Sistem de fișiere - ce este? Sistem de fișiere NTFS, FAT, RAW, UDF. Sisteme de fișiere. Tipuri de sisteme de fișiere. Operațiuni cu fișiere. Cataloagele. Operații cu directoare. (5)
AGENȚIA FEDERALĂ DE EDUCAȚIE
INSTITUȚIE DE ÎNVĂȚĂMÂNT DE STAT
ÎNVĂŢĂMÂNT PROFESIONAL SUPERIOR
„UNIVERSITATEA DE STAT SAN PETERSBURG
ECONOMIE ȘI FINANȚE”
DEPARTAMENTUL DE INFORMAȚIE
Rezumat despre informatică
pe tema:
Sisteme de fișiere
Efectuat: elev 110 grupa O110
E.V.Andreeva
supraveghetor: prof. E.A.Osipova
Saint Petersburg
2009
Introducere………………………………………………………………… 3
1. Sistem de fișiere FAT………………………………………..4
2. Sistemul de fișiere FAT32……………………………..5
3. Sistemul de fișiere HPFS…………………………………6
4. Sistem de fișiere NTFS…………………………………8
Concluzie………………………………………………………9
Lista referințelor……………………………..10
Introducere
Sistemul de fișiere este cel care menține ordinea departe de a fi ideală, dar totuși minimă, pe hard disk-urile noastre. Mijloacele de stocare sunt capabile doar să stocheze, să scrie sau să citească biți de date din anumite sectoare, iar sistemul de fișiere este responsabil pentru accesarea informațiilor. Acest termen poate primi mai multe definiții, fiecare dintre acestea fiind corectă. Un sistem de fișiere este un sistem de organizare și stocare a informațiilor pe un hard disk sau alte medii, algoritmi software al sistemului de operare pentru gestionarea acestui sistem de organizare a informațiilor și, în sfârșit, la nivel de zi cu zi, este o colecție a tuturor fișierelor și folderelor de pe un disc.
Sistemul de fișiere definește:
Cum sunt stocate fișierele și directoarele pe disc;
Ce informații sunt stocate despre fișiere și directoare;
Cum puteți afla ce părți ale discului sunt libere și care nu;
Formatul directoarelor și al altor informații de serviciu pe disc.
Ne vom uita la patru sisteme de fișiere - FAT, FAT 32, HPFS, NTFS.
1. Sistem de fișiere GRAS
FAT este cel mai simplu sistem de fișiere acceptat de Windows NT. Baza sistemului de fișiere FAT este tabelul de alocare a fișierelor, care se află chiar la începutul volumului.
Un disc formatat cu sistemul de fișiere FAT este împărțit în clustere, a căror dimensiune depinde de dimensiunea volumului. Concomitent cu crearea fișierului, se creează o intrare în director și se stabilește numărul primului cluster care conține datele.
Actualizarea tabelului de alocare a fișierelor este importantă și necesită timp. Dacă tabelul de alocare a fișierelor nu este actualizat în mod regulat, poate duce la pierderea datelor.
Directorul FAT nu are o structură specifică și fișierele sunt scrise pe primul spațiu liber disponibil de pe disc. În plus, sistemul de fișiere FAT acceptă doar patru atribute de fișier: System, Hidden, Read-Only și Archive.
Avantajele sistemului de fișiere FAT
Pe un computer care rulează Windows NT, nu puteți anula ștergerea de pe niciun sistem de fișiere acceptat. Sistemul de fișiere FAT este cel mai bun pentru utilizarea pe discuri și partiții de până la 200 MB, deoarece rulează cu o supraîncărcare minimă.
Dezavantajele sistemului de fișiere FAT
Nu trebuie să utilizați sistemul de fișiere FAT pentru discuri și partiții mai mari de 200 MB. Acest lucru se datorează faptului că, pe măsură ce dimensiunea volumului crește, performanța sistemului de fișiere FAT se degradează rapid. Permisiunile nu pot fi setate pentru fișierele aflate pe partițiile FAT.
Partițiile FAT au o limită de dimensiune: 4 GB pentru Windows NT și 2 GB pentru MS-DOS.
2.Sistem de fișiere FAT32
FAT 32 este un lanț de date care leagă grupuri de spațiu pe disc și fișiere. Există un singur element în baza de date a clusterului. Dintre acestea, primele două elemente reprezintă informații despre sistemul FAT - 32, iar al treilea și elementele ulterioare sunt plasate în conformitate cu clusterele de spațiu pe disc.
Cel mai mare număr de clustere din acest sistem de fișiere este de 268.435.445 de clustere. Acest sistem permite utilizarea hard disk-urilor de până la 32 GB. Cu toate acestea, FAT poate suporta spații de stocare de până la 2 teraocteți! Inițial, acest sistem de fișiere a fost utilizat ca parte a Windows 95 OSR 2. În acest sistem de fișiere au fost extinse atributele fișierelor, ceea ce a făcut posibilă stocarea orei și datei creării și modificarea ultimului acces la un fișier sau director.
Sistemul de operare FAT – 32 vă permite, de asemenea, să lucrați cu orice copie a FAT 32.
GRAS 32:
1. Viteză mare;
2. Cerință RAM scăzută;
3. Lucru eficient cu fișiere medii și mici;
4. Uzură redusă a discului datorită mai puține mișcări ale capului de citire/scriere.
Dezavantajele sistemului de fișiere GRAS 32:
1. Protecție scăzută împotriva defecțiunilor sistemului;
2. Lucru ineficient cu fișiere mari;
3. Limitarea volumului maxim al unei partiții și al fișierului;
4. Performanță redusă din cauza fragmentării;
5. Performanță redusă atunci când lucrați cu directoare care conțin un număr mare de fișiere
3. Sistem de fișiere HPFS
Sistemul de fișiere HPFS a fost folosit pentru prima dată pentru sistemul de operare OS/2 1.2 pentru a oferi acces la unitățile de disc mari care apăreau pe piață la acea vreme.
Sistemul de fișiere HPFS acceptă structura de directoare FAT și adaugă sortarea fișierelor după nume. Numele fișierului poate conține până la 254 de caractere pe doi octeți. În plus, cel mai mic bloc pentru stocarea datelor este acum egal cu dimensiunea sectorului fizic (512 octeți), ceea ce reduce risipa de spațiu pe disc.
Pe lângă atributele fișierelor, directorul sistemului de fișiere HPFS stochează informații de creare și modificare, precum și data și ora accesului. Intrările din directorul sistemului de fișiere HPFS indică spre FNODE mai degrabă decât către primul cluster al fișierului. FNODE poate conține date de fișier, pointeri către date de fișier sau alte structuri care indică date de fișier.
HPFS încearcă să plaseze datele fișierului în sectoare adiacente ori de câte ori este posibil. Acest lucru are ca rezultat o viteză crescută de procesare secvențială a fișierelor.
HPFS împarte discul în blocuri de 8 MB fiecare și încearcă întotdeauna să scrie un fișier în același bloc. Blocarea are ca rezultat o performanță îmbunătățită.
În plus, sistemul de fișiere HPFS conține două obiecte de date unice:
· Superbloc
Superblocul este situat în sectorul logic 16 și conține un pointer către FNODE-ul directorului rădăcină. Acesta este principalul pericol al utilizării HPFS: dacă un sector de superbloc este marcat ca deteriorat, aceasta duce la pierderea tuturor datelor partiției, chiar și în zonele nedeteriorate ale discului. Pentru a recupera datele, trebuie să le copiați pe un alt disc cu sectorul 16 intact și să recreați superblocul.
· Bloc de rezervă
Blocul de rezervă este situat în sectorul logic 17 și conține tabelul de corecție de urgență, precum și blocul directorului de rezervă. În sistemul de fișiere HPFS, o intrare în tabelul de remediere rapidă este utilizată atunci când este detectat un sector defect pentru a indica în mod logic un sector nedefectuos existent în locul său. Această tehnologie pentru gestionarea erorilor de scriere este cunoscută sub numele de corecție de urgență.
Avantajele sistemului de fișiere HPFS
HPFS este opțiunea optimă de sistem de fișiere pentru utilizare cu discuri cu dimensiunea de 200–400 MB.
Dezavantajele sistemului de fișiere HPFS
Suplimentarul suplimentar asociat cu utilizarea HPFS își reduce eficiența pe discuri mai mici de 200 MB. În plus, performanța scade și atunci când se utilizează discuri mai mari de 400 MB. Când utilizați HPFS sub Windows NT, nu puteți seta setările de securitate.
Sistemul de fișiere HPFS este acceptat numai de Windows NT versiunile 3.1, 3.5 și 3.51. Nu puteți accesa o partiție HPFS utilizând Windows NT 4.0.
4. Sistem de fișiere NTFS
Sistemul de fișiere Windows NT (NTFS) oferă performanță, fiabilitate și compatibilitate. NTFS a fost dezvoltat pentru a asigura performanța de mare viteză a operațiunilor standard de fișiere (inclusiv citirea, scrierea, căutarea) și pentru a oferi capabilități avansate.
În plus, NTFS are caracteristicile de securitate necesare pe serverele de fișiere puternice și pe computerele de înaltă performanță din mediile corporative. Sistemul de fișiere NTFS acceptă controlul accesului la date și privilegiile de proprietar. NTFS este singurul sistem de fișiere din Windows NT care vă permite să atribuiți drepturi de acces fișierelor individuale.
Sistemul de fișiere NTFS este simplu, dar extrem de puternic. Aproape totul dintr-un volum este un fișier, iar tot ceea ce este dintr-un fișier este un atribut, inclusiv atribute de date, atribute de securitate și atribute de nume de fișier. Fiecare sector ocupat dintr-un volum NTFS aparține unui fișier.
Avantajele unui sistem de fișiere NTFS :
1. Viteză de acces rapidă la fișiere mici;
2. Mărimea spațiului pe disc este practic nelimitată astăzi;
3. Fragmentarea fișierelor nu afectează sistemul de fișiere în sine;
4. Fiabilitate ridicată a stocării datelor și a structurii fișierelor în sine;
5. Performanță ridicată atunci când lucrați cu fișiere mari;
Dezavantajele sistemului de fișiere NTFS :
Material pentru cursul de revizuire nr. 33
pentru studenții de specialitate
„Software pentru tehnologia informației”
Profesor asociat al Departamentului de Informatică, Ph.D. Livak E.N.
SISTEME DE MANAGEMENT FIȘIERE
Concepte de bază, fapte
Scop. Caracteristicile sistemelor de fișiereGRASVFATGRASIME 32,HPFSNTFS. Sisteme de fișiere UNIX OS (s5, ufs), Linux OS Ext2FS Zonele de sistem ale discului (partiție, volum). Principiile plasării fișierelor și stocării informațiilor despre locația fișierelor. Organizarea cataloagelor. Restricționarea accesului la fișiere și directoare.
Aptitudini
Utilizarea cunoștințelor despre structura sistemului de fișiere pentru a proteja și restaura informațiile computerului (fișiere și directoare). Organizarea controlului accesului la fișiere.
Sisteme de fișiere. Structura sistemului de fișiere
Datele de pe disc sunt stocate sub formă de fișiere. Un fișier este o parte numită a unui disc.
Sistemele de gestionare a fișierelor sunt concepute pentru a gestiona fișierele.
Capacitatea de a trata datele stocate în fișiere la nivel logic este oferită de sistemul de fișiere. Este sistemul de fișiere care determină modul în care datele sunt organizate pe orice mediu de stocare.
Prin urmare, Sistemul de fișiere este un set de specificații și software-ul corespunzător care sunt responsabile pentru crearea, distrugerea, organizarea, citirea, scrierea, modificarea și mutarea informațiilor despre fișiere, precum și pentru controlul accesului la fișiere și gestionarea resurselor care sunt utilizate de fișiere.
Sistemul de gestionare a fișierelor este principalul subsistem în marea majoritate a sistemelor de operare moderne.
Utilizarea unui sistem de gestionare a fișierelor
· toate programele de procesare a sistemului sunt conectate folosind date;
· se rezolvă probleme de distribuție centralizată a spațiului pe disc și de gestionare a datelor;
· utilizatorului i se oferă oportunități de a efectua operațiuni asupra fișierelor (creare etc.), de a face schimb de date între fișiere și diverse dispozitive și de a proteja fișierele împotriva accesului neautorizat.
Unele sisteme de operare pot avea mai multe sisteme de gestionare a fișierelor, ceea ce le oferă posibilitatea de a gestiona mai multe sisteme de fișiere.
Să încercăm să facem distincția între un sistem de fișiere și un sistem de gestionare a fișierelor.
Termenul „sistem de fișiere” definește principiile accesului la datele organizate în fișiere.
Termen "sistem de gestionare a fișierelor" se referă la o implementare specifică a sistemului de fișiere, adică Acesta este un set de module software care asigură lucrul cu fișiere într-un anumit sistem de operare.
Deci, pentru a lucra cu fișiere organizate în conformitate cu un anumit sistem de fișiere, trebuie dezvoltat un sistem adecvat de gestionare a fișierelor pentru fiecare sistem de operare. Acest sistem UV va funcționa numai pe sistemul de operare pentru care este proiectat.
Pentru familia de sisteme de operare Windows, sistemele de fișiere utilizate în principal sunt: VFAT, FAT 32, NTFS.
Să ne uităm la structura acestor sisteme de fișiere.
Pe sistemul de fișiere GRAS Spațiul pe disc al oricărei unități logice este împărțit în două zone:
zona de sistem și
· zona de date.
Zona de sistem creat și inițializat în timpul formatării și actualizat ulterior când structura fișierului este manipulată.
Zona de sistem este formată din următoarele componente:
· sector de boot care conține înregistrarea de pornire (boot record);
· sectoare rezervate (s-ar putea să nu existe);
· tabele de alocare a fișierelor (FAT, Tabel de alocare a fișierelor);
· director rădăcină (ROOT).
Aceste componente sunt amplasate pe disc una după alta.
Zona de date conține fișiere și directoare subordonate celui rădăcină.
Zona de date este împărțită în așa-numitele clustere. Un cluster este unul sau mai multe sectoare adiacente ale unei zone de date. Pe de altă parte, un cluster este unitatea minimă adresabilă de memorie de disc alocată unui fișier. Acestea. un fișier sau un director ocupă un număr întreg de clustere. Pentru a crea și a scrie un fișier nou pe disc, sistemul de operare îi alocă mai multe clustere de discuri gratuite. Aceste grupuri nu trebuie să se urmeze unele pe altele. Pentru fiecare fișier, este stocată o listă cu toate numerele de cluster care sunt atribuite acelui fișier.
Împărțirea zonei de date în clustere în loc să folosiți sectoare vă permite să:
· reduce dimensiunea tabelului FAT;
· reduce fragmentarea fișierelor;
· se reduce lungimea lanțurilor de fișiere Þ accelerează accesul la fișiere.
Cu toate acestea, o dimensiune prea mare a clusterului duce la o utilizare ineficientă a zonei de date, mai ales în cazul unui număr mare de fișiere mici (la urma urmei, în medie, se pierde jumătate de cluster pentru fiecare fișier).
În sistemele de fișiere moderne (FAT 32, HPFS, NTFS) această problemă este rezolvată prin limitarea dimensiunii clusterului (maximum 4 KB)
Harta zonei de date este T tabelul de alocare a fișierelor (File Allocation Table - FAT) Fiecare element al tabelului FAT (12, 16 sau 32 de biți) corespunde unui cluster de discuri și caracterizează starea acestuia: liber, ocupat sau un cluster defect.
· Dacă un cluster este alocat unui fișier (adică, ocupat), atunci elementul FAT corespunzător conține numărul următorului cluster al fișierului;
· ultimul cluster al fișierului este marcat cu un număr în intervalul FF8h - FFFh (FFF8h - FFFFh);
· dacă clusterul este liber, acesta conține valoarea zero 000h (0000h);
· un cluster care este inutilizabil (eșuat) este marcat cu numărul FF7h (FFF7h).
Astfel, în tabelul FAT, clusterele aparținând aceluiași fișier sunt legate în lanțuri.
Tabelul de alocare a fișierelor este stocat imediat după înregistrarea de pornire a discului logic; locația sa exactă este descrisă într-un câmp special din sectorul de pornire.
Este stocat în două copii identice, care se succed. Dacă prima copie a tabelului este distrusă, se folosește a doua.
Datorită faptului că FAT este folosit foarte intens în timpul accesului la disc, acesta este de obicei încărcat în RAM (în buffer-uri I/O sau cache) și rămâne acolo cât mai mult timp posibil.
Principalul dezavantaj al FAT este procesarea lentă a fișierelor. La crearea unui fișier, regula este că primul cluster gratuit este alocat. Acest lucru duce la fragmentarea discului și la lanțuri complexe de fișiere. Acest lucru are ca rezultat munca mai lentă cu fișierele.
Pentru a vizualiza și edita tabelul FAT puteți utiliza utilitateDiscEditor.
Informațiile detaliate despre fișierul în sine sunt stocate într-o altă structură numită director rădăcină. Fiecare unitate logică are propriul director rădăcină (ROOT).
Directorul rădăcină descrie fișiere și alte directoare. Un element de director este un descriptor de fișier.
Fiecare descriptor de fișier și director îl include
· Nume
· extensie
data creării sau ultimei modificări
· momentul creării sau ultimei modificări
atribute (arhivă, atribut director, atribut volum, sistem, ascuns, numai citire)
· lungimea fișierului (pentru un director - 0)
· câmp rezervat care nu este utilizat
· numărul primului cluster din lanțul de clustere alocat unui fișier sau director; După ce a primit acest număr, sistemul de operare, referindu-se la tabelul FAT, află toate celelalte numere de cluster ale fișierului.
Deci, utilizatorul lansează fișierul pentru execuție. Sistemul de operare caută un fișier cu numele dorit, uitându-se la descrierile fișierelor din directorul curent. Când elementul necesar este găsit în directorul curent, sistemul de operare citește primul număr de cluster al acestui fișier și apoi utilizează tabelul FAT pentru a determina numerele de cluster rămase. Datele din aceste clustere sunt citite în RAM, combinându-se într-o secțiune continuă. Sistemul de operare transferă controlul fișierului, iar programul începe să ruleze.
Pentru a vizualiza și edita directorul rădăcină ROOT puteți utiliza și utilitateDiscEditor.
Sistemul de fișiere VFAT
Sistemul de fișiere VFAT (FAT virtual) a apărut pentru prima dată în Windows for Workgroups 3.11 și a fost proiectat pentru I/O fișier în modul protejat.
Acest sistem de fișiere este utilizat în Windows 95.
Este acceptat și în Windows NT 4.
VFAT este sistemul de fișiere nativ pe 32 de biți al Windows 95. Este controlat de driverul VFAT .VXD.
VFAT folosește cod pe 32 de biți pentru toate operațiunile cu fișiere și poate folosi drivere pentru modul protejat pe 32 de biți.
DAR, intrările din tabelul de alocare a fișierelor rămân pe 12 sau 16 biți, deci discul utilizează aceeași structură de date (FAT). Acestea. f format de tabelVFAT este același, precum formatul FAT.
VFAT împreună cu numele „8.3”. acceptă nume lungi de fișiere. (VFAT se spune adesea că este FAT cu suport pentru nume lungi).
Principalul dezavantaj al VFAT este pierderile mari de clustering cu dimensiuni mari de disc logic și restricții asupra dimensiunii discului logic în sine.
Sistemul de fișiere GRASIME 32
Aceasta este o nouă implementare a ideii de a utiliza tabelul FAT.
FAT 32 este un sistem de fișiere complet autonom pe 32 de biți.
Utilizat pentru prima dată în Windows OSR 2 (OEM Service Release 2).
În prezent, FAT 32 este utilizat în Windows 98 și Windows ME.
Conține numeroase îmbunătățiri și completări față de implementările FAT anterioare.
1. Utilizează mult mai eficient spațiul pe disc datorită faptului că folosește clustere mai mici (4 KB) – se estimează că economii de până la 15%.
2. Are o înregistrare extinsă de pornire care vă permite să creați copii ale structurilor de date critice Þ crește rezistența discului la deteriorarea structurilor discului
3. Poate folosi backup FAT în loc de unul standard.
4. Poate muta directorul rădăcină, cu alte cuvinte, directorul rădăcină poate fi în orice locație Þ elimină limitarea dimensiunii directorului rădăcină (512 elemente, deoarece ROOT trebuia să ocupe un cluster).
5. Structura directorului rădăcină îmbunătățită
Au apărut câmpuri suplimentare, de exemplu, ora creării, data creării, data ultimului acces, suma de control
Există încă mai multe mânere pentru un nume lung de fișier.
Sistemul de fișiere HPFS
HPFS (High Performance File System) este un sistem de fișiere de înaltă performanță.
HPFS a apărut pentru prima dată în OS/2 1.2 și LAN Manager.
Să facem o listă principalele caracteristici ale HPFS.
· Principala diferență este principiile de bază ale plasării fișierelor pe disc și principiile stocării informațiilor despre locația fișierelor. Datorită acestor principii, HPFS are performanță ridicată și toleranță la erori, este fiabilă Sistemul de fișiere.
· Spațiul pe disc în HPFS este alocat nu în clustere (ca în FAT), dar blocuri.În implementarea modernă, dimensiunea blocului este luată egală cu un sector, dar în principiu ar putea fi de o dimensiune diferită. (De fapt, un bloc este un cluster, doar un cluster este întotdeauna egal cu un sector). Plasarea fișierelor în blocuri atât de mici permite utilizați spațiul pe disc mai eficient, deoarece supraîncărcarea spațiului liber este în medie de numai (jumătate de sector) 256 de octeți per fișier. Rețineți că, cu cât dimensiunea clusterului este mai mare, cu atât se irosește mai mult spațiu pe disc.
· Sistemul HPFS se străduiește să aranjeze fișierul în blocuri învecinate sau, dacă acest lucru nu este posibil, să îl plaseze pe disc în așa fel încât întinderi(fragmentele) dosarului erau cât mai apropiate fizic unele de altele. Această abordare este esențială reduce timpul de poziționare a capului de scriere/citire hard disk și timpul de așteptare (întârziere între instalarea capului de citire/scriere pe pista dorită). Să ne amintim că într-un fișier FAT primul cluster liber este pur și simplu alocat.
Întinderi(extent) - fragmente de fișiere situate în sectoarele adiacente ale discului. Un fișier are cel puțin o extensie dacă nu este fragmentat și mai multe extinde în caz contrar.
·Folosit metodă arbori binari echilibrați pentru stocarea și căutarea informațiilor despre locația fișierelor (directoarele sunt stocate în centrul discului, în plus, este furnizată sortarea automată a directoarelor), ceea ce este esențial crește productivitatea HPFS (vs. FAT).
· HPFS oferă atribute speciale de fișiere extinse care permit controlează accesul la fișiere și directoare.
Atribute extinse (atribute extinse, EA ) vă permit să stocați informații suplimentare despre fișier. De exemplu, fiecare fișier poate fi asociat cu graficul său unic (pictogramă), descrierea fișierului, comentariul, informațiile proprietarului fișierului etc.
Structura partiției C HPFS
La începutul partiției cu HPFS instalat există trei comenzi bloc:
bloc de pornire
· bloc suplimentar (super bloc) și
· bloc de rezervă (bloc de rezervă).
Ocupă 18 sectoare.
Tot spațiul de disc rămas în HPFS este împărțit în părți din sectoarele adiacente - dungi(bandă - bandă, bandă). Fiecare bandă ocupă 8 MB de spațiu pe disc.
Fiecare bandă are propria sa bitmap de alocare a sectorului.Bitmap-ul arată care sectoare dintr-o anumită bandă sunt ocupate și care sunt libere. Fiecare sector al unei benzi de date corespunde unui bit din harta sa de biți. Dacă bit = 1, atunci sectorul este ocupat, dacă este 0, atunci este liber.
Hărțile de biți ale celor două benzi sunt situate una lângă alta pe disc, la fel ca și benzile în sine. Adică, succesiunea dungilor și a cărților arată ca în Fig.
Compara cuGRAS. Există o singură „hartă de biți” pentru întregul disc (tabel FAT). Și pentru a lucra cu el, trebuie să mutați în medie capetele de citire/scriere pe jumătate din disc.
Tocmai pentru a reduce timpul de poziționare a capetelor de citire/scriere ale unui hard disk, în HPFS discul este împărțit în dungi.
Sa luam in considerare blocuri de control.
Bloc de pornire (cizmebloc)
Conține numele volumului, numărul său de serie, blocul de parametri BIOS și programul de pornire.
Programul bootstrap găsește fișierul OS 2 LDR , îl citește în memorie și transferă controlul acestui program de pornire a sistemului de operare, care, la rândul său, încarcă nucleul OS/2 de pe disc în memorie - OS 2 KRNL. Și deja OS 2 KRIML folosind informațiile din fișier CONFIG. SYS încarcă toate celelalte module de program necesare și blocuri de date în memorie.
Blocul de portbagaj este situat în sectoarele de la 0 la 15.
Superbloc(super bloc)
Conține
· pointer către o listă de hărți de bit (lista de blocare a bitmap-urilor). Această listă listează toate blocurile de pe disc care conțin hărțile de biți utilizate pentru detectarea sectoarelor libere;
· pointer către lista de blocuri defecte (lista de blocuri defectuoase). Când sistemul detectează un bloc deteriorat, acesta este adăugat la această listă și nu mai este folosit pentru a stoca informații;
· pointer către banda de director
· pointer către nodul fișier (F -node) al directorului rădăcină,
· data ultimei scanări a partiției de către CHKDSK;
· informații despre dimensiunea stripe (în implementarea HPFS actuală - 8 MB).
Superblocul este situat in sectorul 16.
De rezervăbloc(bloc de rezervă)
Conține
· pointer către harta de înlocuire de urgență (hartă de remediere rapidă sau zone de remediere rapidă);
· pointer către lista de blocuri de rezervă gratuite (listă de blocuri fără urgență din director);
· un număr de steaguri și descriptori de sistem.
Acest bloc este situat în sectorul 17 al discului.
Blocul de rezervă oferă o toleranță ridicată la erori pentru sistemul de fișiere HPFS și vă permite să recuperați datele deteriorate de pe disc.
Principiul plasării fișierelor
Întinderi(extent) - fragmente de fișiere situate în sectoarele adiacente ale discului. Un fișier are cel puțin o extensie dacă nu este fragmentat și mai multe extinde în caz contrar.
Pentru a reduce timpul necesar poziționării capetelor de citire/scriere ale unui hard disk, sistemul HPFS se străduiește să
1) plasați dosarul în blocuri adiacente;
2) dacă acest lucru nu este posibil, atunci plasați întinderile fișierului fragmentat cât mai aproape unul de celălalt,
Pentru a face acest lucru, HPFS folosește statistici și încearcă, de asemenea, să rezerve condiționat cel puțin 4 kiloocteți de spațiu la sfârșitul fișierelor care cresc.
Principii pentru stocarea informațiilor despre locația fișierelor
Fiecare fișier și director de pe disc are propriile sale nodul fișier F-Node. Aceasta este o structură care conține informații despre locația unui fișier și atributele extinse ale acestuia.
Fiecare F-Nod ocupă un sectorși este întotdeauna situat aproape de fișierul sau directorul său (de obicei, imediat înainte de fișier sau director). Obiectul F-Node conține
· lungime,
· primele 15 caractere ale numelui fișierului,
· informații speciale despre servicii,
· statistici privind accesul la fișiere,
· atribute extinse ale fișierului,
· o listă de drepturi de acces (sau doar o parte a acestei liste, dacă este foarte mare); Dacă atributele extinse sunt prea mari pentru nodul fișier, atunci este scris un pointer către ele.
· informații asociative despre locația și subordonarea dosarului etc.
Dacă fișierul este contiguu, atunci locația sa pe disc este descrisă de două numere de 32 de biți. Primul număr este un indicator către primul bloc al fișierului, iar al doilea este lungimea extinderii (numărul de blocuri consecutive care aparțin fișierului).
Dacă un fișier este fragmentat, atunci locația extinderilor sale este descrisă în nodul fișierului prin perechi suplimentare de numere de 32 de biți.
Un nod de fișier poate conține informații despre până la opt extinde ale unui fișier. Dacă un fișier are mai multe extensii, atunci un pointer către un bloc de alocare este scris în nodul său de fișier, care poate conține până la 40 de pointeri către extents sau, similar unui bloc arbore de director, către alte blocuri de alocare.
Structura și plasarea directorului
Folosit pentru a stoca directoare dungă situată în centrul discului.
Această bandă se numește directorgrup.
Dacă este complet plin, HPFS începe să plaseze directoare de fișiere în alte benzi.
Plasarea acestei structuri de informații în mijlocul discului reduce semnificativ timpul mediu de poziționare a capului de citire/scriere.
Cu toate acestea, o contribuție semnificativ mai mare la performanța HPFS (comparativ cu plasarea Directory Band în mijlocul unui disc logic) se realizează prin utilizarea metodă arbori binari echilibrați pentru stocarea și preluarea informațiilor despre locația fișierelor.
Amintiți-vă că în sistemul de fișiere GRAS directorul are o structură liniară, neordonată într-un mod special, așa că atunci când căutați un fișier trebuie să căutați prin el secvenţial încă de la început.
În HPFS, structura directorului este un arbore echilibrat cu intrări aranjate în ordine alfabetică.
Fiecare intrare inclusă în arbore conține
· atributele fișierului,
· pointer către nodul de fișier corespunzător,
informații despre ora și data creării fișierului, ora și data ultimei actualizări și acces,
lungimea datelor care conțin atribute extinse,
· contor de acces la fișiere,
lungimea numelui fișierului
· numele în sine,
· și alte informații.
Sistemul de fișiere HPFS se uită numai la ramurile necesare ale arborelui binar atunci când caută un fișier într-un director. Această metodă este de multe ori mai eficientă decât citirea secvenţială a tuturor intrărilor dintr-un director, ceea ce este cazul sistemului FAT.
Dimensiunea fiecărui bloc în ceea ce privește directoarele sunt alocate în implementarea HPFS actuală este de 2 KB. Mărimea intrării care descrie fișierul depinde de dimensiunea numelui fișierului. Dacă un nume are 13 octeți (pentru formatul 8.3), atunci un bloc de 2 KB poate conține până la 40 de descriptori de fișier. Blocurile sunt conectate între ele printr-o listă.
Probleme
La redenumirea fișierelor, poate apărea așa-numita reechilibrare a arborelui. Crearea unui fișier, redenumirea sau ștergerea acestuia poate duce la blocuri de directoare în cascadă. De fapt, o redenumire poate eșua din cauza lipsei de spațiu pe disc, chiar dacă fișierul în sine nu a crescut în dimensiune. Pentru a evita acest dezastru, HPFS menține un mic grup de blocuri gratuite care pot fi utilizate în cazul unui dezastru. Această operațiune poate necesita alocarea de blocuri suplimentare pe un disc plin. Un pointer către acest grup de blocuri gratuite este stocat în SpareBlock.
Principii pentru plasarea fișierelor și directoarelor pe disc înHPFS:
· informațiile despre locația fișierelor sunt dispersate pe tot discul, cu înregistrări pentru fiecare fișier specific situat (dacă este posibil) în sectoare adiacente și aproape de datele despre locația acestora;
· directoarele sunt situate în mijlocul spațiului pe disc;
· Directoarele sunt stocate ca un arbore binar echilibrat cu intrările aranjate în ordine alfabetică.
Fiabilitatea stocării datelor în HPFS
Orice sistem de fișiere trebuie să aibă un mijloc de corectare a erorilor care apar la scrierea informațiilor pe disc. Sistemul HPFS folosește pentru aceasta mecanism de înlocuire de urgență ( remediere rapidă).
Dacă sistemul de fișiere HPFS întâmpină o problemă în timpul scrierii datelor pe disc, acesta afișează un mesaj de eroare. HPFS stochează apoi informațiile care ar fi trebuit scrise în sectorul defect într-unul din sectoarele de rezervă rezervate în prealabil pentru această eventualitate. Lista blocurilor de rezervă gratuite este stocată în blocul de rezervă HPFS. Dacă este detectată o eroare în timpul scrierii datelor într-un bloc normal, HPFS selectează unul dintre blocurile de rezervă gratuite și stochează datele acolo. Sistemul de fișiere se actualizează apoi card înlocuitor de urgență în unitatea de rezervă.
Această hartă este pur și simplu perechi de cuvinte duble, fiecare dintre ele fiind un număr de sector pe 32 de biți.
Primul număr indică sectorul defect, iar al doilea indică sectorul dintre sectoarele de rezervă disponibile care a fost selectat pentru a-l înlocui.
După înlocuirea sectorului defect cu unul de rezervă, harta de înlocuire de urgență este scrisă pe disc, iar pe ecran apare o fereastră pop-up care informează utilizatorul că a apărut o eroare de scriere pe disc. De fiecare dată când sistemul scrie sau citește un sector de disc, se uită la harta de recuperare și înlocuiește toate numerele de sector defectuoase cu numerele de sector de rezervă cu datele corespunzătoare.
Trebuie remarcat faptul că această traducere a numărului nu afectează în mod semnificativ performanța sistemului, deoarece este efectuată numai la accesarea fizică a discului și nu la citirea datelor din memoria cache a discului.
Sistemul de fișiere NTFS
Sistemul de fișiere NTFS (New Technology File System) conține o serie de îmbunătățiri și modificări semnificative care îl deosebesc semnificativ de alte sisteme de fișiere.
Rețineți că, cu rare excepții, cu Partițiile NTFS pot fi lucrate numai direct dinWindowsN.T. deși există implementări corespunzătoare ale sistemelor de gestionare a fișierelor pentru citirea fișierelor din volume NTFS pentru un număr de sisteme de operare.
Cu toate acestea, nu există implementări cu drepturi depline pentru lucrul cu NTFS în afara Windows NT.
NTFS nu este acceptat pe sistemele de operare Windows 98 și Windows Millennium Edition utilizate pe scară largă.
Caracteristici cheieNT FS
· lucrul pe discuri mari are loc eficient (mult mai eficient decât în FAT);
· există instrumente pentru a restricționa accesul la fișiere și directoare Þ Partițiile NTFS oferă securitate locală atât pentru fișiere, cât și pentru directoare;
· a fost introdus un mecanism de tranzacţie în care Logare operațiuni cu fișiere Þ creștere semnificativă a fiabilității;
· multe restricții privind numărul maxim de sectoare de disc și/sau clustere au fost eliminate;
· un nume de fișier în NTFS, spre deosebire de sistemele de fișiere FAT și HPFS, poate conține orice caractere, inclusiv setul complet de alfabete naționale, deoarece datele sunt reprezentate în Unicode - o reprezentare pe 16 biți care oferă 65535 de caractere diferite. Lungimea maximă a unui nume de fișier în NTFS este de 255 de caractere.
· NTFS are, de asemenea, capabilități de compresie încorporate pe care le puteți aplica fișierelor individuale, directoarelor întregi și chiar volumelor (și ulterior anulați sau atribuiți-le după cum doriți).
Structura volumului cu sistemul de fișiere NTFS
O partiție NTFS se numește volum (volum). Dimensiunea maximă posibilă a volumului (și dimensiunea fișierului) este de 16 EB (exabyte 2**64).
Ca și alte sisteme, NTFS împarte spațiul pe disc al unui volum în clustere - blocuri de date care sunt adresate ca unități de date. NTFS acceptă dimensiuni de cluster de la 512 octeți la 64 KB; standardul este un cluster de 2 sau 4 KB în dimensiune.
Tot spațiul pe disc din NTFS este împărțit în două părți inegale.
Primele 12% din disc sunt alocate așa-numitei zone MFT - spațiu care poate fi ocupat de serviciul principal metafisier MFT.
Nu este posibil să scrieți date în această zonă. Zona MFT este întotdeauna păstrată goală - acest lucru se face astfel încât fișierul MFT, dacă este posibil, să nu devină fragmentat pe măsură ce crește.
Restul de 88% din volum este spațiu obișnuit de stocare a fișierelor.
MFT(maestrufişiermasa - tabelul general de fișiere) este în esență un director al tuturor celorlalte fișiere de pe disc, inclusiv el însuși. Este conceput pentru a determina locația fișierelor.
MFT constă din înregistrări de dimensiune fixă. Dimensiunea înregistrării MFT (minim 1 KB și maxim 4 KB) este determinată atunci când volumul este formatat.
Fiecare intrare corespunde unui fișier.
Primele 16 intrări sunt de natură de serviciu și nu sunt disponibile pentru sistemul de operare - sunt numite metafisiere,și primul metafișier este MFT-ul însuși.
Aceste prime 16 elemente MFT sunt singura parte a discului care are o poziție strict fixă. O copie a acestor 16 intrări este păstrată în mijlocul volumului pentru fiabilitate.
Părțile rămase ale fișierului MFT pot fi localizate, ca orice alt fișier, în locații arbitrare de pe disc.
Metafișierele sunt de natură de serviciu - fiecare dintre ele este responsabil pentru un anumit aspect al funcționării sistemului. Metafișierele sunt localizate în directorul rădăcină al volumului NTFS. Toate încep cu simbolul numelui „$”, deși este dificil să obțineți informații despre ei folosind mijloace standard. În tabel Sunt date metafișierele principale și scopul lor.
|
Nume metafișier |
Scopul metafișierului |
|
|
$MFT |
Master File Table în sine |
|
|
$MFTmirr |
O copie a primelor 16 intrări MFT plasate în mijlocul volumului |
|
|
$LogFile |
Fișier de suport pentru înregistrare |
|
|
$Volum |
Informații despre serviciu - etichetă de volum, versiunea sistemului de fișiere etc. |
|
|
$AttrDef |
Lista atributelor standard ale fișierului pe volum |
|
|
Directorul rădăcină |
||
|
$Bitmap |
Hartă spațiu liber volum |
|
|
$Boot |
Sector de pornire (dacă partiția este bootabilă) |
|
|
$quota |
Un fișier care înregistrează drepturile utilizatorului de a utiliza spațiul pe disc (acest fișier a început să funcționeze doar în Windows 2000 cu NTFS 5.0) |
|
|
$Majuscule |
Fișier - un tabel de corespondență între literele mari și mici în numele fișierelor. În NTFS, numele fișierelor sunt scrise Unicode (care se ridică la 65 de mii de simboluri diferite) și căutarea echivalentelor mari și mici în acest caz este o sarcină non-trivială |
|
Înregistrarea MFT corespunzătoare stochează toate informațiile despre fișier:
· nume de fișier,
· mărimea;
· atributele fișierului;
· poziţia pe disc a fragmentelor individuale etc.
Dacă o înregistrare MFT nu este suficientă pentru informație, atunci sunt folosite mai multe înregistrări și nu neapărat consecutive.
Dacă fișierul nu este foarte mare, atunci datele fișierului sunt stocate direct în MFT, în spațiul rămas din datele principale dintr-o înregistrare MFT.
Un fișier pe un volum NTFS este identificat prin așa-numitul link la fișier(File Reference), care este reprezentat ca un număr de 64 de biți.
· numărul de fișier care corespunde numărului de înregistrare în MFT,
· și numere de ordine. Acest număr este incrementat ori de câte ori un anumit număr din MFT este reutilizat, permițând sistemului de fișiere NTFS să efectueze verificări interne de integritate.
Fiecare fișier din NTFS este reprezentat de cursuri(streamuri), adică nu are „doar date” ca atare, dar există fluxuri.
Unul dintre fluxuri este datele fișierului.
Majoritatea atributelor fișierelor sunt și fluxuri.
Astfel, se dovedește că fișierul are o singură entitate de bază - numărul din MFT și orice altceva, inclusiv fluxurile sale, este opțional.
Această abordare poate fi utilizată eficient - de exemplu, puteți „atașa” un alt flux la un fișier scriind orice date în acesta.
Atributele standard pentru fișiere și directoare de pe un volum NTFS au nume fixe și coduri de tip.
Catalogîn NTFS este un fișier special care stochează link-uri către alte fișiere și directoare.
Fișierul de catalog este împărțit în blocuri, fiecare conținând
· nume de fișier,
atribute de bază şi
Directorul rădăcină al discului nu este diferit de directoarele obișnuite, cu excepția unei legături speciale către acesta de la începutul metafișierului MFT.
Structura directorului intern este un arbore binar, similar cu HPFS.
Numărul de fișiere din directoarele rădăcină și non-rădăcină nu este limitat.
Sistemul de fișiere NTFS acceptă modelul de obiecte de securitate NT: NTFS tratează directoarele și fișierele ca tipuri distincte de obiecte și menține liste separate (deși suprapuse) de permisiuni pentru fiecare tip.
NTFS oferă securitate la nivel de fișier; aceasta înseamnă că drepturile de acces la volume, directoare și fișiere pot depinde de contul de utilizator și de grupurile cărora le aparține utilizatorul. De fiecare dată când un utilizator accesează un obiect de sistem de fișiere, drepturile sale de acces sunt verificate cu lista de permisiuni a acelui obiect. În cazul în care utilizatorul are drepturi suficiente, cererea acestuia este acceptată; în caz contrar cererea este respinsă. Acest model de securitate se aplică atât înregistrării locale a utilizatorilor pe computerele NT, cât și solicitărilor de rețea la distanță.
Sistemul NTFS are, de asemenea, anumite capacități de auto-vindecare. NTFS acceptă diverse mecanisme pentru verificarea integrității sistemului, inclusiv înregistrarea tranzacțiilor, care permite reluarea operațiunilor de scriere a fișierelor pe un jurnal special de sistem.
La Logare operațiuni cu fișiere, sistemul de gestionare a fișierelor înregistrează modificările care apar într-un fișier de serviciu special. La începutul unei operațiuni legate de modificarea structurii fișierului se face o notă corespunzătoare. Dacă apare vreo eroare în timpul operațiunilor cu fișierul, marcajul de început al operațiunii menționat rămâne indicat ca incomplet. Când efectuați o verificare a integrității sistemului de fișiere după repornirea mașinii, aceste operațiuni în așteptare vor fi anulate și fișierele vor fi restaurate la starea inițială. Dacă operațiunea de modificare a datelor din fișiere este finalizată în mod normal, atunci chiar în acest fișier de suport pentru înregistrarea serviciilor operația este marcată ca finalizată.
Principalul dezavantaj al sistemului de fișiereNTFS- datele de serviciu ocupă mult spațiu (de exemplu, fiecare element de director ocupă 2 KB) - pentru partițiile mici, datele de serviciu pot ocupa până la 25% din volumul media.
Þ NTFS nu poate fi folosit pentru a formata dischetele. Nu ar trebui să-l utilizați pentru a formata partiții mai mici de 100 MB.
Sistem de fișiere OS UNIX
În lumea UNIX, există mai multe tipuri diferite de sisteme de fișiere cu propria lor structură de memorie externă. Cele mai cunoscute sunt sistemul de fișiere tradițional UNIX System V (s5) și sistemul de fișiere din familia UNIX BSD (ufs).
Luați în considerare 5.
Un fișier pe un sistem UNIX este o colecție de caractere cu acces aleatoriu.
Fișierul are o structură care îi este impusă de utilizator.
Sistemul de fișiere Unix este un sistem de fișiere ierarhic, multi-utilizator.
Sistemul de fișiere are o structură arborescentă. Nodurile (nodurile intermediare) ale arborelui sunt directoare cu legături către alte directoare sau fișiere. Frunzele arborelui corespund fișierelor sau directoarelor goale.
Cometariu. De fapt, sistemul de fișiere Unix nu este bazat pe arbore. Faptul este că sistemul are posibilitatea de a încălca ierarhia sub formă de arbore, deoarece este posibil să se asocieze mai multe nume cu același conținut de fișier.
Structura discului
Discul este împărțit în blocuri. Mărimea blocului de date este determinată la formatarea sistemului de fișiere cu comanda mkfs și poate fi setată la 512, 1024, 2048, 4096 sau 8192 octeți.
Numărăm 512 octeți (dimensiunea sectorului).
Spațiul pe disc este împărțit în următoarele zone (vezi figura):
· bloc de încărcare;
· control superbloc;
· matrice de i-noduri;
· zona de stocare a continutului (datelor) fisierelor;
· un set de blocuri gratuite (legate într-o listă);
|
Bloc de pornire |
|
Superbloc |
|
i - nod |
|
. . . |
|
i - nod |
Cometariu. Pentru sistemul de fișiere UFS - toate acestea se repetă pentru un grup de cilindri (cu excepția blocului Boot) + o zonă specială este alocată pentru a descrie grupul de cilindri
Bloc de pornire
Blocul se afla in blocul nr.0. (Reamintim că plasarea acestui bloc în blocul zero al dispozitivului de sistem este determinată de hardware, deoarece încărcătorul hardware accesează întotdeauna blocul zero al dispozitivului de sistem. Aceasta este ultima componentă a sistemului de fișiere care depinde de hardware.)
Blocul de pornire conține un program de promovare care este utilizat pentru a lansa inițial sistemul de operare UNIX. În sistemele de fișiere S 5, numai blocul de pornire al sistemului de fișiere rădăcină este de fapt utilizat. În sistemele de fișiere suplimentare, această zonă este prezentă, dar nu este utilizată.
Superbloc
Conține informații operaționale despre starea sistemului de fișiere, precum și date despre setările sistemului de fișiere.
În special, superblocul conține următoarele informații
· numărul de i-noduri (descriptori de index);
· Mărimea partiției???;
· lista blocurilor libere;
· lista de i-noduri gratuite;
· si altul.
Să fim atenți! Spațiul liber de pe disc este lista legată de blocuri gratuite. Această listă este stocată într-un superbloc.
Elementele din listă sunt matrice de 50 de elemente (dacă bloc = 512 octeți, atunci element = 16 biți):
· elementele de matrice nr. 1-48 conțin numerele de blocuri libere de spațiu de bloc de fișiere de la 2 la 49.
· elementul #0 conține un pointer către continuarea listei și
· ultimul element (Nr. 49) conține un pointer către un element liber din tablou.
Dacă un proces are nevoie de un bloc liber pentru a extinde un fișier, atunci sistemul selectează un element de matrice folosind un pointer (la un element liber), iar blocul cu Nr. stocat în acest element este furnizat fișierului. Dacă fișierul este redus, numerele eliberate sunt adăugate la matricea de blocuri libere și indicatorul către elementul liber este ajustat.
Deoarece dimensiunea matricei este de 50 de elemente, sunt posibile două situații critice:
1. Când eliberăm blocuri de fișiere, dar acestea nu pot încadra în această matrice. În acest caz, un bloc liber este selectat din sistemul de fișiere și matricea complet completată de blocuri libere este copiată în acest bloc, după care valoarea indicatorului către elementul liber este resetată și elementul zero al matricei, care este situat în superbloc, conține numărul blocului pe care sistemul l-a ales pentru a copia conținutul matricei. În acest moment, este creat un nou element din lista de blocuri gratuite (fiecare cu 50 de elemente).
2. Când conținutul elementelor matricei de blocuri libere a fost epuizat (în acest caz, elementul zero al matricei este zero). Dacă acest element nu este egal cu zero, atunci aceasta înseamnă că există o continuare a matricea. Această continuare este citită într-o copie a superblocului din RAM.
Lista gratuităi-noduri. Acesta este un buffer format din 100 de elemente. Conține informații despre 100 de numere de i-noduri care sunt libere în acest moment.
Superblocul este întotdeauna în RAM
Þ toate operațiunile (eliberarea și ocuparea blocurilor și i-nodurilor au loc în RAM Þ minimizarea schimburilor de discuri.
Dar! Dacă conținutul superblocului nu este scris pe disc și alimentarea este oprită, vor apărea probleme (o discrepanță între starea reală a sistemului de fișiere și conținutul superblocului). Dar aceasta este deja o cerință pentru fiabilitatea echipamentului sistemului.
cometariu. Sistemele de fișiere UFS acceptă mai multe copii ale superblocului (o copie per grup de cilindri) pentru a îmbunătăți stabilitatea.
Zona inodului
Aceasta este o serie de descrieri de fișiere numite i -noduri (eu-nodul).(64 de octeți?)
Fiecare descriptor de index (i-node) al unui fișier conține:
· Tip de fișier (fișier/director/fișier special/fifo/socket)
· Atribute (drepturi de acces) - 10
ID proprietarul fișierului
· ID de grup al proprietarului fișierului
· Timpul de creare a fișierului
Ora de modificare a fișierului
· Ora ultimului acces la fișier
· Lungimea fișierului
· Numărul de link-uri către un anumit i-node din diferite directoare
Adrese de bloc de fișiere
!Notă. Nu există un nume de fișier aici
Să aruncăm o privire mai atentă asupra modului în care este organizat blocarea adresei, în care se află fișierul. Deci, în câmpul de adresă există numere ale primelor 10 blocuri ale fișierului.
Dacă fișierul depășește zece blocuri, atunci următorul mecanism începe să funcționeze: al 11-lea element al câmpului conține numărul blocului, care conține 128 (256) link-uri către blocurile acestui fișier. Dacă fișierul este și mai mare, atunci se folosește al 12-lea element al câmpului - conține numărul blocului, care conține 128(256) numere de bloc, unde fiecare bloc conține 128(256) numere de bloc ale sistemului de fișiere. Și dacă fișierul este și mai mare, atunci se folosește al 13-lea element - unde adâncimea de imbricare a listei este mărită cu alta.
Astfel putem obține un fișier de dimensiune (10+128+128 2 +128 3)*512.
Aceasta poate fi reprezentată după cum urmează:
Adresa blocului 1 al dosarului
Adresa blocului 2 al dosarului
Adresa blocului 10 al dosarului
Adresă de bloc de adresare indirectă (bloc cu 256 de adrese de bloc)
Adresa celui de-al doilea bloc de adresare indirectă (bloc cu 256 de blocuri de adrese cu adrese)
Adresa celui de-al treilea bloc de adresare indirectă (bloc cu adrese ale blocurilor cu adrese ale blocurilor cu adrese)
Protecția fișierelor
Acum să ne uităm la ID-urile proprietarului și grupului și biții de securitate.
În sistemul de operare Unix este folosit ierarhia utilizatorilor pe trei niveluri:
Primul nivel este al tuturor utilizatorilor.
Al doilea nivel sunt grupurile de utilizatori. (Toți utilizatorii sunt împărțiți în grupuri.
Al treilea nivel este un utilizator specific (Grupurile sunt formate din utilizatori reali). Datorită acestei organizări pe trei niveluri a utilizatorilor, fiecare fișier are trei atribute:
1) Proprietarul dosarului. Acest atribut este asociat cu un anumit utilizator, care este atribuit automat de către sistem ca proprietar al fișierului. Puteți deveni proprietarul implicit prin crearea unui fișier și există, de asemenea, o comandă care vă permite să schimbați proprietarul unui fișier.
2) Protecția accesului la fișiere. Accesul la fiecare fișier este limitat la trei categorii:
· drepturi de proprietar (ce poate face proprietarul cu acest fișier, în cazul general - nu neapărat totul);
· drepturile grupului din care aparține proprietarul fișierului. Proprietarul nu este inclus aici (de exemplu, un fișier poate fi blocat pentru citire pentru proprietar, dar toți ceilalți membri ai grupului pot citi liber din fișier;
· toți ceilalți utilizatori ai sistemului;
Pentru aceste trei categorii sunt reglementate trei acțiuni: citirea dintr-un fișier, scrierea într-un fișier și executarea unui fișier (în mnemonicii sistemului R, W, X, respectiv). Fiecare fișier din aceste trei categorii definește ce utilizator poate citi, care poate scrie și cine îl poate rula ca proces.
Organizarea directorului
Din punctul de vedere al sistemului de operare, un director este un fișier obișnuit care conține date despre toate fișierele care aparțin directorului.
Un element de director este format din două câmpuri:
1)numărul i-nodului (numărul ordinal din matricea i-nodurilor) și
2)numele fișierului:
Fiecare director conține două nume speciale: ‘.’ - directorul în sine; '..' - Directorul Parinte.
(Pentru directorul rădăcină, părintele se referă la același director.)
În general, un director poate conține mai multe intrări care se referă la același i-node, dar directorul nu poate conține intrări cu aceleași nume. Adică, un număr arbitrar de nume poate fi asociat cu conținutul fișierului. Se numeste legând. Este apelată o intrare de director care se referă la un singur fișier comunicare.
Fișierele există independent de intrările de director, iar linkurile de directoare indică de fapt fișiere fizice. Un fișier „dispare” atunci când ultimul link care indică către el este șters.
Deci, pentru a accesa un fișier după nume, sistem de operare
1. găsește acest nume în directorul care conține fișierul,
2. obține numărul nodului i al fișierului,
3. după număr găsește i-nodul în zona i-nodurilor,
4. de la i-node primește adresele blocurilor în care se află datele fișierului,
5. citește blocuri din zona de date folosind adrese de bloc.
Structura partiției discului în EXT2 FS
Întregul spațiu de partiție este împărțit în blocuri. Un bloc poate avea 1, 2 sau 4 kiloocteți. Un bloc este o unitate adresabilă de spațiu pe disc.
Blocurile din zona lor sunt combinate în grupuri de blocuri. Grupurile de blocuri dintr-un sistem de fișiere și blocurile dintr-un grup sunt numerotate succesiv, începând cu 1. Primul bloc de pe un disc este numerotat cu 1 și aparține grupului numărul 1. Numărul total de blocuri de pe un disc (într-o partiție de disc) este un divizor al capacității discului, exprimat în sectoare. Și numărul de grupuri de blocuri nu trebuie să împartă numărul de blocuri, deoarece ultimul grup de blocuri poate să nu fie complet. Începutul fiecărui grup de blocuri are o adresă, care poate fi obținută ca ((numărul grupului - 1)* (numărul blocurilor din grup)).
Fiecare grup de blocuri are aceeași structură. Structura sa este prezentată în tabel.
Primul element al acestei structuri (superbloc) este același pentru toate grupurile, iar restul sunt individuale pentru fiecare grup. Superblocul este stocat în primul bloc al fiecărui grup de blocuri (cu excepția grupului 1, care are o înregistrare de pornire în primul bloc). Superbloc este punctul de plecare al sistemului de fișiere. Are o dimensiune de 1024 de octeți și este întotdeauna situat la un offset de 1024 de octeți de la începutul sistemului de fișiere. Prezența mai multor copii ale unui superbloc se explică prin importanța extremă a acestui element al sistemului de fișiere. Dublatele Superblock sunt folosite la recuperarea unui sistem de fișiere după eșecuri.
Informațiile stocate în superbloc sunt folosite pentru a organiza accesul la restul datelor de pe disc. Superblocul determină dimensiunea sistemului de fișiere, numărul maxim de fișiere din partiție, cantitatea de spațiu liber și conține informații despre unde să căutați zonele nealocate. Când sistemul de operare pornește, superblocul este citit în memorie și toate modificările aduse sistemului de fișiere sunt mai întâi reflectate într-o copie a superblocului situat în sistemul de operare și sunt scrise pe disc doar periodic. Acest lucru îmbunătățește performanța sistemului, deoarece mulți utilizatori și procese actualizează în mod constant fișierele. Pe de altă parte, atunci când sistemul este oprit, superblocul trebuie scris pe disc, ceea ce nu permite oprirea computerului prin simpla oprire a alimentării. În caz contrar, data viitoare când porniți, informațiile înregistrate în superbloc nu vor corespunde cu starea reală a sistemului de fișiere.
După superbloc este o descriere a grupului de blocuri (Descriptori de grup). Această descriere conține:
Adresa blocului care conține bitmap-ul bloc al acestui grup;
Adresa blocului care conține bitmap-ul inodelor acestui grup;
Adresa blocului care conține tabelul de inoduri a acestui grup;
Contor al numărului de blocuri libere din acest grup;
Numărul de inoduri libere din acest grup;
Numărul de inoduri dintr-un grup dat care sunt directoare
si alte date.
Informațiile stocate în descrierea grupului sunt folosite pentru a localiza hărțile de bit bloc și inode, precum și tabelul de inoduri.
Sistemul de fișiere Ext 2 se caracterizează prin:
- structura ierarhica,
- prelucrarea coordonată a seturilor de date,
- extensie de fișier dinamic,
- protecția informațiilor din fișiere,
- tratarea dispozitivelor periferice (cum ar fi terminalele și dispozitivele cu bandă) ca fișiere.
Reprezentarea fișierelor interne
Fiecare fișier din sistemul Ext 2 are un index unic. Indexul conține informațiile necesare oricărui proces pentru a accesa fișierul. Procesează fișierele de acces utilizând un set bine definit de apeluri de sistem și identificând fișierul cu un șir de caractere care acționează ca un nume de fișier calificat. Fiecare nume compus identifică în mod unic un fișier, astfel încât nucleul de sistem convertește acest nume într-un index de fișier.Indexul include un tabel de adrese unde informațiile despre fișiere sunt localizate pe disc. Deoarece fiecare bloc de pe un disc este adresat de propriul său număr, acest tabel stochează o colecție de numere de bloc de disc. Pentru a crește flexibilitatea, nucleul adaugă un fișier câte un bloc, permițând ca informațiile fișierului să fie împrăștiate în sistemul de fișiere. Dar acest aspect complică sarcina de căutare a datelor. Tabelul de adrese conține o listă de numere de bloc care conțin informații aparținând fișierului.
Fișier inode
Fiecare fișier de pe disc are un inode de fișier corespunzător, care este identificat prin numărul său de serie - indexul fișierului. Aceasta înseamnă că numărul de fișiere care pot fi create pe un sistem de fișiere este limitat de numărul de inoduri, care este fie specificat în mod explicit atunci când este creat sistemul de fișiere, fie calculat pe baza dimensiunii fizice a partiției discului. Inodele există pe disc în formă statică, iar nucleul le citește în memorie înainte de a lucra cu ele.
Inodul fișierului conține următoarele informații:
|
- Tipul și drepturile de acces la acest fișier. |
|
Identificatorul proprietarului fișierului (Uid proprietar). |
|
Dimensiunea fișierului în octeți. |
|
Ora ultimului acces la fișier (Timp de acces). |
|
Timpul de creare a fișierului. |
|
Ora ultimei modificări a fișierului. |
|
Timp de ștergere a fișierului. |
|
ID grup (GID). |
|
Linkurile contează. |
|
Numărul de blocuri ocupate de fișier. |
|
Steaguri de fișiere |
|
Rezervat pentru OS |
|
Indicatori către blocuri în care sunt scrise datele fișierului (un exemplu de adresare directă și indirectă în Fig. 1) |
|
Versiunea fișierului (pentru NFS) |
|
fișier ACL |
|
Director ACL |
|
Fragment de adresa |
|
Numărul fragmentului |
|
Dimensiunea fragmentului |
Cataloagele
Directoarele sunt fișiere.
Nucleul stochează datele într-un director la fel ca într-un tip de fișier obișnuit, folosind o structură de index și blocuri cu niveluri de adresare directă și indirectă. Procesele pot citi date din directoare în același mod în care citesc fișierele obișnuite, cu toate acestea, accesul exclusiv de scriere la director este rezervat de nucleu, asigurându-se că structura directorului este corectă.)
Când un proces folosește o cale de fișier, nucleul caută în directoare numărul inodul corespunzător. După ce numele fișierului a fost convertit într-un număr de inod, inodul este plasat în memorie și apoi utilizat în cererile ulterioare.
Caracteristici suplimentare ale EXT2 FS
Pe lângă caracteristicile standard Unix, EXT2fs oferă câteva caracteristici suplimentare care nu sunt acceptate de obicei de sistemele de fișiere Unix.
Atributele fișierelor vă permit să schimbați modul în care nucleul reacționează atunci când lucrați cu seturi de fișiere. Puteți seta atribute pe un fișier sau director. În al doilea caz, fișierele create în acest director moștenesc aceste atribute.
În timpul montării sistemului, unele caracteristici legate de atributele fișierului pot fi setate. Opțiunea de montare permite administratorului să aleagă cum sunt create fișierele. Într-un sistem de fișiere specific BSD, fișierele sunt create cu același ID de grup ca și directorul părinte. Caracteristicile Sistemului V sunt ceva mai complexe. Dacă un director are setat bitul setgid, atunci fișierele create moștenesc identificatorul de grup al acelui director, iar subdirectoarele moștenesc identificatorul de grup și bitul setgid. În caz contrar, fișierele și directoarele sunt create cu ID-ul de grup principal al procesului de apelare.
Sistemul EXT2fs poate utiliza modificarea sincronă a datelor similară cu sistemul BSD. Opțiunea de montare permite administratorului să specifice ca toate datele (inoduri, blocuri de biți, blocuri indirecte și blocuri de director) să fie scrise pe disc în mod sincron atunci când sunt modificate. Acest lucru poate fi folosit pentru a obține o capacitate mare de înregistrare a datelor, dar are ca rezultat și performanțe slabe. În realitate, această funcție nu este folosită de obicei deoarece, pe lângă degradarea performanței, poate duce la pierderea datelor utilizatorului care nu sunt semnalizate la verificarea sistemului de fișiere.
EXT2fs vă permite să selectați dimensiunea blocului logic atunci când creați un sistem de fișiere. Poate avea o dimensiune de 1024, 2048 sau 4096 de octeți. Utilizarea blocurilor mai mari are ca rezultat operațiuni I/O mai rapide (deoarece se fac mai puține solicitări de disc) și, prin urmare, mai puțină mișcare a capului. Pe de altă parte, utilizarea blocurilor mari duce la irosirea spațiului pe disc. De obicei, ultimul bloc al unui fișier nu este utilizat complet pentru stocarea informațiilor, astfel încât, pe măsură ce dimensiunea blocului crește, cantitatea de spațiu pe disc irosită crește.
EXT2fs vă permite să utilizați legături simbolice accelerate. Când se utilizează astfel de legături, blocurile de date ale sistemului de fișiere nu sunt utilizate. Numele fișierului destinație nu este stocat în blocul de date, ci în inodul în sine. Această structură vă permite să economisiți spațiu pe disc și să accelerați procesarea legăturilor simbolice. Desigur, spațiul rezervat unui mâner este limitat, așa că nu orice legătură poate fi reprezentată ca o legătură accelerată. Lungimea maximă a unui nume de fișier într-o legătură accelerată este de 60 de caractere. În viitorul apropiat, este planificată extinderea acestei scheme pentru fișiere mici.
EXT2fs monitorizează starea sistemului de fișiere. Nucleul folosește un câmp separat în superbloc pentru a indica starea sistemului de fișiere. Dacă sistemul de fișiere este montat în modul citire/scriere, atunci starea acestuia este setată la „Necurat”. Dacă este demontat sau remontat în modul numai citire, atunci starea sa este setată la „Clean”. În timpul verificărilor de pornire a sistemului și a stării sistemului de fișiere, aceste informații sunt utilizate pentru a determina dacă este necesară o verificare a sistemului de fișiere. Nucleul plasează, de asemenea, unele erori în acest domeniu. Când nucleul detectează o nepotrivire, sistemul de fișiere este marcat ca „Eroșit”. Verificatorul sistemului de fișiere testează aceste informații pentru a verifica sistemul, chiar dacă starea acestuia este de fapt Curățat.
Ignorarea testării sistemului de fișiere pentru o lungă perioadă de timp poate duce uneori la unele dificultăți, așa că EXT2fs include două metode pentru verificarea regulată a sistemului. Superblocul conține contorul de montare a sistemului. Acest contor este incrementat de fiecare dată când sistemul este montat în modul citire/scriere. Dacă valoarea sa atinge maximul (este stocat și în superbloc), atunci programul de testare a sistemului de fișiere începe să o verifice, chiar dacă starea sa este „Clean”. Ora ultimei verificări și intervalul maxim dintre verificări sunt de asemenea stocate în superbloc. Când intervalul maxim dintre scanări este atins, starea sistemului de fișiere este ignorată și scanarea acestuia este pornită.
Optimizarea performanței
Sistemul EXT2fs conține multe caracteristici care îi optimizează performanța, ceea ce duce la o viteză crescută de schimb de informații la citirea și scrierea fișierelor.
EXT2fs utilizează în mod activ tamponul de disc. Când un bloc trebuie citit, nucleul emite o cerere de operare I/O către mai multe blocuri adiacente. Astfel, nucleul încearcă să se asigure că următorul bloc de citit a fost deja încărcat în memoria tampon de disc. Astfel de operațiuni sunt de obicei efectuate atunci când se citesc fișierele secvenţial.
Sistemul EXT2fs conține, de asemenea, un număr mare de optimizări pentru plasarea informațiilor. Grupurile de blocuri sunt folosite pentru a grupa împreună inodurile și blocurile de date corespunzătoare. Nucleul încearcă întotdeauna să plaseze blocurile de date ale unui fișier în același grup, precum și descriptorul acestuia. Acest lucru este destinat să reducă mișcarea capetelor de acționare la citirea descriptorului și a blocurilor de date corespunzătoare.
Când scrieți date într-un fișier, EXT2fs pre-aloca până la 8 blocuri învecinate atunci când aloca un bloc nou. Această metodă vă permite să obțineți performanțe ridicate în condiții de încărcare mare a sistemului. Acest lucru permite, de asemenea, plasarea fișierelor în blocuri învecinate, ceea ce accelerează citirea lor ulterioară.
Fişier- logic unitate de alocare a memoriei. Este, de asemenea, o colecție de informații interconectate logic. Sistemul de fișiere situat în memoria externă (pe discuri) și organizat De niveluri. Structura unui sistem de fișiere pe mai multe niveluri este prezentată în Fig. 11.19.
Orez. 11.19. Sistem de fișiere pe mai multe niveluri.
La nivelul superior de abstractizare, rulează programe de utilizator care folosesc primitive de nivel înalt ale formularului WriteLine(F, X).Nivelul de mai jos este modulele de interfață fișiere logice– înregistrări logice, blocări și operațiuni de schimb. Mai jos vin modulele de organizare a fișierelor, apoi - operațiuni sistem de fișiere de bază. Șoferii sunt localizați la nivelurile inferioare dispozitive (control intrare/ieșire) și hardware (dispozitive de intrare/ieșire și controlerele acestora).
– o structură în memorie care conține informații despre fișier. Tipic Structura blocului de control al fișierelor este prezentată în Tabelul 3.
Structuri de sistem în memorie pentru managementul sistemului de fișiere
Când deschideți un fișier și când efectuați în continuare operațiuni pe acesta, sistemul de operare se stochează în memorie întreg un număr de structuri de sistem prezentate în Fig. 19.12.
Orez. 19.12. Structuri OS în memorie pentru managementul sistemului de fișiere.
La deschiderea unui fișier, la executare operațiuni, unde este indicat cale de acces către un fișier din structura de directoare, sistemul găsește o legătură către blocul de control al fișierelor. Când se efectuează operațiuni de schimb, sistemul de operare citește memorie fișiere blocuri de date care sunt executate pe operațiuni. În plus, sistemul de operare menține un tabel de fișiere deschise la nivel de sistem. Pentru fiecare proces este, de asemenea, stocat masa fișiere deschise numai prin acest proces.
Termeni cheie
Sistemul de fișiere în rețea (NFS)- sistem utilizat pe scară largă acces public la fișiere prin local net.
Calea absolută- plin cale de accesîn fișier, pornind de la numele partiției logice sau din directorul sistemului rădăcină.
Atributele fișierului– proprietăți generale care descriu conținutul fișierului.
bloc– logic unitate informații (parte) dintr-un fișier, de obicei combinând mai multe înregistrări, în scopul optimizării Operațiuni I/O.
Bloc de control al fișierelor (FCB)– o structură în memorie care conține informații despre un fișier și este utilizată de sistemul de operare.
Director (director, folder)- director, pliant– o structură în memoria externă care conține nume simbolice de fișiere și alte directoare și link-uri către acestea.
Anexa fișierului cod obiect (DOFK): în sistemul Elbrus - fişier, care conțin într-o formă unificată tabele de entități numite definite în program și procedurile acestuia ( metadate).
Antetul fișierului - cap înregistrare fișierul care îl conține atribute.
Record - elementar unitate, parte a dosarului în temeiul căruia operațiuni partajarea cu un fișier.
Protecţie- administrator informație, care specifică permisiunile de citire, modificare și executare a fișierului.
Container(în sistemul Elbrus) – stocarea fișierelor pe unul sau mai multe discuri.
Montare– conectarea unui separat subarborele sistem de fișiere nu a fost încă montat la niciun vârf (punctul de montare) un arbore comun al sistemelor de fișiere disponibile.
Set de date- termenul companiei IBM a indica fişier.
Partajarea– capacitatea de a accesa fișiere și directoare pentru diverși utilizatori, inclusiv – De retea locala.
Calea relativă- cale de acces la un dosar cu privire la unele directorul curent.
memorie de fișiere -înregistrările sale care conțin informațiile stocate efectiv în el.
cale– multisilabă nume de fișier sau director, constând din numele directorului rădăcină (sau unității logice) și o secvență de nume de directoare ale nivelurilor ulterioare.
Partiție - o zonă adiacentă a memoriei discului care are propriul nume logic (de obicei, una dintre primele litere ale alfabetului latin).
Backup– copierea fișiere și directoare către medii externe – bandă ( streamer), flash- memorie, dur extern portabil disc, compact disc (CD, DVD), în scopul siguranței acestora.
Director de legături externe (CBC)– în sistemul Elbrus: director, disponibil pentru fiecare fișier și folosit pentru a stoca legăturile sale externe către alte fișiere; Elementele SVS sunt abordate De numere, nu De nume.
punctul de montare– un nod din arborele sistemului de fișiere la care este atașat unul nou Sistemul de fișiere la montare.
Fișier – o regiune adiacentă a spațiului de adrese logice, stocată de obicei în memoria externă.
Fișier cod obiect (FOK)– în sistemul Elbrus: fişier, care stochează codul binar al programului executabil.
Sistemul de fișiere– sub copac directoare de pe o mașină, aflate într-una secțiune.
Întrebări
1. Ce este un fișier?
2. Care informații de tip se poate stoca intr-un fisier?
3. Ce structură poate avea dosarul?
4. Ce programe interpretează conținutul fișierului?
5. Care sunt principalele atributele fișierului?
6. Care sunt operațiunile de bază pe un fișier?
7. Cum determină sistemul tipul de fișier?
8. Ce extensii de nume sunt folosite în sistemele de operare?
9. Ce metode de accesare a fișierelor cunoașteți?
10. Ce operațiuni sunt definite pe fișierele cu acces direct?
11. Ce operațiuni sunt definite pe fișiere acces secvenţial?
12. Ce este un fișier index și pentru ce este folosit?
13. Ce este un director?
14. Care sunt caracteristicile, avantajele și dezavantajele sistemului de fișiere Elbrus?
15. Ce este o secțiune?
16. Care sunt operațiunile de bază pe un director?
17. Care sunt scopurile organizării directorului logic?
18. Ce organizare a directorului este cea mai preferată și de ce?
19. Ce probleme apar la organizarea directoarelor sub forma unui graf arbitrar?
20. Ce este montarea sistemelor de fișiere?
21. Ce este un punct de montare?
22. Ce este partajarea de fișiere și de ce este necesar?
23. Ce este NFS?
24. Ce este protecția fișierelor?
25. Ce permisiuni de securitate și pentru ce utilizatori sunt luați în considerare în UNIX?
26. Ce este un bloc de control al fișierelor?
27. Ce niveluri de abstractizare pot fi distinse în implementarea sistemelor de fișiere?
28. Ce structuri în memorie creează sistemul de operare la deschiderea unui fișier și pentru a gestiona operațiunile de schimb?
Exerciții
1. Implementați un set de operațiuni de bază cu fișiere folosind primitive I/O de nivel scăzut.
2. Implementați operațiuni acces secvenţial la fișiere folosind operațiuni de acces direct.
3. Implementați fișiere index și operațiuni de căutare accelerate pentru informații despre fișierele principale folosind fișiere index.
4. Implementați structura de directoare și operațiunile de bază pe aceasta folosind operațiuni cu fișiere. Stocați toate linkurile în formă simbolică.
5. Dezvoltați și implementați un algoritm pentru găsirea legăturilor ciclice în structura directoarelor.
©2015-2019 site
Toate drepturile aparțin autorilor lor. Acest site nu pretinde autor, dar oferă o utilizare gratuită.
Data creării paginii: 2016-04-11
Sistemul de fișiere este o parte a sistemului de operare, al cărui scop este de a organiza munca eficientă cu datele stocate în memoria externă și de a oferi utilizatorului o interfață convenabilă atunci când lucrează cu astfel de date. Organizarea stocării informațiilor pe un disc magnetic nu este ușoară. Acest lucru necesită, de exemplu, o bună cunoaștere a designului controlerului de disc și a caracteristicilor de lucru cu registrele acestuia. Interacțiunea directă cu discul este prerogativa unei componente a sistemului de intrare/ieșire al sistemului de operare numită driver de disc. Pentru a elibera utilizatorul de computer de complexitatea interacțiunii cu hardware-ul, a fost inventat un model clar, abstract al sistemului de fișiere. Operațiunile de scriere sau citire a fișierelor sunt conceptual mai simple decât operațiunile de nivel scăzut de dispozitiv.
Să facem o listă functii principale Sistemul de fișiere.
1. Identificarea dosarului. Asocierea unui nume de fișier cu spațiul de memorie extern alocat acestuia.
2. Distribuția memoriei externe între fișiere. Pentru a lucra cu un anumit fișier, utilizatorul nu trebuie să aibă informații despre locația acestui fișier pe un mediu de stocare extern. De exemplu, pentru a încărca un document în editor de pe un hard disk, nu trebuie să știm care parte a ce disc magnetic, pe ce cilindru și în ce sector se află documentul.
3. Asigurarea fiabilității și toleranței la erori. Costul informațiilor poate fi de multe ori mai mare decât costul unui computer.
4. Asigurarea protecției împotriva accesului neautorizat.
5. Asigurarea accesului partajat la fișiere, astfel încât utilizatorul să nu fie nevoit să facă eforturi deosebite pentru a asigura sincronizarea accesului.
6. Asigurarea performantelor ridicate.
Un fișier se spune uneori a fi o colecție numită de informații conexe scrise în memoria secundară. Pentru majoritatea utilizatorilor, sistemul de fișiere este partea cea mai vizibilă a sistemului de operare. Acesta oferă un mecanism de stocare online și acces la date și programe pentru toți utilizatorii sistemului. Din punctul de vedere al utilizatorului, un fișier este o unitate de memorie externă, adică datele scrise pe disc trebuie să facă parte dintr-un fișier.
37. Cel mai simplu cuprins de volum și elementele sale
Sistemul de fișiere include CuprinsȘi zona de date - o colecție de blocuri de pe un disc, identificate prin numerele/adresele lor. Un exemplu de cel mai simplu (abstract) cuprins, cuprins al unui volum (disc, pachet de discuri), care are nume diferite în diferite sisteme de operare - VTOC - Volume Table of Content, FAT - File Allocation Table, FDT - Tabelul de definiție a fișierelor etc. este prezentat în Fig. 1.
Orez. 1. Cel mai simplu cuprins de volum
Este format din trei zone:
· zona de fișiere. Acesta este un tabel care are de obicei un număr limitat (în exemplu N=6) numărul de linii N(în MS-DOS, de exemplu, N=500, adică numărul de fișiere nu mai mult de 500). Numar de coloane M(în exemplu M= 5) este de obicei ales astfel încât 85 -95% din fișierele create de utilizator să nu conțină mai mult de M blocuri, care depinde atât de dimensiunea blocului și de tipul de utilizator, cât și de nivelul general de dezvoltare a informațiilor și software-ului. Prima coloană a tabelului din fiecare rând (Înregistrare de titlu) conține date despre fișier, în acest exemplu – numele fișierului;
· zona de preaplin- un tabel suplimentar cu o structură similară, în care sunt înregistrate numerele de bloc ale fișierelor deosebit de lungi (în exemplu - File_l). Organizarea tabelului de alocare sub forma unei zone de fișiere și a unei zone de overflow permite evident salvarea dimensiunii tabelului în ansamblu, fără a limita în același timp lungimea probabilă a fișierului;
· lista de blocuri gratuite- informatii necesare pentru plasarea fisierelor create sau extinse. Lista este creată în timpul inițializării și include toate blocurile, cu excepția celor deteriorate, și apoi este ajustată atunci când fișierele sunt create, șterse sau modificate;
· lista de blocuri proaste. Acesta este un tabel creat în timpul inițializării (partiționării) unui volum (disc), completat de programe de diagnosticare (un exemplu dintre care este NDD - Norton Disk Doctor, binecunoscut utilizatorilor) și previne distribuirea zonelor deteriorate pe un mediu magnetic către fișiere de date.
Să enumerăm caracteristicile situației înregistrate în Fig. 1. în cel mai simplu sistem de fișiere (artificial).
File_l ocupă 6 blocuri, acest număr este mai mare decât maximul, deci adresa blocului nr. 6 (23) este plasată în tabelul de overflow;
File_2 ocupă 2 blocuri, ceea ce este mai mic decât limita, astfel încât toate informațiile sunt concentrate în zona fișierului.
Există următoarele situații conflictuale:
· Fișier_3 nu conține un singur bloc (prin urmare, fișierul a fost șters, dar înregistrarea antetului a fost păstrată);
· Fișier_4 și Fișier_l se referă la blocul # 3. Aceasta este o eroare deoarece fiecare bloc trebuie să fie atribuit unui singur fișier;
· lista de blocuri libere conține numerele de bloc Nr. 12 (marcate ca proaste) și Nr. 13 (alocate sub Fișier_1).
38. Structura logică a partițiilor de disc folosind exemplul sistemelor de fișiere compatibile cu IBM și MS
Unitățile logice D și E
Numărul maxim de partiții primare este de 4. Partiția activă este locul unde se află încărcătorul de pornire a sistemului.
MBR- cod și date necesare pentru încărcarea ulterioară a sistemului de operare și situate în primele sectoare fizice (cel mai adesea chiar în primele) pe un hard disk sau alt dispozitiv de stocare a informațiilor.
Se apelează o intrare în secțiune extinsă SMBR (Înregistrare de pornire principală secundară)). Diferența cu această intrare este că nu are un bootloader, iar tabelul de partiții este format din două intrări: o partiție primară și o partiție extinsă.
39. Sistem de fișiere FAT. Structura volumului de grăsime
40. Sistem de fișiere NTFS. Structura volumului NTFS
41. Registrul sistemului de operare Windows
42. Sisteme de operare ale familiei Windows NT
43. Unele module arhitecturale ale Windows NT
44. Gestionarea hard disk-urilor în Windows NT
45. Sistemele de operare proiective, principiile lor, avantaje, dezavantaje
46. Sisteme de operare procedurale, principiile lor, avantaje, dezavantaje
47. Istoria dezvoltării și ideologia construirii sistemului de operare Unix
48. Structura sistemului de operare Unix
49. Interfețe utilizator Unix
50. Procese de expediere (sarcini) în Unix
51. Sistemul de operare Linux și principalele sale avantaje
52. Implementarea modului grafic în sistemul de operare Linux
53. Principii de bază ale lucrului în sistemul de operare Linux
54. Fișiere de configurare de bază Linux OS
55. Lucrul cu unități de disc în sistemul de operare Linux
56. Aplicații pentru sistemul de operare Linux
Informații generale despre sistemele de fișiere
Sistemul de operare Windows 8 acceptă mai multe sisteme de fișiere: NTFS, FAT și FAT32. Dar poate funcționa numai pentru NTFS, adică poate fi instalat doar pe o partiție de hard disk formatată într-un anumit sistem de fișiere. Acest lucru se datorează caracteristicilor și instrumentelor de securitate furnizate în NTFS, dar lipsesc din sistemele de fișiere Windows din generația anterioară: FAT16Și FAT32. În continuare, ne vom uita la întreaga linie de sisteme de fișiere pentru Windows pentru a înțelege ce rol joacă acestea în funcționarea sistemului și cum s-au dezvoltat în timpul dezvoltării Windows până la Windows 8.
Avantaje NTFS se referă la aproape orice: performanța, fiabilitatea și eficiența lucrului cu datele (fișierele) de pe disc. Astfel, unul dintre obiectivele principale ale creării NTFS urma să asigure execuția de mare viteză a operațiunilor pe fișiere (copiere, citire, ștergere, scriere), precum și furnizarea de capabilități suplimentare: comprimarea datelor, recuperarea fișierelor de sistem deteriorate de pe discuri mari etc.
Un alt scop principal al creației NTFS a existat o implementare a cerințelor de securitate sporite, deoarece sistemele de fișiere GRAS, FAT32în această privință nu erau bune deloc. Exact la NTFS puteți permite sau refuza accesul la orice fișier sau folder (limitați drepturile de acces).
Mai întâi, să ne uităm la caracteristicile comparative ale sistemelor de fișiere, apoi vom analiza fiecare dintre ele mai în detaliu. Comparațiile, pentru o mai mare claritate, sunt prezentate sub formă de tabel.
Sistemul de fișiere GRAS Pur și simplu nu este potrivit pentru hard disk-urile moderne (din cauza capacităților sale limitate). Cu privire la FAT32, atunci se mai poate folosi, dar cu ceva rezerva. Dacă cumpărați un hard disk de 1000 GB, va trebui să îl împărțiți în cel puțin mai multe partiții. Și dacă ai de gând să faci editare video, atunci îți va fi foarte greu Limită de 4 GB ca dimensiune maximă posibilă a fișierului.
Sistemul de fișiere nu are toate aceste dezavantaje. NTFS. Deci, fără măcar a intra în detalii și caracteristici speciale ale sistemului de fișiere NTFS, puteți face o alegere în favoarea ei.
| Fişier sistem |
Opțiuni | |
|---|---|---|
| Dimensiunile volumului | Dimensiunea maximă a fișierului | |
| GRAS | De la 1,44 MB la 4 GB | 2 GB |
| FAT32 | Teoretic, sunt posibile dimensiuni de volum de la 512 MB la 2 TB. Comprimarea nu este acceptată la nivel de sistem de fișiere | 4GB |
| NTFS | Dimensiunea minimă recomandată este de 1,44 MB, iar cea maximă este de 2 TB. Suport de compresie la nivel de sistem de fișiere pentru fișiere, directoare și volume. | Dimensiunea maximă este limitată doar de dimensiunea volumului (Teoretic - 264 de octeți minus 1 kilobyte. Practic - 244 de octeți minus 64 de kiloocteți) |
Uz general FAT32 poate fi justificată doar în cazurile în care aveți mai multe sisteme de operare instalate pe computer, iar oricare dintre ele nu suportă NTFS. Dar astăzi practic nu există astfel de oameni. Cu excepția cazului în care doriți să instalați un antic ca Windows 98.
Sistemul de fișiere FAT
Sistemul de fișiere GRAS(de obicei asta înseamnă GRASIME 16) a fost dezvoltat cu destul de mult timp în urmă și a fost destinat să funcționeze cu volume mici de disc și fișiere și o structură simplă de directoare. Abreviere GRAS reprezintă Tabelul de alocare a fișierelor(din engleză tabelul de plasare a fișierelor). Acest tabel este plasat la începutul volumului și se păstrează două copii ale acestuia (pentru a asigura o mai mare stabilitate).
Acest tabel este folosit de sistemul de operare pentru a localiza un fișier și a determina locația fizică a acestuia pe hard disk. Dacă tabelul (și copia acestuia) este deteriorat, sistemul de operare nu poate citi fișierele. Pur și simplu nu poate determina ce fișier este care, unde începe și unde se termină. În astfel de cazuri, se spune că sistemul de fișiere s-a „cras”.
Sistemul de fișiere GRAS dezvoltat inițial de Microsoft pentru dischete. Abia atunci au început să-l folosească pentru hard disk-uri. La început a fost FAT12(pentru dischete și hard disk-uri de până la 16 MB), apoi a crescut în FAT16, care a fost pus în funcțiune cu sistemul de operare MS-DOS 3.0.
Sistem de fișiere FAT32
Începând cu Windows 95 OSR2, Microsoft începe să utilizeze în mod activ FAT32- versiunea pe treizeci și doi de biți GRAS. Ce să faci, progresul tehnologic nu stă pe loc și oportunități GRASIME 16 clar nu a fost suficient.
Comparativ cu ea FAT32 a început să ofere un acces mai optim la discuri, o viteză mai mare a operațiunilor I/O, precum și suport pentru volume mari de fișiere (capacitate disc de până la 2 TB).
ÎN FAT32 S-a implementat o utilizare mai eficientă a spațiului pe disc (prin utilizarea unor clustere mai mici). Beneficiu comparativ cu FAT16 este de aproximativ 10...15%. Adică la utilizare FAT32 Cu 10...15% mai multe informații pot fi scrise pe același disc decât atunci când utilizați FAT16.
În plus, trebuie remarcat faptul că FAT32 oferă o fiabilitate operațională mai mare și o viteză mai rapidă de lansare a programului.
Acest lucru se datorează a două inovații semnificative:
posibilitatea de a muta directorul rădăcină și copia de rezervă GRAS(dacă copia principală este deteriorată)
Posibilitatea de a stoca o copie de rezervă a datelor sistemului.
Sistem de fișiere NTFS
Informații generaleNiciuna dintre versiunile FAT nu oferă un nivel acceptabil de securitate. Acest lucru, precum și nevoia de mecanisme de fișiere suplimentare (compresie, criptare), a condus la necesitatea creării unui sistem de fișiere fundamental nou. Și a devenit sistemul de fișiere NT (NTFS)
NTFS- din engleza Sistem de fișiere cu tehnologie nouă - sistem de fișiere cu tehnologie nouă
După cum am menționat deja, principalul său avantaj este securitatea: pentru fișiere și foldere NTFS Pot fi atribuite drepturi de acces (citire, scriere etc.). Datorită acestui fapt, securitatea datelor și stabilitatea sistemului au crescut semnificativ. Atribuirea drepturilor de acces vă permite să interziceți/permiteți oricăror utilizatori și programe să efectueze orice operațiuni asupra fișierelor. De exemplu, fără drepturi suficiente, un utilizator neautorizat nu va putea modifica niciun fișier. Sau, din nou, fără drepturi suficiente, virusul nu va putea corupe fișierul.
In afara de asta, NTFS, după cum sa menționat mai sus, oferă performanțe mai bune și capacitatea de a lucra cu cantități mari de date.
Din Windows 2000, versiunea folosită este NTFS 5.0, care, pe lângă cele standard, vă permite să implementați următoarele caracteristici:
Criptarea datelor- această caracteristică este implementată de un add-on special NTFS numit Criptarea sistemului de fișiere(EFS)- sistem de fișiere de criptare. Datorită acestui mecanism, datele criptate pot fi citite doar pe computerul pe care a avut loc criptarea.Și încă o inovație a NTFS - puncte de montare. Cu punctele de montare, puteți defini diferite foldere fără legătură și chiar unități de pe un sistem ca o singură unitate sau folder. Acest lucru este de mare importanță pentru colectarea de informații eterogene situate în sistem într-un singur loc.
Cote de disc- acum este posibil să atribuiți utilizatorilor o dimensiune specifică (limitată) a discului pe care o pot folosi.
Stocarea eficientă a fișierelor rare. Există fișiere care conțin un număr mare de octeți goli consecutivi. Sistemul de fișiere NTFS vă permite să optimizați stocarea acestora.Folosind jurnalul de modificări- vă permite să înregistrați toate operațiunile de acces la fișiere și volume.
■ În cele din urmă, rețineți că dacă ați setat anumite permisiuni pentru un fișier sub NTFS și apoi îl copiați pe o partiție FAT, atunci toate drepturile sale de acces și alte atribute unice inerente în NTFS se vor pierde. Asa ca fii atent.
dispozitiv NTFS. Tabelul principal al fișierelor MFT.Ca orice alt sistem de fișiere, NTFS împarte tot spațiul utilizabil în clustere- blocurile minime de date în care sunt împărțite fișierele. NTFS acceptă aproape orice dimensiune de cluster - de la 512 octeți la 64 KB. Cu toate acestea, standardul general acceptat este un cluster de 4 KB. Este cel care este folosit implicit. Principiul existenței clusterelor poate fi ilustrat prin exemplul următor.
Dacă dimensiunea clusterului dvs. este de 4 KB (ceea ce este cel mai probabil) și trebuie să salvați un fișier cu o dimensiune de 5 KB, atunci 8 KB vor fi alocați pentru acesta, deoarece nu se încadrează într-un singur cluster, iar spațiul pe disc este alocat pentru un fișier numai de către clustere.
Pentru fiecare disc NTFS există un fișier special - MFT (Tabelul principal de alocare - tabelul fișierului principal). Acest fișier conține un director centralizat al tuturor fișierelor de pe disc. Când un fișier este creat, NTFS creează și completează MFT o înregistrare corespunzătoare care conține informații despre atributele fișierului, conținutul fișierului, numele fișierului etc.
in afara de asta MFT, există încă 15 fișiere speciale (împreună cu MFT - 16) care sunt inaccesibile sistemului de operare și sunt numite metafișiere. Numele tuturor metafișiereîncepe cu un simbol $ , dar nu este posibil să le vizualizați și să le vedeți deloc folosind instrumentele standard ale sistemului de operare. Următoarele sunt exemple de metafișiere principale:
SMFT- MFT în sine.În ceea ce privește principiul organizării datelor pe un disc NTFS, acesta este împărțit în mod convențional în două părți. Primii 12% din disc sunt alocați pentru așa-numitul zona MFT- spațiul în care crește metafișierul MFT.
$MFTmirr- o copie a primelor 16 înregistrări MFT, plasate în mijlocul discului (oglindă).
$LogFile- fișier de suport pentru înregistrare.
$Volum- informații despre serviciu: etichetă de volum, versiunea sistemului de fișiere etc.
$AttrDef- o listă de atribute standard ale fișierelor de pe volum.
$. - directorul rădăcină.
$Bitmap- harta spațiu liber volum.
$Boot- sector de boot (dacă partiția este boot).
$quota- un fișier care înregistrează drepturile utilizatorului de a utiliza spațiul pe disc.
$Majuscule- fișier-tabel de corespondență între literele mari și mici în numele fișierelor de pe volumul curent.
Este necesar în principal pentru că în NTFS numele fișierelor sunt scrise în codificare Unicode, care constă din 65 de mii de simboluri diferite, căutarea echivalentelor mari și mici ale cărora este foarte netrivială.
Nu este posibil să scrieți date despre utilizator în această zonă. Zona MFT este întotdeauna păstrată goală. Acest lucru se face astfel încât cel mai important fișier de serviciu (MFT) să nu devină fragmentat pe măsură ce crește. Restul de 88% din disc este spațiu normal de stocare a fișierelor.
Cu toate acestea, dacă există o lipsă de spațiu pe disc, zona MFT în sine se poate micșora (dacă este posibil), astfel încât nu veți observa niciun disconfort. În acest caz, noi date vor fi deja scrise în fosta zonă MFT.
Dacă spațiul pe disc este eliberat ulterior, zona MFT va crește din nou, dar într-o formă defragmentată (adică nu ca un singur bloc, ci în mai multe părți pe disc). Nu este nimic în neregulă cu asta, pur și simplu se consideră că sistemul este mai fiabil când fișier MFT nedefragmentat. În plus, atunci când fișierul MFT nu este defragmentat, întregul sistem de fișiere rulează mai rapid. În consecință, cu cât fișierul MFT este mai defragmentat, cu atât sistemul de fișiere funcționează mai lent.
În ceea ce privește dimensiunea fișierului MFT, aceasta este calculată aproximativ pe baza a 1 MB la 1000 de fișiere.
Convertiți partițiile FAT32 în NTFS fără pierderi de date. utilitar de conversie
Puteți converti cu ușurință o partiție FAT32 existentă în NTFS. În acest scop, Windows 8, Windows 8.1 oferă un utilitar de linie de comandă convertit
Parametrii săi de funcționare sunt afișați în captură de ecran
Astfel, pentru a converti unitatea D: în NTFS, introduceți următoarea comandă în linia de comandă:
După aceasta, vi se va cere să introduceți eticheta de volum, dacă există (eticheta de volum este indicată lângă numele unității în fereastră Calculatorul meu. Acesta servește la identificarea discurilor mai detaliat și poate fi sau nu utilizat. De exemplu ar putea fi Stocare de fișiere (D:).
Pentru a converti o unitate flash, comanda arată astfel:
converti e: /fs:ntfs /nosecurity /x
