Логическая организация файловой системы

1.

Тема 10. Логическая организация файловой
системы

2.

Содержание лекции
• Иерархическая структура файловой системы
• Монтирование файловой системы

3.

Иерархическая
системы
структура
файловой
Одна из основных задач ОС – предоставление удобного
пользовательского интерфейса при работе с данными,
хранящимися на носителях. Логическая модель в рамках
ОС подменяет физическую модель размещения данных на
носителях.
Файл – именованная область внешней памяти, в которую
могут записываться и откуда могут считываться данные.
Применение файлов позволяет решить следующие
задачи:
долговременное хранение информации;
совместное использование информации.
Основные цели использования
файла:
• Долговременное и надёжное
хранение информации.
• Совместное использование
информации.

4.

Иерархическая
системы
структура
Файловая система – часть ОС, включающая:
• совокупность всех файлов на дисках;
• наборы структур данных, используемых для управления (каталоги,
дескрипторы файлов, таблицы распределения свободного и
занятого пространства);
• комплекс системных программных средств, реализующих
операции над файлами (создание, удаление, чтение, запись,
именование и поиск файлов).
• в многопользовательских системах добавляются функции по
обеспечению защиты данных от несанкционированного доступа.
Файловые системы поддерживают несколько функционально
различных типов файлов:
• обычные файлы;
• каталоги;
• ссылки;
• именованные конвейеры;
• файлы, отображаемые на память и т.д.
файловой

5.

Иерархическая
системы
Иерархическая структура файловой системы
• Пользователи обращаются к файлам по их
символьным именам. Для удобства пользователя
логическая
структура
хранения
данных
представляет иерархическую структуру.
• Граф, описывающий структуру файловой системы
может представлять собой дерево или сеть.
• В Windows используется древовидная организация, в
UNIX – сетевая.
структура
файловой
Windows
i386
at.exe
system32

6.

Иерархическая
системы
структура
Имена файлов
Каждый файл имеет некоторое символьное имя. В
иерархических системах выделяют три типа имен
файлов:
простое (имя файла в пределах одного каталога);
полное (цепочка простых символьных имен всех
каталогов, через которые проходит путь от корня до
файла);
относительное (имя включает имена каталогов,
через которые проходит маршрут от текущего
каталога к искомому файлу).
В различных операционных системах есть свои
ограничения на использование символов при
присвоении
имени,
а
также
на
длину
относительного и полного имени файла.
файловой

7.

Иерархическая
системы
структура
файловой
Атрибут – информация, описывающая некоторые свойства файла, например:
• Тип файла
• Владелец файла
• Создатель файла
• Пароль для доступа к файлу
• Информация о разрешенных операциях к файлу
• Время создания, последнего доступа и модификации файла
• Признак «только для чтения»
• Признак «скрытый файл»
• Признак «системный файл»
• Признак «двоичный/ символьный файл»
• Признак «временный файл»
• Признак блокировки
• Длина записи в файле

8.

Иерархическая
системы
структура
файловой
Логическая запись является наименьшим элементом данных, которым
может оперировать программист при организации обмена с внешним
устройством.
Файловая система может использовать два способа доступа к логическим
записям:
последовательный доступ - читать или записывать логические записи
последовательно ;
прямой доступ - позиционировать файл на запись с указанным номером.

9.

Иерархическая
системы
структура
файловой
Файлы, доступ к записям которых осуществляется последовательно, по
номерам
позиций,
называются
неиндексированными,
или
последовательными.
Индексированные файлы допускают более быстрый прямой доступ к
отдельной логической записи, которая имеет одно или более ключевых
(индексных) полей и могут адресоваться путем указания значений этих
полей.

10.

Монтирование файловой системы
Основным типом устройства, которое используется в современных
вычислительных системах для хранения файлов, являются дисковые
накопители.
Эти устройства предназначены для считывания и записи данных на
жесткие и гибкие магнитные диски.
Монтирование — это процесс присоединения файловой системы или
раздела к существующей файловой структуре операционной системы,
чтобы добиться доступа к его содержимому.

11.

Монтирование файловой системы
В общем случае данные, хранящиеся в файле, имеют некоторую
логическую структуру (формат хранения данных). Поддержание структуры
данных в файле возлагается либо целиком на приложение, либо часть
функций на файловую систему.
Неструктурированная модель файла широко используется в большинстве
современных ОС.
Структурированный файл рассматривается ОС как упорядоченная
совокупность логических записей. Развитием данного подхода являются
системы управления базами данных (СУБД).

12.

Монтирование файловой системы
Операционная система при работе с диском использует, как правило,
собственную единицу дискового пространства, называемую кластерам
(cluster).
При создании файла на диске место ему выделяется кластерами.
Например, если файл имеет размер 2560 байт, а размер кластера в
файловой системе определён в 1024 байта, то файлу будет выделено на
диске три кластера.

13.

Монтирование файловой системы
Процесс выделения кластера:
Чтобы сохранить файл размером 2560 байт, ОС должна выделить на диске целое число кластеров
Количество кластеров = размер файла / размер кластера
2560 / 1024 = 2.5
Размер файла: 2560 байт.
Размер одного кластера: 1024 байта.
Сколько кластеров нужно?
Посчитаем:
Один кластер = 1024 байт
Два кластера = 2048 байт (мало для 2560 байт)
Три кластера = 3072 байта (этого хватит)
Значит, для файла размером 2560 байт система выделит 3 кластера, то есть 3072 байта.
Из них 512 байт (3072 - 2560) — это неиспользуемое пространство, но занятое под этот
файл (так называемый внутренний фрагмент).

14.

Монтирование файловой системы
Прежде чем форматировать диск под определённую файловую систему,
он может быть разбит на разделы.
Раздел - непрерывная часть физического диска, которую операционная
система представляет пользователю как логическое устройство
(используются также названия логический диск и логический раздел).
Логическое устройство функционирует так, как если бы это был отдельный
физический диск.

15.

Монтирование файловой системы
На разных логических устройствах одного и того же физического диска
могут располагаться файловые системы разного типа.
Все разделы одного диска
определённый для данного
форматирования.
имеют
диска
одинаковый
в режиме
размер блока,
низкоуровневого

16.

Монтирование файловой системы
Операционная система может поддерживать разные статусы разделов,
особым образом отмечая разделы, которые могут быть использованы для
загрузки модулей операционной системы, и разделы, в которых можно
устанавливать только приложения и хранить файлы данных.
Один из разделов диска помечается как загружаемый (или активный).
Именно из этого раздела считывается загрузчик операционной системы.