Аннотация: Реализация файловой системы связана с такими вопросами, как поддержка понятия логического блока диска, связывания имени файла и блоков его данных, проблемами разделения файлов и управления дисковым пространством.
Как уже говорилось, файловая система должна организовать эффективную работу с данными, хранящимися во внешней памяти, и предоставить пользователю возможности для запоминания и выборки этих данных.
Для организации хранения информации на диске пользователь вначале обычно выполняет его форматирование , выделяя на нем место для структур данных, которые описывают состояние файловой системы в целом. Затем пользователь создает нужную ему структуру каталогов (или директорий), которые, по существу, являются списками вложенных каталогов и собственно файлов. И наконец, он заполняет дисковое пространство файлами, приписывая их тому или иному каталогу. Таким образом, ОС должна предоставить в распоряжение пользователя совокупность системных вызовов, которые обеспечивают его необходимыми сервисами.
Пишем файловую систему | Системное программирование С++
Кроме того, файловые службы могут решать проблемы проверки и сохранения целостности файловой системы, проблемы повышения производительности и ряд других.
Общая структура файловой системы
Система хранения данных на дисках может быть структурирована следующим образом (см. рис. 12.1).
Нижний уровень — оборудование. Это в первую очередь магнитные диски с подвижными головками — основные устройства внешней памяти , представляющие собой пакеты магнитных пластин (поверхностей), между которыми на одном рычаге двигается пакет магнитных головок.
Шаг движения пакета головок является дискретным, и каждому положению пакета головок логически соответствует цилиндр магнитного диска. Цилиндры делятся на дорожки (треки), а каждая дорожка размечается на одно и то же количество блоков (секторов) таким образом, что в каждый блок можно записать по максимуму одно и то же число байтов. Следовательно, для обмена с магнитным диском на уровне аппаратуры нужно указать номер цилиндра, номер поверхности, номер блока на соответствующей дорожке и число байтов, которое нужно записать или прочитать от начала этого блока. Таким образом, диски могут быть разбиты на блоки фиксированного размера и можно непосредственно получить доступ к любому блоку (организовать прямой доступ к файлам).
Непосредственно с устройствами (дисками) взаимодействует часть ОС, называемая системой ввода-вывода (см. лекцию 13). Система ввода-вывода предоставляет в распоряжение более высокоуровневого компонента ОС — файловой системы — используемое дисковое пространство в виде непрерывной последовательности блоков фиксированного размера. Система ввода-вывода имеет дело с физическими блоками диска, которые характеризуются адресом, например диск 2, цилиндр 75, сектор 11. Файловая система имеет дело с логическими блоками, каждый из которых имеет номер (от 0 или 1 до N). Размер логических блоков файла совпадает или является кратным размеру физического блока диска и может быть задан равным размеру страницы виртуальной памяти, поддерживаемой аппаратурой компьютера совместно с операционной системой.
Создание файловой системы внутри файла
В структуре системы управления файлами можно выделить базисную подсистему, которая отвечает за выделение дискового пространства конкретным файлам, и более высокоуровневую логическую подсистему, которая использует структуру дерева директорий для предоставления модулю базисной подсистемы необходимой ей информации, исходя из символического имени файла. Она также ответственна за авторизацию доступа к файлам (см. лекции 11 и 16).
Стандартный запрос на открытие ( open ) или создание ( create ) файла поступает от прикладной программы к логической подсистеме. Логическая подсистема, используя структуру директорий, проверяет права доступа и вызывает базовую подсистему для получения доступа к блокам файла.
После этого файл считается открытым, он содержится в таблице открытых файлов, и прикладная программа получает в свое распоряжение дескриптор (или handle в системах Microsoft) этого файла. Дескриптор файла является ссылкой на файл в таблице открытых файлов и используется в запросах прикладной программы на чтение- запись из этого файла. Запись в таблице открытых файлов указывает через систему выделения блоков диска на блоки данного файла. Если к моменту открытия файл уже используется другим процессом, то есть содержится в таблице открытых файлов, то после проверки прав доступа к файлу может быть организован совместный доступ . При этом новому процессу также возвращается дескриптор — ссылка на файл в таблице открытых файлов. Далее в тексте подробно проанализирована работа наиболее важных системных вызовов.
Источник: intuit.ru
Файловая структура диска
Все программы и данные хранятся в долговременной (внешней) памяти компьютера в виде файлов.
 |
Файл – это определенное количество информации (программа или данные), имеющее имя и хранящиеся в долговременной (внешней) памяти. |
Расширение служит для того, чтобы классифицировать файлы, определить, к какой категории относится файл и установить его назначение. Расширение является необязательным. Для некоторых типов файлов установлены стандартные расширения.
Таблица 1.Расширения в именах файлов
Часто возникает необходимость одновременно обратиться сразу к группе файлов, например, с целью копирования, уничтожения, печати и т. д. Для этого в
имени и расширении используются обобщающиеся символы. Они позволяют так задать имя файла, чтобы указанной спецификации удовлетворяли сразу несколько имен файлов.
* — обозначает любое число любых символов в имени файла или в расширении.
?- обозначает один произвольный символ или отсутствие символа в имени файла или в расширении.
Например: *.* — все файлы текущей директории.
*.txt — все текстовые файлы текущей директории.
norton.* — все файлы с именем norton и любым расширением.
В различных операционных системах существуют различные форматы имен. В операционной системе MS-DOS собственно имя файла должно содержать не более 8 букв латинского алфавита и цифр, а расширение состоит из трех латинских букв, например: proba.txt
Над файлами могут производиться различные операции:
· копирование (копия файла помещается в другой каталог),
· перемещение (сам файл перемещается в другой каталог),
· удаление (файл удаляется из каталога),
· переименовывание (изменяется имя файла) и т.д.
Типы файлов
| по типу хранимой информации |
| по функциональному признаку |
| текстовые информация представлена в формате, доступном для просмотра. В таких файлах хранятся тексты документов, таблицы. |
| выполнимые (программы, командные файлы) |
| невыполнимые (информационные массивы, файлы специального назначения) |
| двоичные недоступны для просмотра: готовые к выполнению пр-мы, файлы специального значения (базы данных, файлы инф-ной поддержки, различные программы). |
Понятие каталога
| |
Каталог (папка, директория) — специальное место на диске, в котором хранятся имена файлов, сведения об их размере, времени, дате создания, адрес, с которого расположено само содержимое файла. |
Требования к именам каталогов те же, что и к именам файлов. Расширение у имен обычно не используется.
Директория, с которой пользователь работает в данный момент, называется текущей.
Основным устройством долговременной памяти являются диски. Логическая структура магнитного диска представляет собой совокупность секторов (емкостью 512 байт), каждый их которых имеет свой номер (например, 100). Сектора нумеруются в линейной последовательности от первого сектора нулевой дорожки до последнего сектора последней дорожки.
На гибком диске минимальным адресуемым элементом является сектор. При записи файлов на диск будет занято всегда целое количество секторов, соответственно, минимальный размер файла составляет один сектор, а максимальный соответствует общему количеству секторов на диске.
Каждый диск имеет логическое имя (А, В – гибкие диски, C, D, E и т.д. – жесткие и CD-ROM диски). На каждом диске может храниться большое количество файлов. Порядок хранения файлов на диске называют файловой структурой.
Для дисков с небольшим количеством файлов (гибких дисков) может использоваться одноуровневая файловая структура, когда каталог представляет собой линейную последовательность файлов.
Если на диске хранятся сотни и тысячи файлов, то для удобства поиска файлы хранятся в многоуровневой иерархической структуре каталогов, которая
имеет «древовидную» структуру. Из начального, корневого каталога можно перейти в каталоги 1-го уровня, в свою очередь из них в каталоги 2-го уровня и т.д. В каталогах всех уровней могут храниться файлы.
Рис. 2.2. Иерархическая файловая структура каталога
Чтобы обратиться к любому файлу, необходимо знать его местоположение на диске: имя, расширение.
Путь к файлу представляет собой запись всех последовательных каталогов через “”.
О текущем диске и каталоге пользователь может судить по строке приглашения, которая автоматически выдается на экран монитора. Такая идентификация возможна благодаря тому, что всем накопителям компьютера присвоены имена.
Накопители на гибких магнитных дисках обозначаются А: или В: . Накопитель на жестком магнитном диске обозначается С: . Жесткий диск можно разбить на несколько логических дисков, которые будут обозначаться буквами: D:, E:, и т.д.
Чаще всего после включения компьютера текущим является диск С: и его корневой каталог.
Если необходимо использовать файл из любого текущего каталога, надо перед именем файла указать путь доступа к нему. Запись пути состоит из имени диска и цепочки имен каталогов, разделенных символом “”.
Если цепочка начинается с символа “”, то путь строится от корневого каталога текущего диска.
Например: А: — к корневому каталогу диска А: .
B:PAT — к каталогу PAT диска B:.
А:*.* — обращение ко всем файлам корневого каталога диска А:.
В именах файлов, содержащих указание на каталог или дисковод символы * и ? нельзя использовать в той части имени, которая содержит указание на каталог или дисковод.
2.3. Способы форматирования дисков
Существуют два различных способа форматирования дисков: полное и быстрое.
Полное форматирование включает в себя как физическое форматирование (проверку качества магнитного покрытия дискеты и ее разметку на дорожки и сектора), так и логическое форматирование (создание корневого каталога и таблиц размещения файлов). После полного форматирования вся хранившаяся на диске информация будет уничтожена.
Быстрое форматирование производит лишь очистку корневого каталога и таблиц размещения файлов. Информация, т.е. сами файлы, сохраняется и, в принципе, возможно восстановление файловой структуры.
Рис 2.3. Форматирование диска А:
В целях более надежного сохранения информации о размещении файлов таблица FAT хранится на диске в двух идентичных копиях. Преобразование FAT16 в FAT32 можно осуществить с помощью служебной программы Windows 98.
Еще одной проблемой является фрагментированное размещение файлов на жестком диске, (фрагменты файлов могут располагаться в различных, удаленных друг от друга кластерах). Так как на диске могут храниться сотни и тысячи файлов в сотнях тысяч кластеров, то фрагментированность файлов будет существенно замедлять доступ к ним (магнитным головкам придется постоянно перемещаться с дорожки на дорожку) и, в конечном итоге, приводить к преждевременному износу жесткого диска.
С течением времени в процессе удаления одних файлов и записи других, фрагментированность диска будет возрастать. Рекомендуется периодически проводить дефрагментацию диска, в процессе которой файлы записываются в последовательно идущие друг за другом кластеры.
G Кластер – минимальный адресный элемент жесткого диска.
Дата добавления: 2016-05-31 ; просмотров: 3340 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
Источник: poznayka.org
FilePro — программа для построения структурированной карты логического диска
Есть немало программ для наглядного отображения места, занимаемого файлами и папками а логическом разделе жесткого диска. FilePro отличается от большинства подобных программ тем, что рисует структуру всех папок и файлов в логическом разделе, создавая красочную визуализацию расположения файлов.
FilePro показывает расположение всех файлов в папках согласно уровням вложенности. Каждый файл и папка — это прямоугольних своего цвета, размеры которого соответствуют занимаемому им месту в логическом разделе. При клике на отображение папки программа плавно увеличит ее, показав ее содержимое. Таким образом можно добраться от корневой папки до любого файла.
Доступны несколько вариантов отображения файлов и папок:
- TreeMap — папки отображаются в виде прямоугольных областей, заполняющих окно программы в зависимости от их размера.
- TreeSize — папки сортируются по размеру и отображаются в виде дерева. Рядом отображается диаграмма, наглядно показывающая место, занимаемое папками.
- Folder Statistics — папки отображаются в виде списка, рядом выводятся подробные данные о папках.
- File Statistics — почти то же самое, что и предыдущий вид, но отображаются не только папки, но и файлы.
- Overview — общая информация о разделе жесткого диска: путь, размер, количество файлов.
Прогррамма может делать снимки — запоминать текущую структуру папок и файлов, их размеры. В дальнейшем можно сравнивать предыдущие снимки с текущими данными, чтобы находить различия, новые файлы и папки. Можно сравнивать не только состояние раздела логического диска, но и папки, а так же искать дубликаты файлов. При поиске дубликатов можно пропускать файлы меньше указанного в настройках размера. Прямо в FilePro можно перенести папки и файлы в другое место, переименовать или удалить их.
Программа FilePro бесплатна для домашнего использования, работает в 32/64-битных версиях Windows XP, Windows Vista, Windows 7 и Windows 8.
Источник: progbox.ru