ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ И СРЕДЫ Тема 1 9 Преподаватель

ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ И СРЕДЫ Тема 1. 9. Преподаватель: Шершова Л. Н.

Тема 1. 9. Файловая система Занятие 14. 1. Система управления файлами. Назначение системы управления файлами. 2. Структура файловой системы. Функции файловых систем. 3. Файловые системы различных операционных систем. Занятие 15. 1. Файловая система FAT. Структура логического диска в FAT. Таблица размещения файлов. 2. Понятие «сектор» , «кластер» и их связь с адресацией доступа к файлам. 3. Логическая организация файловой системы

Тема 1. 9. Файловая система — способ хранения данных на внешних запоминающих устройствах. Файловая система связывает носитель информации с одной стороны и API (API - это сокращение от Application Programming Interface. Каждая программа, операционная система и т. д. имеет свой API. Windows - API состоит из целого ряда функций, которые позволяют использовать системные Windowsконструкции) для доступа к файлам — с другой. Когда прикладная программа обращается к файлу, она не имеет никакого представления о том, каким образом расположена информация в конкретном файле, так же, как и на каком физическом типе носителя (CD, жёстком диске, магнитной ленте, блоке флеш-памяти или другом) он записан. Всё, что знает программа — это имя файла, его размер и атрибуты. Эти данные она получает от драйвера файловой системы. Именно файловая система устанавливает, где и как будет записан файл на физическом носителе (например, жёстком диске). С точки зрения операционной системы (ОС), весь диск представляет собой набор кластеров (как правило, размером 512 байт и больше) Драйверы файловой системы организуют кластеры в файлы и каталоги (реально являющиеся файлами, содержащими список файлов в этом каталоге). Эти же драйверы отслеживают, какие из кластеров в настоящее время используются, какие свободны, какие помечены как неисправные. Однако файловая система не обязательно напрямую связана с физическим носителем информации. Существуют виртуальные файловые системы, а также сетевые файловые системы, которые являются лишь способом доступа к файлам, находящимся на удалённом компьютере.

Тема 1. 9. Файловая система По назначению файловые системы можно классифицировать на следующие категории. q Для носителей с произвольным доступом (например, жёсткий диск): FAT 32, HPFS, ext 2 и др. Поскольку доступ к дискам в разы медленнее, чем доступ к оперативной памяти, для прироста производительности во многих файловых системах применяется асинхронная запись изменений на диск. Для этого применяется либо журналирование (ведение журналов для файловых систем), например в ext 3, Reiser. FS, JFS, NTFS, XFS, либо механизм soft updates и др. Журналирование широко распространено в Linux, применяется в NTFS. Soft updates — в BSD системах. q Для носителей с последовательным доступом (например, магнитные ленты): QIC и др. q Для оптических носителей — CD и DVD: ISO 9660, HFS, UDF и др. q Виртуальные файловые системы: AEFS и др. q Сетевые файловые системы: NFS, CIFS, SSHFS, Gmail. FS и др. q Для флэш-памяти: YAFFS, Extreme. FFS, ex. FAT. q Немного выпадают из общей классификации специализированные файловые системы: ZFS (собственно файловой системой является только часть ZFS), VMFS (т. н. кластерная файловая система, которая предназначена для хранения других файловых систем) и др.

Тема 1. 9. Файловая система Основные функции любой файловой системы нацелены на решение следующих задач: O именование файлов; O программный интерфейс работы с файлами для приложений; O отображения логической модели файловой системы на физическую организацию хранилища данных; O организация устойчивости файловой системы к сбоям питания, ошибкам аппаратных и программных средств; O содержание параметров файла, необходимых для правильного его взаимодействия с другими объектами системы (ядро, приложения и пр. ). O В многопользовательских системах появляется ещё одна задача: защита файлов одного пользователя от несанкционированного доступа другого пользователя, а также обеспечение совместной работы с файлами, к примеру, при открытии файла одним из пользователей, для других этот же файл временно будет доступен в режиме «только чтение» .

Тема 1. 9. Файловая система Файловые системы FAT, NTFS Принцип организации файловой системы – табличный. Данные о том, в каком месте на диске записан файл, хранится в таблице размещения файлов (File Allocation Table, FAT). Эта таблица размещается в начале тома. В целях защиты тома на нем хранятся две копии FAT. В случае повреждения первой копии FAT дисковые утилиты могут воспользоваться второй копией для восстановления тома. По принципу построения FAT похожа на оглавление книги, так как операционная система использует ее для поиска файла и определения кластеров, которые этот файл занимает на жестком диске. Наименьшей физической единицей хранения данных является сектор. Размер сектора 512 байт. Поскольку размер FAT – таблицы ограничен, то для дисков, размер которых превышает 32 Мбайт, обеспечить адресацию к каждому отдельному сектору не представляется возможным. В связи с этим группы секторов условно объединяются в кластеры. Кластер является наименьшей единицей адресации к данным. Размер кластера, в отличие от размера сектора, не фиксирован и зависит от емкости диска. Сначала для дискет и небольших жестких дисков (менее 16 Мбайт) использовалась 12 -разрядная версия FAT (так называемая FAT 12). Затем в MS-DOS была введена 16 -разрядная версия FAT для более крупных дисков. Операционные системы MS DOS, Win 95, Win NT реализуют 16 – разрядные поля в таблицах размещения файлов. Файловая система FAT 32 была введена в Windows 95 OSR 2 и поддерживается в Windows 98, 2000, XP… FAT 32 представляет собой усовершенствованную версию FAT, предназначенную для использования на томах, объем которых превышает 2 Гбайт. FAT 32 обеспечивает поддержку дисков размером до 2 Тбайт и более эффективное расходование дискового пространства. FAT 32 использует более мелкие кластеры, что позволяет повысить эффективность использования дискового пространства. В Windows XP применяется FAT 32 и NTFS. Более перспективным направлением в развитии файловых систем стал переход к NTFS (New Technology File System – файловая система новой технологии) с длинными именами файлов и надежной системой безопасности. Объем раздела NTFS не ограничен. В минимизируется объем дискового пространства, теряемый вследствие записи небольших файлов в крупные кластеры. Кроме того, NTFS позволяет экономить место на диске, сжимая сам диск, отдельные папки и файлы.

Контрольные вопросы: К теме 1. 8. (уч. пособие Бибарсов М. Р. «ОС, среды и оболочки» , с. 65 -81) 1. Какими признаками описывается файл? 2. Файловой системой называют…? 3. Что обеспечивает логическая модель для работы с файлами, с помощью каких логических операций и средств? 4. Что предполагает отображение логической модели на физическую организацию внешнего устройства? 5. Назовите уровни работы с файлами и как они реализуются? 6. Сравните правила формирования имен файлов и ограничение на длину и структуру имени в различных современных операционных системах. 7. Что значит тип файла? 8. Что содержат обычные файлы? 9. Как подразделяются обычные файлы, как они называются и из чего состоят? 10. Что содержит каталог? 11. Специальные файлы – это…? 12. Что такое атрибуты файлов? 13. Дерево каталогов – это…? 14. Дайте определение простому, полному и относительному имени файла. 15. Путь к файлу – это…? 16. Что такое монтирование? 17. Назовите файловые операции 18. Физическая организация файловой системы. Сектор – это…? Кластер – это. . ?

Контрольные вопросы: К теме 1. 9. (презентация к теме 1. 9. ) 19. Что делает драйвер файловой системы? 20. Как по назначению можно классифицировать файловые системы? 21. Назовите какие основные задачи решает файловая система. 22. Файловые системы FAT 32 и NTFS. Определение, назначение, основные характеристики.

Рекомендуемая литература: O Иртегов Д. В. Введение в операционные O O O системы. – СПб. : БХВ-Петербург, 2012. – 624 с. Попов И. И. , Партыка Т. Л. Операционные системы, среды и оболочки. – М. : Форум, 2012. – 560 с. Синицын С. В. , Батаев А. В. , Налютин Н. Ю. Операционные системы. – М. : Академия, 2012. – 304 с. Спиридонов Э. Практикум по операционным системам. – М. : Либроком, 2010. – 328 с. Спиридонов Э. , Клыков М. Операционные системы. – М. : Либроком, 2010. – 352 с. Учебные и информационные ресурсы интернет.