Файловая система одноуровневая и многоуровневая файловые системы

Файловая система одноуровневая и многоуровневая файловые системы

Формирование физической структуры диска состоит в создании на диске концентрических дорожек, которые, в свою очередь, делятся на секторы. Для этого в процессе форматирования магнитная головка дисковода расставляет в определенных местах диска метки дорожек и секторов.

9.3.Таблица размещения файлов — в MS-DOS — таблица, содержащая сведения о расположении всех файлов на диске. Таблица расположена на диске, состояние которого она описывает.
Фа́йловаясисте́ма (англ. filesystem) — регламент, определяющий способ организации, хранения и именования данных на носителе.

Одноуровневая и многоуровневая файловые системы.

На каждом носителе информации (гибком, жестком или лазерном диске) может храниться большое количество фай­лов. Порядок хранения файлов на диске определяется ис­пользуемой файловой системой.

Одноуровневая файловая система. Для дисков с неболь­шим количеством файлов (до нескольких десятков) может использоваться одноуровневая файловая система, когда каталог (оглавление диска) представляет собой линейную последова­тельность имен файлов и соответствующих номеров началь­ных секторов. Такой каталог можно сравнить с оглавлением детской книжки, которое содержит названия отдельных рас­сказов и номера страниц.

Многоуровневая иерархическая файловая система. Если на диске находятся сотни и тысячи файлов, то для удобства поиска они хранятся в многоуровневой иерархической фай­ловой системе, представляющей собой систему вложенных папок. В каждой папке могут храниться папки нижнего уровня и файлы.

Каталог иерархической файловой системы можно срав­нить с оглавлением данного учебника, являющимся иерархи­ческой системой ссылок на начальные страницы глав, параг­рафов и пунктов.

Каждый диск имеет логическое имя, обозначаемое латин­ской буквой с двоеточием: А:, В: — гибкие диски, С:, D:, Е: и так далее — жесткие и лазерные диски. Папкой верхнего уровня для диска является корневая папка, которая обозна­чается добавлением к имени диска косой черты «»

Путь к файлу. Как найти файлы в иерархической файло­вой системе? Для этого необходимо указать путь к файлу. Путь к файлу начинается с логического имени диска, затем записывается последовательность имен вложенных друг в друга папок, в последней из которых содержится нужный файл. Имена диска и папок записываются через разделитель «». Пути к файлам Сочинение.doc и Класс.bmp можно запи­сать следующим образом:

Путь к файлу вместе с именем файла называют иногда полным именем файла. Примеры полных имен файлов:

Операции над файлами. При сохранении файла на диске будет всегда занято целое количество секторов, соответст­венно, минимальный размер файла составляет один сектор, а максимальный размер соответствует общему количеству секторов на диске.

С помощью специальных программ — файловых менед­жеров — можно производить над файлами следующие опе­рации:

· копирование (копия файла помещается в другую папку),

· перемещение (сам файл перемещается в другую папку),

· удаление (запись о файле удаляется из каталога),

· переименование (в каталоге изменяется имя файла).

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Учись учиться, не учась! 10990 — | 8204 — или читать все.

Верхний логический уровень файловой системы (ЛФС) – это уровень представления, с помощью которого пользователь и прикладные программы видят и работают с файловой системой. Как правило, этот уровень единственный для конкретной операционной системы.

Уровень физического размещения данных (ФФС). Речь при этом не идет о конкретном физическом устройстве, например, жестком магнитном диске, а об абстрактном поле данных, множестве логических записей. Существует большое количество таких физических файловых систем, таких какFAT, NTFS, CDFS, ext, ufs, hfsи т.д.

Уровень драйверов. Каждый драйвер отображает множество логических записей физической ФС на конкретный физический носитель. Например, секторы жесткого магнитного диска.

Логическая ФС

ЛФС Windowsпредставляет собой лес файловых систем. Каждое дерево соответствует логическому диску. По традиции имена дисков в Windows представлены буквами латинского алфавита (Например, c: d: и т.д.). Жесткой связи между физическими носителями (дисками) и логическими дисками (томами) нет. Один физический диск может быть разбит на несколько логических, и наоборот, один логический диск может объединять несколько физических дисков.

Иерархическая структура файловой системы.

Иерархическая структура ФС представлена на рис. 12.

Рис. 12. Иерархическая структура ФС

Каталог самого верхнего уровня называется корневым каталогом, или корнем (root).

Имя файла в ЛФС может содержать от 1 до 255 символов UNICODE, что позволяет использовать не только латинские, но и буквы национальных алфавитов. Также разрешается использовать некоторые специальные символы – подчеркивание, пробел, скобки и несколько других. В ЛФС Windows не различаются заглавные и строчные буквы. Полное имя файла содержит полный путь от имени логического диска до файла. Имена каталогов определяются символами .

Относительное имя файла также отсчитывается от текущего каталога процесса. Можно использовать выделенные имена. Единственное отличие – использование обратного .

Метаинформация о файле в ЛФС Windowsхранится в каталоге вместе с именем файла.

Физическая файловая система.

Задача физической файловой системы (ФФС) – отобразить файлы данных и связанные с ними метаданные на устройство хранения.

ФФС не занимается непосредственной работой с устройствами хранения, для этого используются драйверы устройств. Вместо этого доступное место на устройстве хранения (томе) рассматривается как множество физических записей фиксированной длины. Обычно их называют блоками, в ОС Windows – секторами.

Блок (сектор) – это единица чтения записи данных на устройстве хранения. Для жестких дисков размер блока ранее был 512 байтов. Это делается для совместимости со старыми версиями файловых систем.

Читайте также:  A7810g pro ambarella a7la70

Все доступные блоки чередуются от 0 до М-1, где М – это общее число блоков на устройстве хранения. Драйвер устройства обеспечивает чтение или запись любого блока с номером 0

Ø Эффективность использования памяти. Для реализации ФФС понадобятся вспомогательные структуры данных, которые будут размещаться в той же памяти. Будем оценивать эти дополнительные накладные расходы для конкретных ФФС.

Ø Надежность. Надежность ФФС – это устойчивость файловой системы к программным и/или аппаратным сбоям.

Ø Деградация. Деградация ФС – это ухудшение свойств ФС во времени, в процессе эксплуатации.

Примеры ФФС:

Ø ФФС FAT сама распространенная ФС. Большинство цифровых фотоаппаратов и смартфонов используют ФФС FAT или ее расширение exFAT.Практически все современные ОС могут работать с ФФС FAT.

Ø ФС EXT2. Разработана для ОС Linuxв 1993 году. Основные решения основаны на файловой системе ufs (UnixFileSystem)и bffs (BerkleyFastFileSystem).Является одной из самых быстрых ФС.

Ø NTFS. Данная ФС была разработана в фирме Microsoftв рамках разработки ОС нового поколения WindowsNTв начале 90-х годов прошлого века. Название расшифровывается как New Technology File System.

Логические файловые системы

Файловая система ОС UNIX

ЛФС Unix весьма сильно отличается от привычной ЛВС Windows.

Во-первых, ЛФС представляет собой дерево, элементами которого являются либо каталоги, либо файлы

Ø Каталог с именем / является корнем дерева ЛФС, обычно в нем находятся несколько каталогов. Основные из них:

Ø bin – каталог, где располагаются основные системные утилиты – ls, ps, cat, cp, mkdir и другие;

Ø etc – каталог для основных конфигурационных файлов. Например, там расположен файл passwd, содержащий список всех пользователей системы

Ø dev – Unix часто называют файло-центрированой системой, так как почти все объекты в ней – это файлы. Файлами представляются все физические устройства, подсоединенные к компьютеру – жесткие диски, разъемы USB, клавиатура, мышь и т.д.

Ø usr – каталог для программ для пользователей. Там расположен компиляторы С/С++ и их библиотеки, там находятся система GUI для Unix – XWindow и т.д.

Ø home – каталог для пользовательских файлов. Каждый пользователь получает в свое распоряжение домашний каталог, имя которого совпадает с регистрационным именем пользователя, где он является полным хозяином.

Имя файла в Unix может иметь длину до 255 символови содержать символы латинского алфавита (строчные и заглавные), цифры и некоторые специальные символы – подчеркивание, пробел, скобки и несколько других. Важно. Различаются в именах заглавные и строчные буквы.

ü Примеры правильных имен: file1, file_1, “file 1”

ü Примеры неправильных имен: file+1, file*1

Различают полное и относительное имя файла. Полное имя файла начинается с корневого каталога и содержит полный путь к файлу. Имена каталогов отделяются символами /.

Относительное имя файла указывает путь к файлу, начиная с текущего каталога. Понятие текущего каталога связано с процессом. Каждый процесс имеет текущий каталог. Как правило, при запуске программы, текущий каталог процесса совпадает с каталогом, где находится исполняемый файл. При работе процесса он может измениться.

Специальные имена файлов. В Unix есть два зарезервированных имени, которые всегда имеют специальное значение и не могут быть использованы для других целей

ü имя текущего каталога;

ü имя родительского по отношению к текущему каталога.

Приведем примеры относительных имен файла. Будем считать, что текущий каталог процесса — /home/sychov, тогда

ü file1 относится к файлу с именем file1 в текущем каталоге;

ü aa/file1 относится к файлу с именем file1 в каталоге aa от текущего каталога;

ü ../popov/file1 относится к файлу с именем file1 в домашнем каталоге пользователя с именем popov;

ü ./file1 тоже самое, что и просто file1;

Монтирование

Вопрос. Как прочесть файл с USB диска? Т.е. при запуске системы построилось дерево ЛФС Unix. Где искать файлы нового диска?

Ответ. Для этого предусмотрена операция MOUNT. Команда mount позволяет смонтировать все дерево файлов нового диска как содержимое некоторого каталога в общем дереве ЛФС.

Ø Формат командыmount

Ø Автоматическое монтирование. Современные ОС поддерживают технологию Plug&Play, т.е. автоматическое распознавание и установку новых устройств при подключении. Таким образом при подключении USB диска, он будет распознан и автоматически смонтирован в заранее определенный каталог. Так работают большинство современных версий Linux.

Ø Размонтирование диска. После использования диск может быть размонтирован командой unmount.

Метаинформация

Для каждого файла в ФС хранится метаинформация – т.е. информация о файле: размер, дата создания, владелец, права доступа и т.д. В Unix для этого используется индексный узел (indexnode)

В индексном узле много различных атрибутов. Но есть одна важная особенность ЛФС Unix, в нем не хранится имя файла.

Имя файла находится в каталоге. Логически каталог содержит список имен файлов, находящихся в этом каталоге. Для каждого имени файла в каталоге содержится номер индексного узла, где хранится мета информация о файле.

Жесткая ссылка

Жесткая ссылка. Раздельное хранение имени файла и его метаинформации позволяет иметь несколько имен одного и того же файла. Ничему не противоречит, если файл с другим именем и/или в другом каталоге будет ссылаться на тот же индексный узел.

Читайте также:  Как повернуть рабочий стол windows

Команды

ü $ ln file1 file2

Команда создаст новое имя файла file2 для существующего файла file1

Команда удалит одно из имен файла. Сам файл будет удален только тогда, когда число имен файла станет нулевым. Для этого в индексном узле предусмотрен атрибут nlinks – число связей, т.е. имен файла.

Строго говоря, структура ЛФС Unix при наличии жестких ссылок перестает быть деревом, т.е. жесткие связи могут связывать различные ветви дерева. Однако структура имен сохраняется древовидной.

Мы уже упоминали, что в каждом каталоге Unix есть два файла:

ü текущий каталог

ü родительский каталог

Эти имена являются жесткими ссылками на соответствующие файлы – каталоги.

Типы файлов

С точки зрения ОС Unix файл данных – это просто массив байтов. Такой файл называется обычным и имеет тип regular. Кроме этого, ФС Unix поддерживает и другие типы файлов. Например,любой каталог – это файл, содержащий имена файлов в этом каталоге.

Полный список типов файлов

ü regular – обычный файл данных;

ü directory – каталог;

ü link – «мягкая» ссылка. В этом файле хранится имя другого файла;

ü pipe – специальный файл для передачи информации. Длина всегда 0;

ü socket – аналогичен предыдущему, но используется по другому;

ü device – файл устройства. Все устройства в Unix рассматриваются как файлы.

Физическая файловая система

Представление пользователя о файловой системе как об иерархически организованном множестве информационных объектов имеет мало общего с порядком хранения файлов на диске. Файл, имеющий образ цельного, непрерывающегося набора байт, на самом деле очень часто разбросан «кусочками» по всему диску, причем это разбиение никак не связано с логической структурой файла, например, его отдельная логическая запись может быть расположена в несмежных секторах диска.

Логически объединенные файлы из одного каталога совсем не обязаны соседствовать на диске. Принципы размещения файлов, каталогов и системой информации на реальном устройстве описываются физической организацией файловой системы.

Одним из компонентов организации файловой системы является физическая организация файлов, то есть способ размещения файла на диске.

Критериями эффективности организации хранения данных являются:

ü Скорость доступа к данным;

ü Объем адресной информации файла;

ü Степень фрагментированности дискового пространства;

ü Максимально возможный размер файла.

Непрерывная организация файла— простейший вариант физической организации, при котором файлу представляется последовательность кластеров диска, образующих непрерывный участок дисковой памяти.

Достоинство:

Высокая скорость доступа, минимальный размер адресной информации (необходим адрес начального кластера и размер файла);

Недостаток:

При редактировании размер файла изменяется, что приведет к фрагментации используемого пространства.

Дата добавления: 2018-08-06 ; просмотров: 558 ;

Все программы данные хранятся в долговременной (внешней) памяти компьютера в виде файла.

Файл —это определенное количество информации (программа или данные), имеющие имя и хранящееся в долговременной (внешней) памяти.

Имя файла. Полное имя файла состоит из двух частей, разделенных точкой: собственного имя файла и расширение, определяющее его тип (программа, данные и т.д.). Собственно имя файлу дает пользователь, а тип файла обычно задается программой автоматически при его создании.

В различных операционных системах существуют различные форматы имен файлов. В операционной системе МS-DOSсобственно имя файла должно содержать не более 8 букв латинского алфавита и цифр, а расширение состоит из трех латинских букв, например:proba.txt.

В операционной системе Windowsимя файла может иметь до 255 символов, причем можно использовать русский алфавит, например: Единицы измерения информации.Doc.

Файловая система. На каждом носителе информации (гибком, жестком или лазерном диске) может храниться большое количество файлов. Порядок хранения файлов на диске определяется используемойфайловой системой

Таблица 1. Типы файловых расширений

.bmp, .gif, .jpg и др.

Программы на языке программирования

Каждый диск разбивается на две области: область хранения файлов и каталог. Каталог содержит название файла и указание на начало его размещения на диске. Если провести аналогию диска с книгой, то область хранения файлов соответствует тексту книги, а каталог – ее оглавлению. Причем книга состоит из страниц, а диск – из секторов.

Для дисков с небольшим количеством файлов (до нескольких десятков) может использоваться одноуровневая файловая система, когда каталог (оглавление диска) представляет собой линейную последовательность имен файлов. Такой каталог можно сравнить с оглавлением детской книжки, которое содержит только названия отдельных рассказов.

Таблица 2.Одноуровневый каталог

Номер начального сектора

Если на диске хранятся сотни и тысячи файлов, то для удобства поиска файлы хранятся в многоуровневой иерархической файловой системе, которая имеет “древовидную” структуру. Такую иерархическую систему можно сравнить, например, с оглавлением данного учебника, которое содержит иерархическую систему разделов, глав, параграфов и пунктов. Начальный, корневой, каталог содержит вложенные каталоги 1-го уровня, в свою очередь, каждый из них может содержать вложенные каталоги 2-го уровня и т.д. Необходимо отметить, что в каталогах всех уровней могут храниться и файлы.

Рис. 1. Иерархическая файловая система

Например, в корневом каталоге находятся два вложенных каталога 1-го уровня (Каталог_1, Каталог_2) и один файл (Файл_1). В свою очередь, в каталоге 1-го уровня (Каталог_1) находятся два вложенных каталога второго уровня (Каталог_1.1 и Каталог_1.2) и один файл (Файл_1.1).

Читайте также:  Что делать если потерял симку мегафон

Файловая система– это система хранения файлов и организации каталогов.

Рассмотрим иерархическую файловую систему на конкретном примере. Каждый диск имеет логическое имя (А,В — гибкие диски, С, D,Eи т.д. – жесткие и лазерные диски).

Пусть в корневом каталоге диска С: имеются два каталога 1-го уровня (GAMES,TEXT), а в каталогеGAMES– один каталог 2-го уровня (CHESS). При этом в каталогеTEXTимеется файлproba.txt, а в каталогеCHESS– файлchess.exe.

Рис. 2. Пример иерархической файловой системы

Путь к файлу. Как найти имеющиеся файлы (chess.exe,proba.txt) в данной иерархической файловой системе? Для этого необходимо указать путь к файлу. В путь к файлу входят имя диска, последовательность имен каталогов и имя файла, которые при записи разделяются обратной косой чертой (). Таким образом, пути к вышеперечисленным файлам можно записать следующим образом:

Операции над файлами. В процессе работы на компьютере наиболее часто над файлами производятся следующие операции:

копирование (копия файла помещается в другой каталог),

перемещение (сам файл перемещается в другой каталог),

удаление (файл удаляется из каталога).

В операционных системах с графическим интерфейсом иерархическая файловая система представляется в виде иерархической системы папок.

Имя файла обычно состоит из собственного имени и так называемого расширения, служащего для определения типа данных, хранящихся в файле (типа файла). Имя файла и его расширение разделяются точкой.

Кроме имени, файл имеет атрибуты(дата создания, дата изменения, пользователь прав доступа и т.д.).

Файловая система позволяет организовывать файлы в иерархические древовидные каталоги. Каталог самого верхнего уровня называетсякорневым каталогом. Во многих операционных системах корневой каталог обозначается именем логического источника данных – латинской буквой с двоеточием.

Остальные каталоги делятся на системные и пользовательские. Системные каталоги имеют служебные имена, назначенные операционной системой при установке. Имена пользовательских каталогов задаются пользователем по его усмотрению.

Тот каталог, в котором пользователь находится в настоящий момент, называется текущим каталогом.

Последовательность имен каталогов, проходимых от некоторого каталога до нужного файла, называется путем к этому файлу. Имена каталогов в этой последовательности принято разделять знаком «».

Абсолютное имяфайла складывается из пути к файлу от корневого каталога и имени файла.Относительное имя– из пути к файлу из текущего каталога и имени файла.

Пример. Пусть имя файла E:SCHOOLUSERDOCuser.txt

Это полное имя файла, поскольку оно начинается с имени корневого каталога E:. Путь к файлу – E:SCHOOLUSERDOC. Само имя файла – user.txt, гдеtxt– расширение, указывающее на то, что файл должен содержать текстовые данные.

Для групповых операций с файлами (поиск, удаление, перемещение) используются маски имен файлов. Маска представляет собой последовательность букв, цифр и прочих допустимых в именах файлов символов, в которых также могут встречаться следующие символы:

символ «?» означает ровно один произвольный символ;

символ «*» означает любую последовательность символов произвольной длины, может задавать и пустую последовательность.

Практические задания с решениями

Задание 1.Какие файлы будут выбраны из текущего каталога по маске d * c.?p ?

Решение. По указанной маске будут выбраны из текущего каталога все файлы, имена которых начинаются наdи заканчиваются на с , и одновременно имеют двухбуквенное расширение, заканчиваются на р.

Задание 2. Если каталог K на диске С: с единственным файлом F.txt перекопировали в каталог S каталога Т на диске D:, то к скопированному файлу можно обращаться по его новому полному имени:

Решение.Полное "старое" имя файла — C:KF.txt (этот подкаталог является "элементом" корневого каталога C:). "Новое место", куда "отправляется" каталог K с файлом — D:TS. Следовательно, полное "новое" имя файла — D:TSKF.txt. Ответ: 2.

Задание 3.Перемещаясь из одного каталога в другой, пользователь последовательно посетил каталогиDOC,USER,SCHOOL,A:,LETTER,INBOX. При каждом перемещении пользователь либо спускался в каталог на уровень ниже, либо поднимался на уровень выше. Каково полное имя каталога, из которого начал перемещение пользователь?

Решение.В задачах, где нужно определить полный адрес файла или каталога, нужно начинать с поиска имени диска, в данном случае каталог находится на дискеA:(так обозначается корневой каталог). Поскольку в списке посещенных каталогов передA:стоитSCHOOL, пользователь мог попасть в корень дискаA:только через каталогSCHOOL, поэтому адрес стартового каталога начинается сA:SCHOOL, т. к. среди предложенных вариантов только один удовлетворяет этому условию, можно остановиться (правильный ответ – 3), однако, давайте все же доведем процедуру до конца, это позволит выяснить некоторые интересные моменты, которые не сработали здесь, но могут сработать в других задачах.

Как пользователь попал в каталог SCHOOL? по условию он мог как подниматься, так и спускаться по дереву каталогов, явно он не мог спуститься из USER в SCHOOL, потому что SCHOOL находится в корневом каталоге и каждый каталог имеет только одного «родителя»; значит, пользователь поднялся из USER в SCHOOL, и начальная часть полного адреса А:SCHOOLUSER аналогично можно доказать, что пользователь поднялся в каталог USER из каталога DOC. Таким образом, мы доказали, что правильный ответ – 3.

Ссылка на основную публикацию
Уравнение окружности в полярных координатах
Определение: замкнутая плоская кривая, все точки которой одинаково удалены от данной точки (центра О), лежащей в той же плоскости, что...
Тело массой м брошено
Тело массой m = 5 кг брошено под углом α = 30° к горизонту с начальной скоростью v 0 =...
Телефоны с ик портом 2018
В большинстве домов можно обнаружить несколько устройств, которые управляются пультом дистанционного управления: телевизор, музыкальный центр, система климат-контроля, камера наблюдения и...
Уравнение пучка прямых проходящих через точку
Совокупность прямых, проходящих через некоторую точку, называется пучком прямых с центром в этой точке. Если и - уравнения двух пересекающихся...
Adblock detector