Файлові системи, диски та томи загальні відомості про файлові системи

Всім комп'ютерним програмам потрібно зберігати та отримувати інформацію. Найбільш зручною для доступу до довгострокових пристроїв зберігання інформації виявилася система, коли користувач призначає для тієї чи іншої сукупності даних деяке ім'я. Певна ділянка диска, зайнята інформацією, що має власне ім'я, називається файлом. Частина ОС, що працює з файлами і забезпечує зберігання даних на дисках і доступ до них, називається файловою системою (ФС).

З погляду користувача найважливішим аспектом файлової системи є її зовнішнє уявлення, тобто. найменування та захист файлів, операції з файлами і т.д. Комп'ютеру байдуже, яке ім'я має будь-яка програма чи документ, оскільки він отримує від ОС інструкцію подібно до такої: «прочитай стільки байт з такого місця на диску». При цьому користувач не зобов'язаний знати, в якому фізичному порядку і де знаходяться його дані. Йому достатньо зажадати від ОС прочитати документ чи завантажити потрібну програму.

Однією з найважливіших характеристик ОС, крім управління пам'яттю, ресурсами комп'ютера та завданнями, є підтримка файлової системи – основного сховища системної та інформації користувача.

Файли належать до абстрактного механізму. Вони надають спосіб зберегти інформацію на диску і зчитувати її знову за необхідності. Користувачеві не потрібні такі подробиці, як спосіб та місце зберігання інформації, деталі роботи дисків. Важливою характеристикою будь-якого механізму абстракції є принципи іменування керованих об'єктів, тому коротко розглянемо правила іменування файлів.

Точні правила іменування файлів варіюються від системи до системи, але всі сучасні операційні системи підтримують використання якімен файлів 8-символьні текстові рядки. Так, книга, сторінка, олівець є припустимими іменами файлів. Часто в іменах файлів також дозволяється використання цифр та спеціальних символів, тому можуть застосовуватись і такі імена файлів, як 2 (краще _2) терміновий!. Багато файлових систем підтримують імена файлів довжиною до 255 символів.

У деяких ФС розрізняються великі та малі символи, в інших, таких як MS-DOS, немає. Операційні системи Windows 95 і Windows 98 використовують файлову систему MS-DOS і успадковують її властивості, включаючи найменування файлів. Операційна система Windows XP також підтримують файлову систему MS-DOS і успадковують її властивості. Однак у неї є своя файлова система NTFS, що має відмінні властивості.

У багатьох операційних системах ім'я файлу може складатися з двох частин, розділених точкою, наприклад progr.exe. Частина імені файлу після точки називаєтьсярозширенням файлаі зазвичай означає тип файлу. Так, у MS-DOS ім'я файлу може містити від 1 до 8 символів плюс через точку розширення від 0 до 3 символів. У деяких ОС, наприклад UNIX, розширення файлів є просто угодами, і ОС не змушує користувача їх суворо дотримуватися. Так, файл file.txt може бути текстовим файлом, але це швидше пам'ятка користувачеві, а не посібник для операційної системи. Система Windows, навпаки, знає розширення файлів і призначає кожному розширенню певне значення. Користувачі або процеси можуть реєструвати розширення в ОС, вказуючи програму, що створює розширення. При подвійному натисканні на ім'я файлу запускається програма, призначена цьому розширенню, з ім'ям файлу як параметр. Наприклад, подвійне клацання мишею на ім'я file.doc запускає MS Word, який відкриває файлfile.doc.

Зазвичай користувачам буває необхідно логічно групувати свої файли, тому потрібен гнучкий спосіб, що дозволяє об'єднувати файли в групи. Отже, потрібна певна загальна ієрархія, тобто.дерево каталогів. При такому підході кожен користувач може створити собі стільки каталогів і підкаталогів, скільки йому потрібно, групуючи свої файли природним чином. У кореневому каталозі можуть бути також створені каталоги та підкаталоги, що належать різним користувачам. Можливість створення довільної кількості підкаталогів є потужним структуруючим інструментом, що дозволяє користувачам організувати свою роботу. Тому майже всі сучасні файлові системи організовані подібним чином.

При організації ФС як дерева каталогів потрібен певний спосіб вказівки файла. Для цього зазвичай використовуються два різні методи. У першому випадку кожному файлу даєтьсяабсолютне ім'я шляху,що складається з імен всіх каталогів від кореневого до того, в якому міститься файл, і імені файлу. Наприклад, шлях \user\abc\myfile.doc означає, що кореневий каталог містить каталог user, який у свою чергу містить підкаталог abc, де знаходиться файл myfile.doc. Абсолютні імена шляхів завжди починаються від кореневого каталогу та є унікальними. Якщо першим символом імені шляху є роздільник, це означає абсолютний шлях. Застосовується івідносне ім'я шляху.Воно використовується разом з поняттямпоточного каталогу.Користувач може призначити один із каталогів поточним робочим каталогом. У цьому випадку всі імена шляхів, які не починаються із символу роздільника, вважаються відносними та відраховуються щодо поточного каталогу. Наприклад, якщо поточним каталогом є \user\abc,тоді до файлу з абсолютним шляхом \user\abc\myfile.doc можна звернутися просто як myfile.doc.

p align="justify"> Будь-яка файлова система призначена для зберігання інформації про фізичне розміщення частин файлу. У ФС існує мінімальна одиниця інформації -кластер,розмір якого є нижньою межею розміру інформації, що записується на носій в рамках ФС. Не слід плутати поняття кластера з поняттям сектора, який є мінімальною одиницею інформації з боку апаратного забезпечення. Від ФС вимагається чітке виконання таких дій:

• визначення фізичного розташування частин файлу;

• визначення наявності вільного місця та виділення його для нових файлів.

Швидкість виконання цих операцій безпосередньо залежить від ФС. Різні файлові системи використовують різні механізми для реалізації зазначених завдань та мають свої переваги та недоліки. ФС типуFAT(File Allocation Table) є образ носія в мініатюрі, де деталізація ведеться до кластерного рівня. Тому операція пошуку фізичних координат файлу за його великої фрагментації буде скрутна. ФСFAT16займає об'єм 128 Кб. І це дозволяє легко кешувати її інформацію. Для FAT32 ця величина для великих дисків складе близько 1 Мб, що ще більше ускладнює пошук фізичних координат фрагментованого файлу. Ще гірша справа з пошуком вільного місця для великих файлів. Доводиться переглядати практично всю таблицю, швидкодія падає.NTFS(New Technology File System) використовує більш компактну форму запису, що прискорює пошук файлу. Операції із виділенням місця проходять швидше. Ключова перевага NTFS - можливістьобмеження доступудо файлів та папок.

Важливийпараметр -розмір кластера.Більший розмір кластера гарантує більш високу продуктивність за рахунок зменшення самої ФС.

Windows XP підтримує такі файлові системи: FAT12, FAT16, FAT32 та NTFS. Крім того, дві файлові системи підтримуються на пристроях CD-ROM та DVD: Compact Disc File System (CDFS) та Universal Disk Format (UDF). Цей розділ містить короткі оглядові відомості про ці файлові системи. На вибір файлової системи впливають такі факторы:

мета, на яку передбачається використовувати комп'ютер;
кількість жорстких дисків та їх обсяг;
вимоги до безпеки;
використовувані в системі програми.

Файл - це іменована область зовнішньої пам'яті, виділена для зберігання масиву даних.

Windows XP підтримуєрозподілену файлову систему(Distributed File System, DFS) ташифруючу файлову систему(Encrypting File System, EFS). Хоча DFS та EFS і названі "файловими системами", вони не є такими у строгому розумінні цього терміна. Так, DFS є розширення мережного сервісу, що дозволяє об'єднати в єдиний логічний том мережеві ресурси, розташовані на різних комп'ютерах у розділах, які можуть мати різні файлові системи. (DFS відноситься до серверних технологій і в цій книзі не розглядається.) Що стосується EFS, то це надбудова над NTFS, яка доповнює NTFS можливостями шифрування даних.