Логическая организация файловой системы

Одной из основных задач файловой системы является предоставление удобств пользователю при работе с данными, хранящимися на дисках. Для этого ОС подменяет физическую структуру хранящихся данных некоторой удобной для пользователя логической моделью. Логическая модель файловой системы материализуется в виде дерева каталогов, выводимого на экран такими утилитами, как Norton Commander или Windows Explorer, в символьных составных именах файлов, в командах работы с файлами. Базовым элементом этой модели является файл.

Файл — это именованная область внешней памяти, в которую можно записывать и из которой можно считывать информацию. Файлы хранятся в памяти, не зависящей от энергопитания, обычно — на магнитных дисках. Основные цели использования файла:

Долговременное и надежное хранение информации.

Совместное использование информации.

Файловая система (ФС) — это часть операционной системы, включающая:

¨ совокупность всех файлов на диске;

¨ наборы структур данных, используемых для управления файлами: каталоги файлов; таблицы индексов; таблицы распределения свободного и занятого пространства на диске;

¨ комплекс системных программных средств, реализующих различные операции над файлами, такие как создание, уничтожение, чтение, запись, именование и поиск файлов.

Файловая система распределяет дисковую память, поддерживает именование файлов, отображает имена файлов в соответствующие адреса во внешней памяти, обеспечивает доступ к данным, поддерживает разделение, защиту и восстановление файлов.

Файловая система играет роль промежуточного слоя, экранирующего все сложности физической организации хранения данных на диске, и создающего для программ более простую логическую модель этого хранилища, а также предоставляя им набор удобных в использовании команд для работы с файлами.

Задачи, решаемые ФС:

¨ именование файлов;

¨ отображения логической модели файловой системы на физическую организацию хранилища данных;

¨ устойчивость файловой системы к сбоям питания, ошибкам аппаратных и программных средств;

¨ совместный доступ к файлу из нескольких процессов;

¨ защита файлов одного пользователя от несанкционированного доступа другого пользователя.

Типы файлов.

Файловые системы поддерживают несколько различных типов файлов, в число которых, как правило, входят обычные файлы, файлы-каталоги, специальные файлы.

Обычные файлы, или просто файлы, содержат информацию произвольного характера, которую заносит в них пользователь или которая образуется в результате работы системных и пользовательских программ. Все операционные системы должны уметь распознавать хотя бы один тип файлов -собственные исполняемые файлы (обычно это типы.exe и.com).

Каталоги — это особый тип файлов, которые содержат системную справочную информацию о наборе файлов, сгруппированных пользователями по какому-либо неформальному признаку. Каталоги устанавливают соответствие между именами файлов и их характеристиками, используемыми файловой системой для управления файлами. В число таких характеристик входит, в частности, информация об имени, типе файла, расположении его на диске, правах доступа к файлу и датах его создания и модификации. Во всех остальных отношениях каталоги рассматриваются файловой системой как обычные файлы.

Специальные файлы — это фиктивные файлы, ассоциированные с устройствами ввода-вывода, которые используются для унификации механизма доступа к файлам и внешним устройствам.