може входити в каталог більш високого рівня (малюнок 2).
Ієрархія каталогів може бути деревом або мережею. Каталоги утворюють дерево, якщо файлу дозволено входити тільки в один каталог, і мережа - якщо файл може входити відразу в декілька каталогів. У MS-DOS каталоги
Малюнок. 1 Структура каталогів: а - Структура запису каталогу MS-DOS (32 байти);
б - структура запису каталогу ОС UNIX
Малюнок 2 Логічна організація файлової системи
а - однорівнева, б - ієрархічна (Дерево); в - ієрархічна (мережа)
утворюють деревовидну структуру, а в Unix'е - мережеву. Як і будь-який інший файл, каталог має символьне ім'я і однозначно ідентифікується складовим ім'ям, що містить ланцюжок символьних імен всіх каталогів, через які проходить шлях від кореня до даного каталогу.
1.2 Логічна організація файлу
Програміст має справу з логічної організацією файлу, представляючи файл у вигляді певним чином організованих логічних записів. Логічна запис - це найменший елемент даних, яким може оперувати програміст при обміні із зовнішнім пристроєм. Навіть якщо фізичний обмін із пристроєм здійснюється великими одиницями, операційна система забезпечує програмістові доступ до окремої логічної запису. На малюнку 3 показані кілька схем логічної організації файлу. Записи можуть бути фіксованої довжини або змінної довжини.
Малюнок 3 Способи логічної організації файлів
Записи можуть бути розташовані в файлі послідовно (послідовна організація) або в більш складному порядку, з використанням так званих індексних таблиць, що дозволяють забезпечити швидкий доступ до окремої логічної запису (Індексно-послідовна
організація).
Для ідентифікації запису може бути використано спеціальне поле запису, зване ключем. У файлових системах ОС UNIX і MS-DOS файл має найпростішу логічну структуру - послідовність однобайтових записів.
1.3 Фізична організація і адреса файлу
Фізична організація файлу описує правила розташування файлу на пристрої зовнішньої пам'яті, зокрема на диску. Файл складається з фізичних записів - блоків. Блок - найменша одиниця даних, якій зовнішній пристрій обмінюється з оперативною пам'яттю. Безперервне розміщення - найпростіший варіант фізичної організації (малюнок 2.34, а), при якому файлу надається послідовність блоків диска, що утворюють єдиний суцільний ділянку дискової пам'яті. Для задання адреси файлу в цьому випадку достатньо вказати тільки номер початкового блоку. Інше достоїнство цього методу - простота. Але є й два істотні недоліки. По-перше, під час створення файлу заздалегідь не відома його довжина, а значить не відомо, скільки пам'яті треба зарезервувати для цього файлу, по-друге, при такому порядку розміщення неминуче виникає фрагментація, і простір на диску використовується не ефективно, так як окремі ділянки маленького розміру (Мінімально 1 блок) можуть залишитися не використовуваними.
Наступний спосіб фізичної організації - розміщення у вигляді пов'язаного списку блоків дискової пам'яті (Рисунок 4, б). При такому способі на початку кожного блоку міститься покажчик на наступний блок. У цьому випадку адреса файлу також може бути заданий одним числом - номером першого блоку. На відміну від попереднього способу, кожен блок може бути приєднаний до ланцюжок якого-небудь файлу, отже фрагментація відсутня. Файл може змінюватися під час свого існування, нарощуючи число блоків. Недоліком є ​​складність реалізації доступу до довільно заданому місцю файлу: для того, щоб прочитати п'ятий за порядком блок файлу, необхідно послідовно прочитати чотири перших блоку, простежуючи ланцюжок номерів блоків. Крім того, при цьому способі кількість даних файлу, що містяться в одному блоці, не дорівнює ступеню двійки (одне слово витрачено на номер наступного блоку), а багато програм читають дані блоками, розмір яких дорівнює ступеня двійки.
Малюнок 4 Фізична організація файлу
а - безперервне розміщення; б - пов'язаний список блоків;
в - зв'язаний список індексів; г - Перелік номерів блоків
Популярним способом, використовуваним, наприклад, у файловій системі FAT операційної системи MS-DOS, є використання пов'язаного списку індексів. З кожним блоком пов'язується деякий елемент - індекс. Індекси розташовуються в окремій області диска (в MS-DOS це таблиця FAT). Якщо деякий блок розподілений деякого файлу, то індекс цього блоку містить номер наступного блоку даного файлу. При такій фізичній організації зберігаються всі достоїнства попереднього способу, але знімаються обидва відзначених недоліку: по-перше, для доступу до довільного місця файлу достатньо прочитати лише блок індексів, відрахувати потрібну кількість блоків файлу по ланцюжку і визначити номер потрібного блоку, і, по-друге, дані файлу займають блок цілком, а значить мають об'єм, рівний ступеню двійки.
На закінчення розглянемо завдання фізичного розташування файлу шляхом простого перерахування номерів блоків, займаних цим файлом. ОС UNIX використовує варіант даного способу, що дозволяє забезпечити фіксовану довжину адреси, незалежно від розміру файлу. Для зберігання адреси файлу виділено 13 полів. Якщо розмір файлу менше або дорівнює 10 блокам, то номери цих блоків безпосередньо перераховані в перших десяти полях адреси. Якщо розмір файлу більше 10 блоків, то наступне 11-е поле містить адресу блоку, в якому можуть бути розташовані ще 128 номерів наступних блоків файлу. Якщо файл більше, ніж 10 +128 блоків, то використовується 12-е поле, в якому знаходиться номер блоку, що містить 128 номерів блоків, які містять по 128 номерів блоків даного файлу. І, нарешті, якщо файл більше 10 +128 +128 (128, то використовується останніх 13-е поле для потрійний непрямої адресації, що дозволяє задати адресу файлу, який має розмір максимум 10 + 128 + 128 (128 + 128 (128 (128.
2.Общіе поняття файлової системи
2.1Общая модель файлової системи
Функціонування будь файлової системи можна представити багаторівневої моделлю (рисунок 5), в якій кожен рівень надає деякий інтерфейс (набір функцій) рівню, який вище, а сам, у свою чергу, для виконання своєї роботи використовує інтерфейс (Звертається з набором запитів) нижчого рівня.
Завданням символьного рівня є визначення по символьному імені файлу його унікального імені. В файлових системах, в яких кожен файл може мати тільки одне символьне ім'я (Наприклад, MS-DOS), цей рівень відсутній, так як символьне ім'я, присвоєне файлу користувачем, є одночасно унікальним і може бути використане операційною системою.
Малюнок 5 Загальна модель файлової системи
В інших файлових системах, в яких один і той же файл може мати декілька символьних імен, на даному рівні проглядається ланцюжок каталогів для визначення унікального імені файлу. У файловій системі UNIX, наприклад, унікальним ім'ям є номер індексного дескриптора файлу (i-node).
На наступному, базовому рівні по унікальному імені файлу визначаються його характеристики: права доступу, адресу, розмір та інші. Як вже було сказано, характеристики файлу можуть входити до складу каталогу або зберігатися в окремих таблицях. При відкритті файлу його характеристики переміщаються з диска в оперативну пам'ять, щоб зменшити середній час доступу до файлу. У деяких файлових системах (наприклад, HPFS) при відкритті файлу разом з його характеристиками в оперативну пам'ять переміщаються декілька перших блоків файлу, що містять дані.
Наступним етапом реалізації запиту до файлу є перевірка прав доступу до нього. Для цього порівнюються повноваження користувача або процесу, які видали запит, зі списком дозволених видів доступу до даного файлу. Якщо запитуваний вид доступу дозволений, то виконання запиту продовжується, якщо ні, то видається повідомлення про порушення прав доступу.
На логічному рівні визначаються координати запитуваної логічної за...
