Unde este sistemul de fișiere? Sistemul de fișiere include. Structura de fișiere a unei unități logice

Sistemul de operare, care este baza pentru funcționarea oricărui echipamente informatice, organizează lucrul cu date electronice, urmând un anumit algoritm, în lanțul căruia sistemul de fișiere nu este nerevendicat. Ce este un sistem de fișiere în general și ce tipuri de acesta sunt aplicabile în vremurile moderne, vom încerca să explicăm în acest articol.

Descrierea caracteristicilor generale ale sistemului de fișiere

FS- aceasta, după cum s-a indicat mai sus, face parte din sistemul de operare, care este direct legată de plasarea, ștergerea, deplasarea informațiilor electronice pe un anumit mediu, precum și de securitatea utilizării ulterioare a acestora în viitor. Această resursă este aplicabilă și în cazurile în care este necesară restaurarea informațiilor pierdute din cauza unei defecțiuni software ca atare. Adică, este instrumentul principal pentru lucrul cu fișiere electronice.

Tipuri de sisteme de fișiere

Fiecare dispozitiv de calculator folosește un tip special de sistem de fișiere. Următoarele tipuri sunt deosebit de comune:

Proiectat pentru hard disk-uri;
- destinat benzilor magnetice;
- destinat mediilor optice;
- virtuale;
- rețea.

Desigur, principala unitate logică a lucrului cu date electronice este un fișier, adică un document cu informații de o anumită natură sistematizate în el, care are propriul nume, ceea ce face mai ușor pentru utilizator să lucreze cu un flux mare de electronice. documente.
Așadar, absolut tot ceea ce folosește sistemul de operare este transformat în fișiere, indiferent dacă este vorba de text sau imagini, sau sunet, sau video, sau fotografii. Printre altele, șoferii și biblioteci de software, au și o transcriere a acestora.

Fiecare unitate de informații are un nume, o extensie specifică, dimensiune, caracteristici inerente și tip. Dar FS este totalitatea lor, precum și principiile de lucru cu toți.

În funcție de ce caracteristici specifice sunt inerente sistemului, acesta va funcționa eficient cu astfel de date. Și aceasta este o condiție prealabilă pentru a-l clasifica în tipuri și tipuri.

O privire asupra sistemului de fișiere din perspectiva programării

Când studiați conceptul de sistem de fișiere, ar trebui să înțelegeți că aceasta este o componentă cu mai multe niveluri, primul dintre care este dominat de un transformator de sistem de fișiere, care asigură interacțiunea eficientă între sistemul în sine și o aplicație software specifică. El este responsabil pentru transformarea cererii de date electronice într-un format anume, care este recunoscut de șoferi, ceea ce presupune munca eficienta cu fișiere, adică se deschide accesul la ele.

U aplicatii moderne, care au un standard client-server, cerințele pentru FS sunt foarte mari. La urma urmei, sistemele moderne trebuie pur și simplu să ofere cel mai eficient acces la toate tipurile de unități electronice disponibile, precum și să ofere un suport extraordinar pentru mediile de volum mare, precum și să protejeze toate datele de accesul nedorit al altor utilizatori, precum și să asigure integritatea informațiilor stocate în format electronic.

Mai jos vom analiza toate FS-urile existente și avantajele și dezavantajele acestora.

GRAS
Acesta este cel mai vechi tip Sistemul de fișiere, care a fost dezvoltat în 1977. A funcționat cu OS 86-DOS și nu este capabil să funcționeze cu medii de stocare hard și este proiectat pentru tipuri flexibile și stocare de informații de până la un megaoctet. Dacă limitarea dimensiunii informațiilor nu este relevantă astăzi, atunci alți indicatori rămân neschimbați la cerere.

Acest sistem de fișiere a fost folosit de compania lider în dezvoltarea de aplicații software, Microsoft, pentru sisteme de operare precum MS-DOS 1.0.
Fișierele acestui sistem au o serie de proprietăți caracteristice:

Numele unității de informații trebuie să conțină o literă sau un număr la început, iar conținutul suplimentar al numelui poate include diferite simboluri de la tastatura computerului;
- numele fișierului nu trebuie să depășească opt caractere; la sfârșitul numelui este plasat un punct, urmat de o extensie de trei litere;
- orice registru de aspect al tastaturii poate fi folosit pentru a crea un nume de fișier.

Încă de la începutul dezvoltării sale, sistemul de fișiere FAT a avut ca scop lucrarea cu sistemul de operare DOS; nu a fost interesat să salveze date despre utilizatorul sau proprietarul informațiilor.

Datorită diferitelor modificări ale acestui FS, acesta a devenit cel mai popular în vremurile moderne și pe baza lui funcționează cele mai inovatoare sisteme de operare.

Acest sistem de fișiere este capabil să salveze fișierele neschimbate dacă echipamentul computerizat este oprit incorect din cauza, de exemplu, că bateria nu este încărcată sau luminile sunt stinse.

Multe sisteme de operare cu care funcționează FAT au anumite utilitare software, corectând și verificând arborele de conținut FS în sine și fișierele.

NTFS
Sistemul modern de fișiere NTFS funcționează cu sistemul de operare Windows NT; în principiu, acesta a fost vizat. Include utilitarul de conversie, care este responsabil pentru conversia volumelor din formatul HPFS sau FAT în formatul de volum NTFS.

Este mai modernizat în comparație cu prima opțiune descrisă mai sus. Această versiune a extins capacitățile în ceea ce privește controlul accesului direct la toate unitățile de informații. Aici puteți utiliza multe atribute utile, compresia dinamică a fișierelor și toleranța la erori. Unul dintre avantajele sale este suportul pentru cerințele standardului POSIX.

Acest sistem de fișiere vă permite să creați fișiere de informații cu nume de până la 255 de caractere.

Dacă sistemul de operare care funcționează cu acest sistem de fișiere eșuează, atunci nu este nevoie să vă faceți griji cu privire la siguranța tuturor fișierelor. Ele rămân intacte și nevătămate, deoarece acest tip de sistem de fișiere are proprietatea de auto-vindecare.

O caracteristică a sistemului de fișiere NTFS este structura sa, care este prezentată sub forma unui tabel specific. Primele șaisprezece intrări din registru sunt conținutul sistemului de fișiere însuși. Fiecare unitate electronică individuală are, de asemenea, forma unui tabel, care conține informații despre tabel, un fișier oglindă în format MFT, un fișier de înregistrare utilizat atunci când este necesar să restabiliți informațiile și datele ulterioare - acestea sunt informații despre fișierul în sine și datele sale care au fost salvate direct pe hard disk.

Toate comenzile executate cu fișiere tind să fie salvate, ceea ce ajută sistemul ulterior să se recupereze singur după o defecțiune a sistemului de operare cu care lucrează.

EFS
Un sistem de fișiere foarte comun este EFS, care este considerat criptat. Funcționează cu sistemul de operare Windows. Acest sistem face ca fișierele să fie stocate pe hard disk în formă criptată. Aceasta este cea mai eficientă protecție pentru toate fișierele.
Criptarea este setată în proprietățile fișierului folosind o casetă de selectare de lângă fila care indică posibilitatea de criptare. Folosind această funcție, puteți specifica cine poate vizualiza fișierele, adică cine are permisiunea de a lucra cu ele.

BRUT
Elementele fișierelor sunt cele mai vulnerabile unități de programare. La urma urmei, acestea sunt informațiile care sunt stocate pe discurile computerelor. Ele pot fi deteriorate, îndepărtate, ascunse. În general, munca utilizatorului vizează exclusiv crearea, salvarea și mutarea acestora.
Sistemul de operare nu arată întotdeauna proprietățile ideale ale funcționării sale și are tendința de a eșua. Acest lucru se întâmplă din mai multe motive. Dar acum nu este vorba despre asta.

Mulți utilizatori se confruntă cu o notificare pe care o au Sistem RAW. Este cu adevărat FS sau nu? Mulți oameni își pun această întrebare. Se pare că acest lucru nu este în întregime adevărat. Dacă o explicăm la nivelul unui limbaj de programare, atunci RAW este o eroare, și anume o eroare logică care a fost deja introdusă în sistemul de operare Windows pentru a-l proteja de eșec. Dacă echipamentul oferă mesaje despre RAW, atunci trebuie să rețineți că structura sistemului de fișiere este în pericol, nu funcționează corect sau este în pericol de distrugere treptată.

Dacă o astfel de problemă este evidentă, atunci nu veți putea accesa un singur fișier de pe computer și, de asemenea, va refuza să execute alte comenzi operaționale.

UDF
Acesta este un sistem de fișiere pentru discuri optice, care are propriile sale caracteristici:

Numele fișierelor nu trebuie să depășească 255 de caractere;
- cazul nominal poate fi fie inferior, fie superior.

Funcționează cu sistemul de operare Windows XP.

EXFAT
Și un alt sistem de fișiere modern este EXFAT, care este un fel de intermediar între Windows și Linux, asigurând transformarea efectivă a fișierelor de la un sistem la altul, deoarece serviciile lor de găzduire de fișiere sunt diferite. Este folosit pe dispozitive portabile de stocare informații precum unități flash.

Fișierele de pe un computer sunt create și plasate pe baza principiilor sistemului. Datorită implementării lor, utilizatorul are posibilitatea de a accesa confortabil informatie necesara, fără să ne gândim la algoritmi complexi pentru accesarea acestuia. Cum sunt organizate sistemele de fișiere? Care sunt cele mai populare astăzi? Care sunt diferențele dintre sistemele de fișiere prietenoase cu computerul? Și cele folosite în dispozitivele mobile - smartphone-uri sau tablete?

Sisteme de fișiere: definiție

Conform unei definiții comune, un sistem de fișiere este un set de algoritmi și standarde utilizate pentru a organiza accesul efectiv al unui utilizator de computer la datele aflate pe computer. Unii experți îl consideră parte a Alți experți IT, recunoscând faptul că este direct legat de sistemul de operare, consideră că sistemul de fișiere este o componentă independentă a managementului datelor computerului.

Cum erau folosite computerele înainte de inventarea sistemului de fișiere? Informatica, ca disciplina stiintifica, a consemnat faptul ca mult timp managementul datelor s-a realizat prin structurare in cadrul unor algoritmi incorporati in programe specifice. Astfel, unul dintre criteriile unui sistem de fișiere este acela de a avea standarde care să fie aceleași pentru majoritatea programelor care accesează date.

Cum funcționează sistemele de fișiere

Sistemul de fișiere este, în primul rând, un mecanism care implică utilizarea resurselor hardware ale computerului. De regulă, vorbim despre medii magnetice sau laser - hard disk-uri, CD-uri, DVD-uri, unități flash, dischete care nu au devenit încă învechite. Pentru a înțelege cum funcționează sistemul corespunzător, să definim care este fișierul în sine.

Conform definiției general acceptate în rândul experților IT, aceasta este o zonă de date de o dimensiune fixă, exprimată în unități de bază de informații - octeți. Fișierul este localizat pe un suport de disc, de obicei sub forma mai multor blocuri interconectate care au o „adresă” specifică de acces. Sistemul de fișiere determină aceleași coordonate și le „raportează”, la rândul său, către sistemul de operare. Care transmite în mod clar utilizatorului datele relevante. Datele sunt accesate pentru a le citi, a le modifica sau a crea una nouă. Algoritmul specific pentru lucrul cu „coordonatele” fișierelor poate varia. Depinde de tipul computerului, sistemul de operare, specificul datelor stocate și alte condiții. Pentru că există tipuri diferite sisteme de fișiere. Fiecare dintre ele este optimizat pentru utilizare pe un anumit sistem de operare sau pentru lucrul cu anumite tipuri de date.

Adaptare suport de disc a fi utilizat prin algoritmii unui anumit sistem de fișiere se numește formatare. Elementele hardware corespunzătoare ale discului - clustere - sunt pregătite pentru scrierea ulterioară a fișierelor pe ele, precum și pentru citirea acestora în conformitate cu standardele stabilite într-un anumit sistem de gestionare a datelor. Cum se schimbă sistemul de fișiere? În cele mai multe cazuri, acest lucru se poate face doar reformatând mediul de stocare. De regulă, fișierele sunt șterse. Cu toate acestea, există o opțiune în care, folosind programe speciale, este încă posibil, deși acest lucru necesită de obicei mult timp, să se schimbe sistemul de gestionare a datelor, lăsându-l neatins pe acesta din urmă.

Sistemele de fișiere nu funcționează fără erori. Pot exista unele erori în organizarea muncii cu blocuri de date. Dar în majoritatea cazurilor nu sunt critice. De regulă, nu există probleme cu cum să remediați sistemul de fișiere sau să eliminați erorile. În sistemul de operare Windows, în special, există soluții software încorporate pentru aceasta, disponibile oricărui utilizator. Cum ar fi, de exemplu, programul Check Disk.

Soiuri

Ce tipuri de sisteme de fișiere sunt cele mai comune? Probabil, în primul rând, cele folosite de cel mai popular sistem de operare PC din lume - Windows. Principalele sisteme de fișiere Windows sunt FAT, FAT32, NTFS și diferitele modificări ale acestora. Odată cu computerele, smartphone-urile și tabletele au câștigat popularitate. Majoritatea dintre ele, dacă vorbim despre piața globală și nu luăm în considerare diferențele în platforme tehnologice, rulează sistemul de operare Android și iOS. Aceste sisteme de operare folosesc proprii algoritmi pentru a lucra cu date care sunt diferite de cele care caracterizează sistemele de fișiere Windows.

Standarde deschise tuturor

Rețineți că recent a existat o anumită unificare a standardelor pe piața globală de electronice în ceea ce privește sistemele de operare care funcționează cu diferite tipuri de date. Acest lucru poate fi văzut în două aspecte. În primul rând, pe diferite dispozitive Două tipuri diferite de sisteme de operare folosesc adesea același sistem de fișiere, care este la fel compatibil cu fiecare sistem de operare. În al doilea rând, versiunile moderne ale sistemului de operare, de regulă, sunt capabile să recunoască nu numai sistemele lor tipice de fișiere, ci și pe cele care sunt utilizate în mod tradițional în alte sisteme de operare - atât prin algoritmi încorporați, cât și prin intermediul software-ului terță parte. De exemplu, modern versiuni Linux, de regulă, recunoașteți fără probleme sistemele de fișiere marcate pentru Windows.

Structura sistemului de fișiere

În ciuda faptului că există un număr destul de mare de tipuri de sisteme de fișiere, acestea funcționează în general după principii foarte asemănătoare (am subliniat schema generală mai sus) și în cadrul unor elemente sau obiecte structurale similare. Să ne uităm la ele. Care sunt obiectele principale ale unui sistem de fișiere?

Una dintre cele cheie este - Este o zonă de date izolată în care pot fi plasate fișiere. Structura directoarelor este ierarhică. Ce înseamnă? Unul sau mai multe directoare pot locui în altul. Care, la rândul său, face parte din cel „superior”. Cel mai important lucru este directorul rădăcină. Dacă vorbim despre principiile pe care funcționează sistemul de fișiere Windows - 7, 8, XP sau altă versiune - directorul rădăcină este o unitate logică, desemnată printr-o literă - de obicei C, D, E (dar puteți configura orice care este în alfabetul englez). În ceea ce privește, de exemplu, sistemul de operare Linux, directorul rădăcină este mediul magnetic în ansamblu. În acest și în alte sisteme de operare bazate pe principiile sale - cum ar fi Android - nu sunt folosite unități logice. Este posibil să stocați fișiere fără directoare? Da. Dar acest lucru nu este foarte convenabil. De fapt, confortul în utilizarea unui PC este unul dintre motivele pentru introducerea principiului distribuirii datelor în directoare din sistemele de fișiere. Apropo, ele pot fi numite diferit. În Windows, directoarele se numesc foldere, în Linux sunt practic aceleași. Dar numele tradițional pentru directoare în acest sistem de operare, folosit de mulți ani, este „directoare”. Ca și în sistemele de operare Windows și Linux anterioare - DOS, Unix.

În rândul specialiștilor IT, nu există o opinie clară cu privire la dacă un dosar ar trebui considerat un element structural al sistemului corespunzător. Cei care cred că acest lucru nu este în întregime corect își argumentează punctul de vedere spunând că sistemul poate exista cu ușurință fără fișiere. Chiar dacă acesta este un fenomen inutil din punct de vedere practic. Chiar dacă nu sunt scrise fișiere pe disc, sistemul corespunzător poate fi în continuare prezent. De obicei, mediile magnetice vândute în magazine nu conțin niciun fișier. Dar au deja un sistem corespunzător. Un alt punct de vedere este că fișierele ar trebui să fie considerate parte integrantă a sistemelor de care sunt gestionate. De ce? Dar pentru că, potrivit experților, algoritmii de utilizare a acestora sunt adaptați în primul rând pentru a lucra cu fișiere în cadrul anumitor standarde. Sistemele în cauză nu sunt destinate altceva.

Un alt element prezent în majoritatea sistemelor de fișiere este o zonă de date care conține informații despre plasarea unui anumit fișier într-o anumită locație. Adică, puteți plasa o comandă rapidă într-un loc de pe disc, dar este, de asemenea, posibil să oferiți acces la zona de date dorită, care se află într-o altă parte a media. Puteți considera că comenzile rapide sunt obiecte cu drepturi depline ale sistemului de fișiere dacă sunteți de acord că și fișierele sunt astfel.

Într-un fel sau altul, nu va fi o greșeală să spunem că toate cele trei tipuri de date - fișiere, comenzi rapide și directoare - sunt elemente ale sistemelor lor respective. Cel puțin această teză va corespunde unuia dintre punctele de vedere comune. Cel mai important aspect care caracterizează modul în care funcționează sistemul de fișiere este principiile denumirii fișierelor și directoarelor.

Nume de fișiere și directoare pe diferite sisteme

Dacă suntem de acord că fișierele sunt încă componente ale sistemelor care le corespund, atunci merită să le luăm în considerare structură de bază. Care este primul lucru de remarcat? Pentru comoditatea organizării accesului la ele în majoritatea sisteme moderne gestionarea datelor oferă o structură de denumire a fișierelor pe două niveluri. Primul nivel este numele. A doua este expansiunea. Să luăm de exemplu fișier muzical Dans.mp3. Dansul este numele. Mp3 - extensie. Primul este destinat să dezvăluie utilizatorului esența conținutului fișierului (și ca programul să fie un ghid pentru acces rapid). Al doilea indică tipul fișierului. Dacă este Mp3, atunci este ușor de ghicit asta despre care vorbim despre muzica. Fișierele cu extensia Doc sunt, de regulă, documente, Jpg sunt imagini, Html sunt pagini web.

Directoarele, la rândul lor, au o structură cu un singur nivel. Au doar un nume, fără extensie. Dacă vorbim despre diferențele dintre diferitele tipuri de sisteme de gestionare a datelor, atunci primul lucru la care ar trebui să acordați atenție este principiile de denumire a fișierelor și directoarelor implementate în acestea. În ceea ce privește sistemul de operare Windows, detaliile sunt următoarele. În cel mai popular sistem de operare din lume, fișierele pot fi denumite în orice limbă. Lungimea maximă este însă limitată. Intervalul exact depinde de sistemul de management al datelor utilizat. De obicei, aceste valori variază între 200 și 260 de caractere.

O regulă generală pentru toate sistemele de operare și sistemele lor de gestionare a datelor corespunzătoare este că fișierele cu aceleași nume nu pot fi localizate în același director. În Linux, există o anumită „liberalizare” a acestei reguli. Pot exista fișiere în același director cu aceleași litere, dar în cazuri diferite. De exemplu, Dance.mp3 și DANCE.mp3. Acest lucru nu este posibil pe sistemul de operare Windows. Aceleași reguli sunt stabilite și în ceea ce privește plasarea directoarelor în altele.

Adresarea fișierelor și directoarelor

Adresarea fișierelor și directoarelor este cel mai important element al sistemului corespunzător. Pe Windows, formatul său personalizat ar putea arăta astfel: C:/Documents/Music/ - acesta este accesul la directorul Muzică. Dacă suntem interesați de un anumit fișier, atunci adresa poate arăta astfel: C:/Documents/Music/Dance.mp3. De ce „personalizat”? Cert este că la nivelul interacțiunii hardware și software între componentele computerului, structura accesului la fișiere este mult mai complexă. Sistemul de fișiere determină locația blocurilor de fișiere și interacționează cu sistemul de operare în operațiuni în mare parte ascunse. Cu toate acestea, este extrem de rar ca un utilizator de PC să aibă nevoie să folosească alte formate de „adresă”. Aproape întotdeauna, fișierele sunt accesate în standardul specificat.

Comparația sistemelor de fișiere pentru Windows

Noi am studiat principii generale funcționarea sistemelor de fișiere. Să luăm acum în considerare caracteristicile celor mai comune tipuri ale acestora. Cele mai frecvent utilizate sisteme de fișiere în Windows sunt FAT, FAT32, NTFS și exFAT. Primul din această serie este considerat învechit. În același timp, pentru o lungă perioadă de timp a fost un fel de flagship al industriei, dar pe măsură ce tehnologia PC-ului a crescut, capacitățile sale nu au mai îndeplinit nevoile utilizatorilor și nevoile de resurse ale software-ului.

Sistemul de fișiere conceput pentru a înlocui FAT este FAT32. Potrivit multor experți IT, acum este cel mai popular atunci când vine vorba de piața PC-urilor care rulează Windows. Este folosit cel mai adesea atunci când stocați fișiere pe hard disk și unități flash. De asemenea, se poate remarca faptul că acest sistem de gestionare a datelor este folosit destul de regulat în module de memorie diferite dispozitive digitale- telefoane, camere. Principalul avantaj al FAT32, care este evidențiat de experții IT, este astfel, în ciuda faptului că acest sistem de fișiere a fost creat de Microsoft, majoritatea sistemelor de operare moderne, inclusiv cele instalate pe tipurile specificate de echipamente digitale, pot lucra cu date în cadrul cadrul algoritmilor încorporați în acesta.

Sistemul FAT32 are și o serie de dezavantaje. În primul rând, putem observa limitarea dimensiunii unui fișier preluat - nu poate fi mai mare de 4 GB. De asemenea, într-un sistem FAT32, nu puteți utiliza instrumentele Windows încorporate pentru a specifica o unitate logică a cărei dimensiune ar fi mai mare de 32 GB. Dar acest lucru se poate face prin instalarea de software specializat suplimentar.

Un alt sistem popular de gestionare a fișierelor dezvoltat de Microsoft este NTFS. Potrivit unor experți IT, este superior FAT32 în majoritatea parametrilor. Dar această teză este adevărată atunci când vorbim despre un computer care rulează Windows. NTFS nu este la fel de versatil ca FAT32. Particularitățile funcționării sale fac ca utilizarea acestui sistem de fișiere să nu fie întotdeauna confortabilă, în special pe dispozitivele mobile. Unul dintre avantajele cheie ale NFTS este fiabilitatea. De exemplu, în cazurile în care hard disk-ul își pierde brusc puterea, probabilitatea ca fișierele să fie deteriorate este redusă la minimum datorită algoritmilor de duplicare a datelor furnizați în NTFS.

Unul dintre cele mai noi sisteme de fișiere de la Microsoft este exFAT. Este cel mai bine adaptat pentru unități flash. Principiile de bază de funcționare sunt aceleași ca în FAT32, dar există și modernizări semnificative în unele aspecte: de exemplu, nu există restricții privind dimensiunea unui singur fișier. În același timp sistem exFAT, după cum notează mulți experți IT, sunt printre cei care au o versatilitate scăzută. Pe computerele non-Windows, gestionarea fișierelor poate fi dificilă atunci când utilizați exFAT. Mai mult, chiar și în unele versiuni ale Windows în sine, cum ar fi XP, este posibil ca datele de pe discuri formatate folosind algoritmi exFAT să nu fie citite. Va trebui să instalați un driver suplimentar.

Rețineți că, din cauza utilizării unei game destul de largi de sisteme de fișiere în sistemul de operare Windows, utilizatorul poate întâmpina dificultăți periodice în ceea ce privește compatibilitatea diverse dispozitive cu un calculator. În unele cazuri, de exemplu, este necesar să instalați driverul de sistem de fișiere WPD (Windows Portable Devices) - o tehnologie folosită atunci când lucrați cu dispozitive portabile). Uneori, utilizatorul poate să nu-l aibă la îndemână, rezultând medii externe Este posibil ca sistemul de operare să nu-l recunoască. Fişier Sistem WPD poate necesita adaptare software suplimentară la Mediul de operare pe un anumit computer. În unele cazuri, utilizatorul va fi obligat să contacteze specialiști IT pentru a rezolva problema.

Cum să determinați ce sistem de fișiere - exFAT sau NTFS, sau poate FAT32 - este optim pentru utilizare în cazuri specifice? Recomandările specialiștilor IT în general sunt următoarele. Pot fi utilizate două abordări principale. Potrivit primei, ar trebui făcută o distincție între sistemele de fișiere tipice pentru hard disk, precum și cele care sunt mai bine adaptate la unitățile flash. FAT și FAT32, conform multor experți, sunt mai potrivite pentru unități flash, NTFS - pentru hard disk (datorită caracteristicilor tehnologice de lucru cu date).

În a doua abordare, dimensiunea transportatorului contează. Dacă vorbim despre utilizarea unui volum relativ mic de disc sau unitate flash, îl puteți formata în sistemul FAT32. Dacă discul este mai mare, puteți încerca exFAT. Dar numai dacă media nu este destinată a fi utilizată pe alte computere, în special pe cele care nu sunt echipate cu cel mai mult ultimele versiuni Windows. Dacă vorbim despre mare greu discurile, inclusiv cele externe, este indicat să le formatați în NTFS. Acestea sunt aproximativ criteriile după care poate fi selectat sistemul de fișiere optim - exFAT sau NTFS, FAT32. Adică, ar trebui să utilizați unul dintre ele, ținând cont de dimensiunea suportului, de tipul acestuia, precum și de versiunea sistemului de operare pe care este utilizată în principal unitatea.

Sisteme de fișiere pentru Mac

O altă platformă software și hardware populară pe piața globală de calculatoare este Macintosh de la Apple. PC-urile din această linie rulează sistemul de operare Mac OS. Care sunt caracteristicile organizării muncii cu fișiere pe computerele Mac? Majoritatea PC-urilor Apple moderne folosesc sistemul de fișiere Mac OS Extended. Anterior, computerele Mac gestionau datele folosind standardele HFS.

Principalul lucru care poate fi remarcat în ceea ce privește caracteristicile sale este că un disc gestionat de sistemul de fișiere Mac OS Extended poate găzdui fișiere foarte mari - putem vorbi despre câteva milioane de terabytes.

Sistem de fișiere pe dispozitivele Android

Cel mai popular sistem de operare pentru dispozitive mobile - o formă de tehnologie electronică care nu este inferioară ca popularitate față de computere - este Android. Cum sunt gestionate fișierele pe dispozitivele de tipul corespunzător? Să remarcăm în primul rând că acest sistem de operare este de fapt o adaptare „mobilă” a sistemului de operare Linux, care, datorită open source-ului codul programului, poate fi modificat pentru utilizare pe o gamă largă de dispozitive. Prin urmare, gestionarea fișierelor în dispozitivele mobile care rulează Android se realizează în general conform acelorași principii ca și în Linux. Pe unele dintre ele le-am notat mai sus. În special, gestionarea fișierelor în Linux se realizează fără a împărți mediile în unități logice, așa cum se întâmplă în Windows. Ce altceva mai interesant conține fișierul? sistem Android?

Directorul rădăcină din Android este de obicei o zonă de date numită /mnt. În consecință, adresa fișierului solicitat poate arăta cam așa: /mnt/sd/photo.jpg. În plus, există o altă caracteristică a sistemului de gestionare a datelor care este implementată în acest sistem de operare mobil. Faptul este că memoria flash a unui dispozitiv este de obicei clasificată în mai multe secțiuni, cum ar fi, de exemplu, Sistem sau Date. Cu toate acestea, dimensiunea specificată inițial pentru fiecare dintre ele nu poate fi modificată. O analogie aproximativă cu privire la acest aspect tehnologic poate fi găsită amintindu-ne că nu puteți (cu excepția cazului în care utilizați software special) să modificați dimensiunea unităților logice în Windows. Trebuie reparat.

Încă unul caracteristică interesantă organizarea muncii cu fișiere în Android - sistemul de operare corespunzător, de regulă, scrie date noi în zonă specifică disc - Date. Lucrul, de exemplu, cu secțiunea Sistem nu se efectuează. Prin urmare, atunci când utilizatorul activează funcția de resetare setări software smartphone sau tabletă la nivelul „fabrică”, apoi, în practică, aceasta înseamnă că acele fișiere scrise în zona de date sunt pur și simplu șterse. Secțiunea Sistem, de regulă, rămâne neschimbată. Mai mult, utilizatorul, fără a dispune de software specializat, nu poate face nicio ajustare la conținutul Sistemului. Procedura asociată cu actualizarea zonei de stocare a sistemului într-un dispozitiv Android se numește intermitent. Aceasta nu este formatare, deși ambele operații sunt adesea efectuate simultan. De regulă, intermiterea este utilizată în scopul instalării mai multor versiune noua Sistemul de operare Android.

Astfel, principiile cheie pe care funcționează sistemul de fișiere Android sunt absența unităților logice, precum și diferențierea strictă a accesului la datele de sistem și de utilizator. Nu se poate spune asta această abordare este fundamental diferit de ceea ce este implementat în Windows, totuși, conform multor experți IT, în sistemul de operare Microsoft utilizatorii au o libertate ceva mai mare în lucrul cu fișierele. Cu toate acestea, după cum cred unii experți, acest lucru nu poate fi considerat un avantaj clar al Windows. Modul „liberal” în ceea ce privește gestionarea fișierelor este folosit, desigur, nu numai de utilizatori, ci și de virușii informatici, la care Windows este foarte susceptibil (spre deosebire de Linux și implementarea sa „mobilă” sub formă de Android). Acesta, potrivit experților, este unul dintre motivele pentru care există atât de puțini viruși pentru dispozitivele Android - din punct de vedere pur tehnologic, aceștia nu pot funcționa pe deplin într-un mediu de operare care funcționează pe principiile controlului strict al accesului la fișiere.

sistem de fișiere pentru PC

Una dintre sarcinile principale ale sistemului de operare este de a asigura schimbul de date între aplicații și dispozitivele periferice ale computerului. În sistemele de operare moderne, funcțiile de schimb de date cu dispozitivele periferice sunt îndeplinite de subsisteme de intrare/ieșire. Subsistemul de intrare/ieșire include drivere pentru controlul dispozitivelor externe și un sistem de fișiere.

Pentru a oferi utilizatorilor confort cu datele stocate pe discuri, sistemul de operare înlocuiește organizarea fizică a datelor cu modelul său logic. Structura logică– un arbore de directoare care este afișat pe ecran de programul Explorer etc.

Fişier– o zonă denumită a memoriei externe în care datele pot fi scrise și citite. Fișierele sunt stocate în memorie independentă de putere, de obicei pe discuri magnetice. Datele sunt organizate în fișiere în scopul stocării pe termen lung și de încredere a informațiilor și în scopul partajării informațiilor. Atributele pot fi setate pentru un fișier, în retele de calculatoare- drepturi de acces.

Sistemul de fișiere include:

Colectarea tuturor fișierelor de pe un disc logic;

Structuri de date care sunt utilizate pentru gestionarea fișierelor - tabele cu spațiul liber și folosit pe disc, tabele cu locațiile fișierelor etc.

Instrumente software de sistem care vă permit să efectuați operațiuni asupra fișierelor, cum ar fi crearea, ștergerea, copierea, mutarea, redenumirea, căutarea.

Fiecare sistem de operare are propriul său sistem de fișiere.

Funcții ale sistemului de fișiere:

Distributie memorie pe disc;

Denumirea fișierului;

Maparea numelui fișierului la adresa fizică corespunzătoare din memoria externă;

Furnizarea accesului la date;

Protecția și recuperarea datelor;

Tipuri de fisiere

Sistemele de fișiere acceptă mai multe funcționalități tipuri variate fișiere, care includ de obicei:

Fișiere obișnuite, sau pur și simplu fișiere care conțin informații arbitrare pe care utilizatorul le introduce sau care sunt create ca urmare a funcționării sistemului sau a programelor utilizatorului. Conținutul unui fișier obișnuit este determinat de aplicația care funcționează cu acesta. Fișierele obișnuite sunt împărțite în două clase largi: executabile și neexecutabile. Sistemul de operare trebuie să poată recunoaște propriul fișier executabil.

Cataloagele– un tip special de fișiere care conțin sistem informații generale despre setul de fișiere care se află în acest director (conține nume și informații despre fișiere). Din punctul de vedere al utilizatorului, directoarele vă permit să organizați stocarea datelor pe disc. Din perspectiva sistemului de operare, directoarele sunt folosite pentru a gestiona fișierele.

Fișiere speciale sunt fișiere fictive care corespund dispozitivelor I/O și sunt concepute pentru a executa comenzi I/O.

De regulă, sistemul de fișiere are o structură ierarhică, în fruntea căreia există un director rădăcină, al cărui nume este același cu numele unitate logică, iar nivelurile sunt create datorită faptului că directorul este mai mult nivel scăzut incluse într-un director de nivel superior.

Fiecare fișier de orice tip are propriul nume simbolic, regulile pentru formarea numelor simbolice sunt diferite în fiecare sistem de operare. Sistemele de fișiere organizate ierarhic folosesc trei tipuri de nume: simple sau simbolice, nume complet sau compus și relative.

Nume simplu definește un fișier în același director. Fișierele pot avea aceleași nume simbolice dacă sunt situate în directoare diferite. „Multe fișiere – un nume simplu”.

Numele complet este o succesiune de nume simbolice simple ale tuturor directoarelor prin care calea trece de la rădăcină la acest fișier, și numele fișierului însuși. Numele de fișier complet calificat identifică în mod unic fișierul din sistemul de fișiere. „Un fișier – un nume complet”

Nume relativ fișierul este definit prin conceptul de director curent, adică directorul în care se află în prezent utilizatorul. Sistemul de fișiere captează numele directorului curent, astfel încât să îl poată utiliza apoi ca o completare la numele relativ pentru a forma numele complet calificat. Utilizatorul scrie numele fișierului pornind de la directorul curent.

Dacă sistemul de operare acceptă mai multe dispozitive de memorie externă ( HDD, unitate de disc, CD ROM), apoi stocarea fișierelor poate fi organizată în două moduri:

1. Fiecare dispozitiv găzduiește un sistem de fișiere autonom (propriu), adică fișierele aflate pe acest dispozitiv sunt descrise de arborele lor de directoare ca nefiind legate de arborele de directoare al altui dispozitiv;

2. Montarea sistemelor de fișiere (UNIX OS). Utilizatorul are posibilitatea de a combina sisteme de fișiere situate pe diferite dispozitive într-un singur sistem de fișiere, care va avea un singur arbore de directoare.

Atributele fișierului– proprietățile atribuite fișierului. Principalele atribute – Numai citire, Sistem, Ascuns, Arhivă.

Sistemul de fișiere OS trebuie să ofere utilizatorului un set de operațiuni pentru lucrul cu fișierele din formular apeluri de sistem. Acest set include apeluri de sistem: create (creați un fișier), citiți (citiți), scrieți (scrieți), închideți (închideți) și altele. Când lucrați cu un fișier, de regulă, nu se efectuează o operație, ci o secvență. De exemplu, când lucrezi în editor de text. Indiferent de operația efectuată pe un fișier, sistemul de operare trebuie să efectueze o serie de acțiuni care sunt universale pentru toate operațiunile:

1. Folosind numele simbolic al fișierului, găsiți caracteristicile acestuia, care sunt stocate în sistemul de fișiere de pe disc;

2. Copiați caracteristicile fișierului în OP;

3. Pe baza caracteristicilor fișierului, verificați drepturile de acces pentru a efectua operația solicitată (citire, scriere, ștergere);

4. După efectuarea unei operații cu un fișier, ștergeți zona de memorie alocată pentru stocarea temporară a caracteristicilor fișierului.

Lucrul cu un fișier începe cu un apel de sistem DESCHIS, care copiază caracteristicile fișierului și verifică permisiunile și completează apel de sistem ÎNCHIDE care eliberează tamponul cu caracteristici și face imposibilă continuarea lucrului cu fișierul fără a-l redeschide.

Organizarea fișierelor de date numită distribuția fișierelor în directoare, directoare între unități logice. Unitate logică – Director – Fișier. Utilizatorul are posibilitatea de a obține informații despre organizarea fișierelor de date.

Se numesc principiile plasării fișierelor, directoarelor și informațiilor de sistem pe un dispozitiv de memorie extern specific Organizarea fizică a sistemului de fișiere.

Un sistem de fișiere este o modalitate de organizare a stocării datelor pe medii de stocare. Sistemul de fișiere determină, de asemenea, lungimea numelor fișierelor, dimensiune maximă fișier și secțiune, atribute fișier. În acest articol vom vorbi despre ce sunt sistemele de fișiere.

Sarcini pe care sistemul de fișiere trebuie să le rezolve:

• denumirea fișierelor.
• interfață software pentru rularea programelor utilizator.
• Protejarea datelor de pene de curent și erori hardware și software.
• stocarea parametrilor fișierului.

Sistemele de fișiere moderne pot fi împărțite în mai multe grupuri, în funcție de scopul lor:

• Sisteme de fișiere pentru medii de stocare cu acces aleatoriu (pentru unități flash): FAT32, HPFS, ext2 și multe altele.
• Sisteme de fișiere pentru medii de acces secvențial (bandă magnetică): QIC etc.
• Sisteme de fișiere pentru discuri optice: ISO9660, HFS, UDF etc.
• Sisteme de fișiere virtuale: AEFS, etc.
• Sisteme de fișiere de rețea: NFS, SSHFS, CIFS, GmailFS etc.
• Sisteme de fișiere concepute exclusiv pentru: YAFFS, exFAT, ExtremeFFS.

Sisteme de fișiere populare:

GRAS- un sistem de fișiere dezvoltat de Bill Gates și Mark McDonald în anii 70 ai secolului trecut. Datorită simplității sale, este încă folosit în unități flash. Există trei versiuni ale sistemului de fișiere FAT: FAT12, FAT16 și FAT32. Aceste versiuni ale sistemului de fișiere FAT diferă prin adâncimea de biți a înregistrărilor (numărul de biți care sunt alocați pentru stocarea numărului clusterului). Adică, cu cât adâncimea de biți este mai mare, cu atât este mai mare spațiul pe disc cu care poate funcționa sistemul de fișiere FAT. Deci, pentru FAT32 dimensiunea maximă a discului este de 127 gigaocteți.

NTFS– sistem de fișiere de nouă generație de la Microsoft. Acest sistem de fișiere este utilizat pentru toate sistemele de operare Microsoft Windows N.T. NTFS a fost lansat pentru prima dată în 1993, împreună cu sistemul de operare sistem Windows NT 3.1. În comparație cu FAT, sistemul de fișiere NTFS a primit un numar mare deîmbunătățiri. Astfel, limitarea dimensiunii maxime a fișierului și a discului a dispărut practic. În plus, există suport pentru hard link-uri, criptare și compresie.

ext– un sistem de fișiere conceput special pentru sistemele de operare bazate pe Nucleul Linux. Dezvoltarea a fost prezentată pentru prima dată în 1992. Acum există mai multe versiuni ale acestui sistem de fișiere: ext, ext2, ext3, ext3cow și ext4. Sistemul de fișiere ext4 este în prezent cea mai nouă și cea mai actuală versiune a ext, iar această versiune este folosită de majoritatea distribuțiilor Linux moderne.

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 ultima modificare

· 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 dimensiune mai mică(4 KB) - se estimează că economiile sunt 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. Să ne amintim ce marime mai mare cluster, 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 dosar. 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 în memorie toate celelalte necesare module softwareși blocuri de date.

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 la care a fost creat fișierul, ora și data Ultima actualizareși apeluri,

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 binare arbore 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 în bloc normal HPFS selectează unul dintre blocurile de rezervă gratuite și stochează aceste date în el. 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

Sistem de fișiere NTFS (New Technology Sistemul de fișiere) conține o serie de îmbunătățiri și modificări semnificative care îl deosebesc semnificativ de alte sisteme de fișiere.

Rețineți că, cu rare excepții, cu Partiții NTFS poți lucra direct doar de laWindowsN.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;

· numele fișierului în NTFS, spre deosebire de sistemele de fișiere FAT și HPFS, poate conține orice caractere, inclusiv Set complet alfabete naționale, deoarece datele sunt prezentate 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). Maxim dimensiuni posibile volumele (și dimensiunile fișierelor) sunt 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 spatiu liber volumele
$Boot		Sectorul de boot(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.

Atribute standard pentru fișiere și directoare în Volumul NTFS au nume fixe și coduri de tip.

Catalogîn NTFS este dosar special, care stochează linkuri către alte fișiere și directoare.

Fișierul de catalog este împărțit în blocuri, fiecare conținând

· nume de fișier,

atribute de bază şi

Directorul rădăcină al unui disc nu este diferit de directoarele obișnuite, cu excepția link special la 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 model de obiect Securitate NT: NTFS tratează directoarele și fișierele ca diferite tipuri 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 cont utilizator și grupurile din care face parte. 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.

Fişier sistem Unix, este un sistem de fișiere ierarhic, multi-utilizator.

Sistemul de fișiere are o structură arborescentă. Vîrfuri ( nodurile intermediare) din arbore 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. (Amintiți-vă că plasarea acestui bloc în blocul zero dispozitiv de sistem determinat de hardware, deoarece bootloader-ul 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 următoarea informație

· 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 constau 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 caz general- nu neapărat nimic);

· 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;

Aceste trei categorii reglementează trei acțiuni: citirea dintr-un fișier, scrierea într-un fișier și executarea unui fișier (în mnemonic Sisteme 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,
• agreat la prelucrare seturi 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 îi corespunde inodul fișier, 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 în același mod în care o face într-un fișier tip 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 generate moștenește ID-ul grupului acelui director, iar subdirectoarele moștenesc ID-ul grupului 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 sistem 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 Fișierul nu este utilizat complet pentru stocarea informațiilor, prin urmare, 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.