrează la propriile lor sisteme de fișiere. Noile sisteme de fișiere pot fi mai rapide, mai stabile, pot fi scalate mai bine pentru dispozitivele de stocare mai mari și pot avea mai multe funcții decât cele mai vechi.
Sistemul de fișiere nu este ca o partiție, care este doar o bucată de spațiu de stocare. Sistemul de fișiere determină modul în care fișierele sunt așezate, organizate, indexate și cum sunt asociate metadatele cu ele. Există întotdeauna loc de ajustat și îmbunătățit modul în care se face.
Schimbarea sistemelor de fișiere
Fiecare partiție are un sistem de fișiere. Uneori puteți „converti” sistemul de fișiere al unei partiții, dar acest lucru este rareori posibil. În schimb, probabil va trebui să copiați mai întâi datele importante din partiție.
Sistemele de operare formatează automat partițiile în sistemul de fișiere corespunzător în timpul procesului de instalare. Dacă aveți o partiție formatată în Windows pe care doriți să instalați Linux, în timpul procesului de instalare, Linux va formata partiția NTFS sau FAT32 în sistemul de fișiere Linux preferat de distribuția dvs. Linux.
Astfel, dacă aveți un dispozitiv de stocare și doriți să utilizați un alt sistem de fișiere, trebuie doar să copiați fișierele de pe acesta pentru a le face copii de rezervă. Apoi folosiți instrumentul Managementul discurilor pe Windows gparted pe Linux sau utilitatea disculuiîn MacOS.
Prezentare generală a sistemelor de fișiere comune
Iată o scurtă prezentare generală a unora dintre cele mai comune sisteme de fișiere pe care le veți întâlni. Nu este exhaustiv - există multe alte sisteme de fișiere pentru scopuri speciale:
- FAT32: este unul dintre cele mai vechi sisteme de fișiere Windows, dar este încă folosit pe medii amovibile - de volum mic. Hard disk-urile externe mari de 1TB sau mai mult vor fi formatate oricum cu NTFS. FAT32 are sens numai pentru dispozitivele de stocare mici sau pentru compatibilitatea cu alte dispozitive, cum ar fi camere digitale, console de jocuri, set-top box-uri și alte dispozitive care acceptă doar FAT32, dar NTFS.
- NTFS: versiunea modernă a sistemului de fișiere Windows - folosită începând cu Windows XP. Unitățile externe pot fi formatate cu FAT32 sau NTFS.
- HFS+ R: Mac folosește HFS+ pentru partițiile sale interne, de asemenea, formatează unitățile externe - utilizarea unui hard disk extern cu Time Machine necesită atribute ale sistemului de fișiere pentru a putea fi copiate de rezervă. Mac-urile pot citi și scrie fișiere în sisteme de fișiere FAT32, dar veți avea nevoie de software terță parte pentru a scrie în sistemele de fișiere NTFS de pe un Mac.
- ext2 / Ext3/Ext4: Veți vedea adesea sisteme de fișiere ext2, ext3 și ext4 pe Linux. Ext2 este un sistem de fișiere mai vechi și îi lipsesc caracteristici importante, cum ar fi jurnalizarea - dacă se întrerupe alimentarea sau computerul se blochează în timp ce scrie pe unitatea ext2, datele se pot pierde. Ext3 adaugă aceste caracteristici robuste în detrimentul unei anumite viteze. Ext4 este o opțiune mai modernă și mai rapidă - este sistemul de fișiere implicit pe majoritatea distribuțiilor Linux. Windows și Mac nu acceptă aceste sisteme de fișiere - veți avea nevoie de un instrument terță parte pentru a accesa fișierele din astfel de sisteme de fișiere. Cu toate acestea, Linux poate citi și scrie atât în FAT32, cât și în NTFS.
- btrfs: Acesta este un nou sistem de fișiere Linux care este încă în dezvoltare. Nu este standard pentru majoritatea distribuțiilor Linux în acest moment, dar va înlocui probabil Ext4 într-o zi. Scopul este de a oferi caracteristici suplimentare care să permită Linux să se extindă la cantități mari de stocare.
- Schimbați: Pe Linux, sistemul de fișiere „swap” nu este cu adevărat un sistem de fișiere. O partiție formatată ca „swap” poate fi folosită ca spațiu de swap al unui sistem de operare - ca un fișier de swap Windows, dar necesită o partiție dedicată.
Există și alte sisteme de fișiere, în special pe Linux și alte sisteme asemănătoare Unix.
Utilizatorul obișnuit de computer nu ar trebui să știe multe despre aceste lucruri - dar cunoașterea elementelor de bază vă va ajuta să înțelegeți întrebări precum „de ce acest disc formatat pe Mac nu funcționează cu PC-ul meu Windows?” și „ar trebui să formatez acest hard disk USB ca FAT32 sau NTFS?”.
Sistemul de fișiere vă permite să organizați programe și date și să organizați gestionarea ordonată a acestor obiecte.
Sistemele de operare ale computerelor personale au fost profund imprimate de conceptul de sistem de fișiere care stă la baza sistemului de operare Unix. În Unix, subsistemul I/O unifică modul în care accesați atât fișierele, cât și perifericele. În acest caz, un fișier este înțeles ca un set de date de pe un disc, terminal sau alt dispozitiv.
Sistemul de fișiere este o parte funcțională a sistemului de operare care oferă operațiuni asupra fișierelor. Sistemul de fișiere vă permite să lucrați cu fișiere și directoare (directoare) indiferent de conținutul, dimensiunea, tipul acestora etc.
Sistemul de fișiere este un sistem de management al datelor.
Un sistem de management al datelor este un sistem ai cărui utilizatori sunt scutiți de majoritatea manipulării fizice a fișierelor și se pot concentra în primul rând pe proprietățile logice ale datelor.
Sistemele de fișiere ale sistemului de operare creează pentru utilizatori o anumită reprezentare virtuală a dispozitivelor de stocare externe, permițându-le să lucreze cu acestea nu la nivelul scăzut al comenzilor de control al dispozitivelor fizice, ci la un nivel ridicat de seturi și structuri de date.
Sistem de fișiere (destinație):
- ascunde imaginea locației reale a informațiilor în memoria externă;
- asigură independența programelor față de caracteristicile unei configurații specifice computerului (nivel logic de lucru cu fișierele);
- oferă răspunsuri standard la erorile care apar în timpul schimbului de date.
Structura fișierului
Întregul set de fișiere de pe disc și relațiile dintre ele se numește structură de fișiere. Sistemele de operare dezvoltate au o structură de fișiere ierarhică, pe mai multe niveluri, organizată ca un arbore.
Se utilizează o structură arborescentă a directoarelor − arbore de directoare. Împrumutat de la Unix. Structura ierarhica - structura sistemului, ale căror părți (componente) sunt legate prin relații de includere sau subordonare.
Structura ierarhică este reprezentată de un arbore orientat, în care vârfurile corespund componentelor, iar arcele corespund legăturilor.
Arborele directoarelor G drive
Un arbore direcționat este un grafic cu un vârf (rădăcină) distinct în care există o singură cale între rădăcină și orice vârf. În acest caz, sunt posibile două opțiuni de orientare: fie toate căile sunt orientate de la rădăcină la frunze, fie toate căile sunt orientate de la frunze la rădăcină.
Arborii sunt utilizați în descrierea și proiectarea structurilor ierarhice.
Rădăcina este poziția de pornire, frunzele sunt poziția finală.
Secțiuni
Orice disc dur sau magneto-optic în timpul formatării poate fi împărțit în mai multe părți și poate lucra cu ele ca și cu discuri separate (independente). Aceste părți sunt numite secțiuni sau unități logice. Partiționarea unui disc în mai multe discuri logice poate fi necesară datorită faptului că sistemul de operare nu poate funcționa cu discuri mai mari decât o anumită dimensiune. Este foarte convenabil să stocați datele și programele utilizatorului separat de programele de sistem (OS), deoarece sistemul de operare poate „zbura de pe computer”.
Capitol– zona discului. Sub disc logic (partiție) un computer este înțeles ca orice mediu de stocare cu care sistemul de operare funcționează ca o singură entitate.
Numele unității– desemnarea unității logice; intrare în directorul rădăcină.
Discurile logice (partițiile) sunt indicate prin litere latine A, B, C, D, E, ... (32 de litere de la A la Z).
Literele A, B sunt rezervate pentru dischete.
C - hard disk, de obicei de pe care este încărcat sistemul de operare.
Literele rămase sunt unități logice, CD-uri etc. Numărul maxim de unități logice pentru sistemul de operare Windows este infinit.
LA tabel de partiții indică locația începutului și sfârșitului acestei secțiuni și numărul de sectoare din această secțiune (locație și dimensiune).
Structura fișierului unei unități logice
Pentru a accesa informații de pe un disc dintr-un fișier, trebuie să cunoașteți adresa fizică a primului sector (numărul suprafeței + numărul piesei + numărul sectorului), numărul total de clustere ocupate de acest fișier, adresa următorului cluster, dacă dimensiunea fișierului este mai mare decât dimensiunea unui cluster
Elemente structura fișierului:
sector de pornire (bootstrap, sector de boot);
masa cazarefișiere (FAT - Tabel de alocare a fișierelor);
directorul rădăcină (Director rădăcină);
zona de date (spațiu liber rămas pe disc).
Boot-sector
Boot-sector - primul sector (inițial) al discului. Situat pe 0-side, 0-track.
Sectorul de pornire conține informații de service:
dimensiunea clusterului de discuri (un cluster este un bloc care combină mai multe sectoare într-un grup pentru a reduce dimensiunea tabelului FAT);
locația tabelului FAT (în sectorul de boot există un pointer către locul în care se află tabelul FAT);
Mărimea mesei FAT;
numărul de tabele FAT (există întotdeauna cel puțin 2 copii ale tabelului pentru a asigura fiabilitatea și securitatea, deoarece distrugerea FAT duce la pierderea de informații și este dificil de recuperat);
adresa de la începutul directorului rădăcină și dimensiunea maximă a acestuia.
Sectorul de boot conține blocul de pornire (bootloader) - înregistrarea de boot Record.
Un bootloader este un program utilitar care plasează un program executabil în RAM și îl aduce într-o stare de pregătire pentru execuție.
FAT (Tabel de alocare a fișierelor)
FAT (File Allocation Table) - tabel de alocare a fișierelor. Acesta definește ce părți ale discului aparțin fiecărui fișier.Zona de date de disc este reprezentată în sistemul de operare ca o secvență de clustere numerotate.
GRAS este o serie de elemente care se adresează clusterelor din zona de date a discului. Fiecare grup de zone de date corespunde unei intrări FAT. Elementele FAT servesc ca un lanț de legături către grupuri de fișiere din zona de date.
Structura tabelului de alocare a fișierelor:
FAT constă din elemente cu lungimea de 16/32/64 biți. În total, tabelul poate avea până la 65520 de astfel de elemente, fiecare dintre ele (cu excepția primelor două) corespunde unui cluster de discuri. Un cluster este unitatea în care este alocat spațiu în zona de date a unui disc pentru fișiere și directoare. Primele două elemente ale tabelului (cu numerele 0 și 1) sunt rezervate, iar fiecare dintre elementele rămase ale tabelului descrie starea clusterului de discuri cu același număr. Elementul poate indica faptul că clusterul este liber, că clusterul este defect, că clusterul aparține fișierului și că este ultimul cluster din fișier. Dacă clusterul aparține fișierului și nu este ultimul său cluster, atunci intrarea în tabel conține numărul următorului cluster din acest fișier.
GRAS este un element extrem de important al structurii fișierelor. Încălcările FAT pot duce la pierderea completă sau parțială a informațiilor pe întreaga unitate logică. De aceea, două copii ale FAT sunt stocate pe disc. Există programe speciale care monitorizează starea FAT și corectează încălcările.
Sistemul de operare diferit necesită versiuni diferite de FAT
Windows 95 FAT16, FAT32
Windows NT (XP) NTFS
Novell Netware TurboFAT
UNIX NFS, ReiserFS
Structura logică a mediului de stocare
ROBOT DE CONTROL
din discipline
" Informatica si tehnologia calculatoarelor" pe tema:
"Sisteme de operare"
„Sisteme de fișiere”
1. Sisteme de operare
2. Sisteme de fișiere
3. Sisteme de fișiere și nume de fișiere
Referințe
1. Sisteme de operare
Sistem de operare, OS de operaresistem) - un set de bază de programe de calculator care asigură controlul hardware-ului computerului, lucrul cu fișiere, intrarea și ieșirea datelor, precum și execuția programelor de aplicație și utilităților.
Când porniți computerul, sistemul de operare este încărcat în memorie înaintea altor programe și apoi servește ca platformă și mediu pentru munca lor. În plus față de funcțiile de mai sus, sistemul de operare poate realiza și altele, cum ar fi furnizarea unei interfețe de utilizator, crearea de rețele și așa mai departe. Începând cu anii 1990, cele mai comune sisteme de operare pentru computere personale și servere au fost familia Microsoft Windows și Windows NT, Mac OS și Mac OS X, sistemele de clasă UNIX și sistemele asemănătoare Unix (în special GNU/Linux).
Sistemele de operare pot fi clasificate în funcție de tehnologia subiacentă (de tipul [Unix] sau de tipul Windows), tipul de licență ([software proprietar|proprietar] sau [software open source|open source]), indiferent dacă sunt în curs de dezvoltare (DOS sau NextStep învechit sau GNU/Linux și Windows moderne), pentru stații de lucru (DOS, Apple) sau pentru servere (), [sistem de operare în timp real|OS în timp real] și [sistem de operare încorporat|OS încorporat] (, ), sau specializat (managementul producției, instruire etc.). Scopul și principalele caracteristici ale programului MS EXCEL. Interfața programului. Elementele principale ale interfeței. Conceptul de foi de calcul, celule, rânduri, coloane, sistem de adresare. Mișcare pe câmpul de masă. Introducere a datelor. Tipuri de date. Editarea conținutului unei celule. Modificarea lățimii și înălțimii unei celule. Proprietățile celulei (comanda „Format Cells”).
2. Sisteme de fișiere
Toate sistemele de operare moderne asigură crearea unui sistem de fișiere care este proiectat să stocheze date pe discuri și să ofere acces la acestea.
Principalele funcții ale sistemului de fișiere pot fi împărțite în două grupuri:
Funcții pentru lucrul cu fișiere (crearea, ștergerea, redenumirea fișierelor etc.)
Funcții pentru lucrul cu datele stocate în fișiere (scriere, citire, căutare de date etc.)
Se știe că fișierele sunt folosite pentru a organiza și stoca date pe suportul mașinii. Un fișier este o secvență de un număr arbitrar de octeți care are un nume unic propriu sau o zonă denumită pe suportul mașinii.
Structurarea unui set de fișiere pe suportul mașinii se realizează folosind directoare în care sunt stocate atributele (parametrii și detaliile) fișierelor. Un director poate include multe subdirectoare, rezultând structuri de fișiere ramificate pe discuri. Organizarea fișierelor într-o structură arborescentă se numește sistem de fișiere.
Principiul organizării sistemului de fișiere este tabelar. Acolo unde un fișier este stocat pe un disc este stocat în Tabelul de alocare a fișierelor (FAT).
Acest tabel este plasat la începutul volumului. Pentru a proteja volumul, pe acesta sunt stocate două copii ale FAT. Dacă prima copie FAT este coruptă, utilitarele de disc pot folosi a doua copie pentru a repara volumul.
FAT este similar cu cuprinsul unei cărți în ceea ce privește modul în care sistemul de operare îl folosește pentru a găsi un fișier și a determina clusterele pe care acest fișier le ocupă pe hard disk.
Cea mai mică unitate fizică de stocare a datelor este un sector. Dimensiunea sectorului este de 512 octeți. Deoarece dimensiunea tabelului FAT este limitată, nu este posibilă furnizarea adresei fiecărui sector individual pentru discuri mai mari de 32 MB.
În acest sens, grupurile de sectoare sunt combinate condiționat în clustere. Un cluster este cea mai mică unitate de adresare a datelor. Dimensiunea clusterului, spre deosebire de dimensiunea sectorului, nu este fixă și depinde de capacitatea discului.
La început, dischetele și hard disk-urile mici (mai puțin de 16 MB) foloseau versiunea pe 12 biți a FAT (numită FAT12). MS-DOS a introdus apoi versiunea pe 16 biți a FAT pentru unități mai mari.
Sistemele de operare MS DOS, Win 95, Win NT implementează câmpuri pe 16 biți în tabelele de alocare a fișierelor. Sistemul de fișiere FAT32 a fost introdus în Windows 95 OSR2 și este acceptat în Windows 98 și Windows 2000.
FAT32 este o versiune avansată a FAT concepută pentru a fi utilizată pe volume mai mari de 2 GB.
FAT32 oferă suport pentru unități de până la 2 TB și o utilizare mai eficientă a spațiului pe disc. FAT32 utilizează clustere mai mici pentru a îmbunătăți eficiența spațiului pe disc.
Windows XP folosește FAT32 și NTFS. O direcție mai promițătoare în dezvoltarea sistemelor de fișiere a fost trecerea la NTFS (New Technology File System - sistem de fișiere al noii tehnologii) cu nume lungi de fișiere și un sistem de securitate fiabil.
Dimensiunea unei partiții NTFS nu este limitată. NTFS minimizează cantitatea de spațiu pe disc irosită prin scrierea fișierelor mici în clustere mari. În plus, NTFS vă permite să economisiți spațiu pe disc comprimând discul în sine, folderele și fișierele individuale.
Conform modalităților de denumire a fișierelor, există nume „scurte” și „lungi”.
Conform convenției adoptate în MS-DOS, modalitatea de denumire a fișierelor pe computerele IBM PC a fost convenția 8.3., adică. Numele fișierului este format din două părți: numele în sine și extensia numelui. Numele fișierului are 8 caractere, iar extensia sa are 3 caractere.
Numele este separat de extensie printr-un punct. Atât numele, cât și extensia pot include doar caractere alfanumerice latine. Numele de fișiere scrise conform convenției 8.3 sunt considerate „scurte”.
Odată cu apariția sistemului de operare Windows 95, a fost introdus conceptul de nume „lung”. Un astfel de nume poate conține până la 256 de caractere. Acest lucru este suficient pentru a crea nume de fișiere semnificative. Un nume „lung” poate conține orice caractere cu excepția celor nouă speciale: /: *?"< > |.
În nume sunt permise spații și mai multe puncte. Numele fișierului se termină cu o extensie de trei caractere. Extensia este folosită pentru a clasifica fișierele după tip.
Unicitatea numelui fișierului este asigurată de faptul că numele complet al fișierului este considerat a fi numele propriu al fișierului împreună cu calea către acesta. Calea fișieruluiîncepe cu numele dispozitivului și include toate numele de director (dosar) prin care trece. Caracterul „” (backslash - backslash) este folosit ca separator. De exemplu: D: Documents and SettingsTVAMy Documentslessons-tva robots. txt În ciuda faptului că datele despre locația fișierelor sunt stocate într-o structură tabelară, acestea sunt prezentate utilizatorului sub forma unei structuri ierarhice - este mai convenabil pentru oameni, iar sistemul de operare se ocupă de toate transformările necesare.
Un fișier obișnuit este o matrice de octeți și poate fi citit și scris începând de la un octet arbitrar din fișier. Nucleul nu recunoaște limitele înregistrărilor în fișierele obișnuite, deși multe programe tratează liniile noi ca caractere de sfârșit de linie, dar alte programe pot asuma alte structuri. Fișierul în sine nu stochează nicio informație de sistem despre fișier, dar sistemul de fișiere stochează unele informații despre proprietar, permisiuni și utilizarea fiecărui fișier.
Componenta numită Nume de fișier este un șir de până la 255 de caractere. Aceste nume sunt stocate într-un tip special de fișier numit catalog. Se apelează informații despre un fișier dintr-un director intrare în directorși include, pe lângă numele fișierului, un pointer către fișierul în sine. Intrările din director se pot referi la alte directoare, precum și la fișiere obișnuite. Astfel, se formează o ierarhie de directoare și fișiere, care se numește sistem de fișiere. Sistemul de fișiere;
Figura 2-2. sistem de fișiere mic
Un sistem de fișiere mic este prezentat în Figura 2-2. Directoarele pot conține subdirectoare și nu există limită la cât de adânc poate fi imbricat un director în altul. Pentru a menține integritatea sistemului de fișiere, nucleul nu permite unui proces să scrie direct în directoare. Sistemul de fișiere poate stoca nu numai fișiere și directoare obișnuite, ci și referințe la alte obiecte, cum ar fi dispozitive și socluri.
Sistemul de fișiere formează un arbore, al cărui început este în directorul rădăcină denumit uneori după nume bară oblică, care se potrivește cu un singur caracter oblică (/). Directorul rădăcină conține fișiere; în exemplul nostru din Figura 2.2, acesta conține vmunix, o copie a fișierului obiect executabil al nucleului. Conține și directoare; în acest exemplu conține directorul usr. În interiorul directorului usr se află directorul bin, care conține practic codul obiect executabil al programelor precum ls și vi.
Procesul accesează fișierul prin specificarea caleînaintea acestuia, care este un șir de nume de fișiere sau mai multe separate prin bare oblice (/). Cu fiecare proces, nucleul asociază două directoare care pot fi folosite pentru a interpreta căile fișierelor. Directorul rădăcină procesul este cel mai înalt punct al sistemului de fișiere la care poate ajunge procesul; de obicei corespunde directorului rădăcină al întregului sistem de fișiere. Se numește o rută care începe cu o bară oblică traseu absolut, și este interpretat de nucleu începând de la directorul rădăcină al procesului.
Se apelează un nume de cale care nu începe cu o bară oblică traseu relativ, și este interpretată relativ la directorul de lucru curent proces. (Acest director este numit și pe scurt directorul curent sau directorul de lucru) Directorul curent în sine poate fi notat direct prin numele său punct, care corespunde unui singur punct (). Nume de fișier punct punct(.) indică directorul părinte al directorului curent. Directorul rădăcină este un strămoș în sine.
Fişier(din engleza. fişier- folder) este o colecție numită a oricăror date plasate pe un dispozitiv de stocare extern și stocate, trimise și procesate ca întreg.
Un sistem de fișiere este o parte a sistemului de operare al cărei scop este de a oferi o interfață ușor de utilizat pentru a lucra cu datele stocate pe disc și pentru a permite partajarea fișierelor între mai mulți utilizatori și procese.
Sistemul de fișiere definește formatul conținutului și modul în care informațiile sunt stocate fizic, care sunt de obicei grupate ca fișiere. Un anumit sistem de fișiere determină dimensiunea numelor fișierelor și (directoarelor), dimensiunea maximă posibilă a unui fișier și a unei partiții, un set de atribute de fișier. Unele sisteme de fișiere oferă servicii, cum ar fi controlul accesului sau criptarea fișierelor.
Într-un sens larg, termenul „sistem de fișiere” include:
colecția tuturor fișierelor de pe disc,
seturi de structuri de date utilizate pentru gestionarea fișierelor, cum ar fi directoare de fișiere, descriptori de fișiere, tabele de alocare a spațiului pe disc liber și folosit,
un set de instrumente software de sistem care implementează gestionarea fișierelor, în special: crearea, distrugerea, citirea, scrierea, denumirea, căutarea și alte operațiuni asupra fișierelor.
Este sistemul de fișiere care determină unde și cum va fi scris fișierul pe suport fizic (de exemplu, un hard disk).
Din punctul de vedere al sistemului de operare (OS), întregul disc este un set de clustere (de obicei 512 octeți sau mai mare). Driverele sistemului de fișiere organizează clustere în fișiere și directoare (care sunt de fapt fișiere care conțin o listă de fișiere din acel director). Aceleași drivere țin evidența clusterelor care sunt utilizate în prezent, care sunt gratuite și care sunt marcate ca eșuate.
Principalele funcții ale oricărui sistem de fișiere au ca scop rezolvarea următoarelor sarcini:
denumirea fișierelor;
interfața programului de lucru cu fișiere pentru aplicații;
maparea modelului logic al sistemului de fișiere la organizarea fizică a depozitului de date;
organizarea stabilității sistemului de fișiere la întreruperi de curent, erori hardware și software;
În sistemele cu mai mulți utilizatori, apare o altă sarcină: protejarea fișierelor unui utilizator împotriva accesului neautorizat de către alt utilizator, precum și asigurarea lucrului în comun cu fișierele, de exemplu, atunci când un fișier este deschis de unul dintre utilizatori, pentru alții același fișierul va fi disponibil temporar în modul numai citire.
21.2.1 Prezentare generală a sistemului de fișiere GRAS
Sistemul de fișiere este construit în jurul unui tabel de alocare a fișierelor ( Tabel de alocare a fișierelor - FAT).
Datele despre locația unui fișier pe un disc sunt stocate în zona de sistem a discului în tabele speciale de alocare a fișierelor ( GRAS-Mese). Suprafața unui hard disk este considerată ca o matrice tridimensională, ale cărei dimensiuni sunt numerele suprafeței, cilindrului și sectorului.
Un cilindru este o colecție de toate pistele aparținând unor suprafețe diferite și situate la o distanță egală de axa de rotație.
Un sector este cea mai mică unitate fizică de stocare a datelor. Dimensiunea sectorului pentru DOS a fost egal cu 512 octeți. Alte sisteme de operare își stabilesc propriile dimensiuni ale sectorului.
Pentru că dimensiunea GRAS– tabelul este limitat, apoi pentru discuri mai mari de 32 MB, nu este posibilă furnizarea adresei fiecărui sector în parte. În acest sens, grupurile de sectoare sunt combinate condiționat în clustere (blocuri).
Un cluster este cea mai mică unitate de adresare a datelor. Dimensiunea clusterului, spre deosebire de dimensiunea sectorului, nu este fixă și depinde de capacitatea discului.
Sectoarele care nu conțin date utilizator (fișiere) nu sunt reflectate în GRAS. Aceste sectoare includ sectoare de pornire, tabele de alocare a fișierelor și sectoare de director rădăcină.
Pentru că încălcarea GRAS- tabelul face imposibilă utilizarea datelor, există în două copii, a căror identitate este monitorizată în mod regulat prin intermediul sistemului de operare.
Când un fișier este scris pe disc, informațiile despre acesta sunt scrise în directorul rădăcină. Această secțiune conține informații despre tipul fișierelor, numele acestora, dimensiunile, data creării. În plus, pentru fiecare fișier din directorul rădăcină există un număr de cluster de la care începe fișierul. Prin acest număr, sistemul se referă la celula tabelului, în ea este scrisă adresa următorului cluster. Și așa mai departe, până când este descrisă locația întregului fișier pe disc. Înregistrarea se va încheia cu comanda „stop”, adică fișierul se termină pe acest cluster.
Lectura este la fel. Mai întâi, sunt citite informații despre fișier, apoi, în urma indicatorului, sistemul merge la tabel și acolo citește numărul rămas de clustere pe care fișierul le ocupă.
Dimensiunea clusterului, spre deosebire de dimensiunea sectorului, nu este fixă și depinde de capacitatea discului. Este apelat sistemul de fișiere OS care implementează câmpuri pe 16 biți în tabelele de alocare a fișierelor GRAS 16. Vă permite să plasați în GRAS– tabele cu cel mult 216 intrări despre locația unităților de stocare a datelor și, în consecință, pentru discuri cu o capacitate de 1 până la 2 GB, lungimea clusterului este de 32 KB (64 de sectoare). Aceasta nu este o risipă foarte rațională de spațiu de lucru, deoarece orice fișier (chiar și unul foarte mic) ocupă complet întregul cluster, ceea ce corespunde unei singure intrări de adresă în tabelul de alocare a fișierelor. Cu discuri mai mari de 2 GB, sistemul de fișiere GRAS 16 nu va funcționa deloc.
Este apelat sistemul de fișiere OS care implementează câmpuri pe 32 de biți în tabelele de alocare a fișierelor GRAS 32
Catalog GRAS nu are o structură definită, iar fișierele sunt scrise pe primul spațiu liber găsit pe disc. În plus, sistemul de fișiere GRAS acceptă doar patru atribute de fișier: System, Hidden, Read-Only și Archive.
Pentru hard disk-urile de astăzi, pierderile asociate cu ineficiența sistemului de fișiere sunt destul de semnificative, variind de la 25% la 40% din capacitatea totală a unității, în funcție de dimensiunea medie a fișierelor stocate.
21.2.2 Prezentare generală a sistemului de fișiere NTFS
Sistemul de fișiere NTFS (sistem de fișiere cu tehnologie nouă)) a fost lansat împreună cu Windows NT 3,5 în 1993. Comparat cu FAT, NTFS are avantajele de eficiență, fiabilitate și compatibilitate. Sistemul de fișiere NTFS este utilizat în sistemul de operare Windows NT/2000/XP/6/7.
Ca orice alt sistem, NTFSîmparte tot spațiul utilizabil în grupuri. NTFS acceptă aproape orice dimensiune de cluster - de la 512 octeți la 64 KB, în timp ce un cluster de 4 KB este considerat un anumit standard.
La instalare NTFS, discul este împărțit în trei părți inegale: prima este dată sub MFT (Tabelul Master File- tabelul de fișiere general), este numit MFT–zonă și ocupă aproximativ 12% din dimensiunea totală a discului. MFT se află la începutul discului și ocupă aproximativ 1 KB, fiecare intrare în MFT se potrivește cu orice fișier. În esență, acesta este un director cu toate fișierele de pe disc. Orice element de date în NTFS tratat ca un dosar, chiar MFT.
MFT–zona este întotdeauna păstrată goală – acest lucru se face astfel încât cel mai important fișier de serviciu ( MFT) nu a fost fragmentat în timpul creșterii sale.
A doua parte a discului este spațiul obișnuit pentru stocarea fișierelor.
Totuși, spațiul liber pe disc include tot spațiul liber fizic - bucăți neumplute MFT Sunt incluse și zone. Mecanism de utilizare MFT– zona este: când fișierele nu mai pot fi scrise în spațiul obișnuit, MFT– zona este pur și simplu redusă (în versiunile actuale ale sistemului de operare la jumătate), eliberând astfel spațiu pentru scrierea fișierelor. Când eliberați spațiu într-o zonă obișnuită MFT zona se va extinde din nou.
Primele 16 fișiere (metafișiere) în MFT– zone sunt o castă specială. Conțin informații de service, au o poziție fixă și sunt inaccesibile chiar și pentru sistemul de operare. Apropo, primul dintre acești 16 este el însuși MFT- dosar.
Figura 21.1
A treia zonă, la rândul său, împarte discul în jumătate. Există o copie a primelor trei intrări în a treia zonă. Acest lucru se face pentru fiabilitate, în cazul pierderii de informații în MFT- fișier, puteți recupera oricând informații. Toate celelalte fișiere în MFT- zona poate fi localizată în mod arbitrar.
Directorul principal al discului NTFS– root – nu diferă de directoarele obișnuite, cu excepția unei legături speciale către acesta de la începutul metafișierului MFT. Este un fișier specific care stochează link-uri către alte fișiere și directoare, creând o structură ierarhică a datelor de pe disc. Fișierul de catalog este împărțit în blocuri, fiecare dintre ele conține numele fișierului, atributele de bază și o referință la element MFT, care oferă deja informații complete despre articolul din catalog.
Directorul este un arbore binar, adică în director, informațiile despre datele de pe disc sunt localizate în așa fel încât, la căutarea unui fișier, directorul a fost împărțit în două părți și răspunsul a fost în ce parte a fost localizată căutarea. Apoi aceeași operațiune se repetă în jumătatea selectată. Și așa mai departe până când este găsit fișierul dorit.
LA NTFS se utilizează criptarea datelor. Astfel, dacă din anumite motive a fost necesară reinstalarea sistemului, atunci fișierele criptate nu pot fi citite fără autorizarea corespunzătoare.
NTFS- un sistem tolerant la erori care se poate aduce în starea corectă în aproape orice defecțiune reală. Orice sistem de fișiere modern se bazează pe un astfel de concept precum o tranzacție - o acțiune care este efectuată în întregime și corect sau nu este efectuată deloc. La NTFS pur și simplu nu există stări intermediare (eronate sau incorecte) - acțiunea este fie comisă, fie anulată.
Sistem de recuperare NTFS garantează corectitudinea sistemului de fișiere, nu a datelor.
