Балашовський інститут (філія) Саратовського державного університету ім. Н.В. Чернишевського
Курсова робота виконав студент 142 групи Єфанов А.П.
Балашов 2010
Введення
В даний час на одному диску в середньому записується кілька десятків тисяч файлів. Як розібратися у всьому цьому різноманітті з тим, щоб точно адресуватися до файлу? Призначення файлової системи - ефективне рішення зазначеної задачі.
Розвиток файлових систем персональних комп'ютерів визначалося двома чинниками - появою нових стандартів на носії інформації і зростанням вимог до характеристик файлової системи з боку прикладних програм (розмежування рівнів доступу, підтримка довгих імен файлів у форматі UNICODE). Спочатку, для файлових систем першорядне значення мало збільшення швидкості доступу до даних і мінімізація обсягу збереженої службової інформації. Згодом з появою більш швидких жорстких дисків і збільшенням їх обсягів, на перший план вийшло вимога надійності зберігання інформації, яке призвело до необхідності надлишкового зберігання даних.
Еволюція файлової системи була безпосередньо пов'язана з розвитком технологій реляційних баз даних. Файлова система використовувала останні досягнення, розроблені для застосування в СУБД: механізми транзакцій, захисту даних, систему самовідновлення в результаті збою.
Розвиток файлових систем призвело до зміни самого поняття "файл" від первісного тлумачення як впорядкована послідовність логічних записів, до поняття файлу, як об'єкта, що має набір характеризують його атрибутів (включаючи ім'я файлу, його псевдонім, час створення і власне дані), реалізованого в NTFS.
За свою 20 річну історію файлова система пройшла шлях від простої системи, яка взяла на себе функції управління файлами, до системи, що представляє собою повноцінну СУБД, що володіє вбудованим механізмом протоколювання і відновлення даних.
-->p>
На відміну від спроб ввести стандарт на протокол, що описує правила доступу до віддалених файлових систем (CIFS, NFS), не варто чекати появи подібного стандарту, що описує файлові системи для жорстких дисків. Це можна пояснити тим, що файлова система жорстких дисків все ще продовжує залишатися однією з головних частин операційної системи, що впливає на її продуктивність. Тому кожен виробник операційних систем буде прагнути використовувати файлову систему, "рідну" для його ОС.
Подальша еволюція файлових систем піде по шляху вдосконалення механізмів зберігання даних, оптимізації зберігання мультимедійних даних, використання нових технологій, що застосовуються в базах даних (можливість повнотекстового пошуку, сортування файлів по різним атрибутам).
1. Поняття файлів
1.1 Імена і типи файлів
Файли ідентифікуються іменами. Користувачі дають файлів символьні імена, при цьому враховуються обмеження ОС як на використовувані символи, так і на довжину імені. До недавнього часу ці межі були вельми вузькими. Так у популярній файловій системі FAT довжина імен обмежується певною схемою 8.3 (8 символів - власне ім'я, 3 символи - розширення імені), а в ОС UNIX System V ім'я не може містити більше 14 символів. Однак користувачеві набагато зручніше працювати з довгими іменами, оскільки вони дозволяють дати файлу дійсно мнемонічне назву, за яким навіть через досить великий проміжок часу можна буде згадати, що містить цей файл. Тому сучасні файлові системи, як правило, підтримують довгі символьні імена файлів. Наприклад, Windows NT у своїй новій файловій системі NTFS встановлює, що ім'я файлу може містити до 255 символів, не вважаючи завершального нульового символу.
При переході до довгих іменах виникає проблема сумісності з раніше створеними додатками, що використовують короткі імена. Щоб додатка могли звертатися до файлів відповідно до прийнятими раніше угодами, файлова система повинна вміти надавати еквівалентні короткі імена (псевдоніми) файлам, що мають довгі імена. Таким чином, одним із важливих завдань стає проблема генерації відповідних коротких імен.
Довгі імена підтримуються не тільки новими файловими системами, але і новими версіями добре відомих файлових систем. Наприклад, в ОС Windows 95 використовується файлова система VFAT, яка представляє собою істотно змінений варіант FAT. Серед багатьох інших удосконалень одним з головних достоїнств VFAT є підтримка довгих імен. Крім проблеми генерації еквівалентних коротких імен, при реалізації нового варіанту FAT важливим завданням було завдання збереження довгих імен при умови, що принципово метод зберігання і структура даних на диску не повинні були змінитися.
Зазвичай різні файли можуть мати однакові символьні імена. У цьому випадку файл однозначно ідентифікується так званим складовим ім'ям, що представляє собою послідовність символьних імен каталогів. У деяких системах одного й того ж файлу не може бути дано кілька різних імен, а в інших таке обмеження відсутнє. В останньому випадку операційна система привласнює файлу додатково унікальне ім'я, так, щоб можна було встановити взаємно-однозначну відповідність між файлом і його унікальним ім'ям. Унікальне ім'я являє собою числовий ідентифікатор і використовується програмами операційної системи. Прикладом такого унікального імені файлу є номер індексного дескриптора в системі UNIX.
Типи файлів. Файли бувають різних типів: звичайні файли, спеціальні файли, файли-каталоги.
Звичайні файли в свою чергу підрозділяються на текстові і двійкові. Текстові файли складаються з рядків символів, представлених в ASCII-коді. Це можуть бути документи, вихідні тексти програм і т.п. Текстові файли можна прочитати на екрані і роздрукувати на принтері. Двійкові файли не використовують ASCII-коди, вони часто мають складну внутрішню структуру, наприклад, об'єктний код програми або архівний файл. Всі операційні системи повинні вміти розпізнавати хоча б один тип файлів - їх власні виконувані файли.
Спеціальні файли - це файли, асоційовані з пристроями вводу-виводу, які дозволяють користувачеві виконувати операції введення-виведення, використовуючи звичайні команди запису у файл або читання з файлу. Ці команди обробляються спочатку програмами файлової системи, а потім на деякому етапі виконання запиту перетворюються ОС в команди управління відповідним пристроєм. Спеціальні файли, так само як і пристрої введення-виведення, діляться на блок-орієнтовані і байт-орієнтовані.
Каталог - це, з одного боку, група файлів, об'єднаних користувачем виходячи з деяких міркувань (наприклад, файли, містять програми ігор, або файли, складові один програмний пакет), а з іншого боку - це файл, що містить системну інформацію про групу файлів, його складових. У каталозі міститься список файлів, що входять до нього, і встановлюється відповідність між файлами і їх характеристиками (атрибутами).
У різних файлових системах можуть використовуватися в якості атрибутів різні характеристики, наприклад:
інформація про дозволений доступ,
пароль для доступу до файлу,
власник файлу,
творець файлу,
ознака "тільки для читання ",
ознака "прихований файл",
ознака "системний файл ",
ознака "архівний файл",
ознака "двійковий/символьний",
ознака "тимчасовий" (Видалити після завершення процесу),
ознака блокування,
довжина запису,
покажчик на ключове поле в запису,
довжина ключа,
часи створення, останнього доступу і останньої зміни,
поточний розмір файлу,
максимальний розмір файлу.
Каталоги можуть безпосередньо містити значення характеристик файлів, як це зроблено у файловій системі MS-DOS, або посилатися на таблиці, що містять ці характеристики, як це реалізовано в ОС UNIX (малюнок 1). Каталоги можуть утворювати ієрархічну структуру за рахунок того, що каталог нижчого рівня ...
