Failų sistemos. Failų sistemos struktūra

Bendra informacija apie failų sistemas

„Windows 8“ operacinė sistema palaiko kelias failų sistemas: NTFS, FAT ir FAT32. Bet tai gali veikti tik NTFS, tai yra, jį galima įdiegti tik sunkus skyrius diskas suformatuotas šioje failų sistemoje. Taip yra dėl pateiktų funkcijų ir saugos įrankių NTFS, bet jų trūksta failų sistemose „Windows“ ankstesnė kartos: FAT16 Ir FAT32. Toliau apžvelgsime visą „Windows“ failų sistemų liniją, kad suprastume, kokį vaidmenį jos atlieka sistemos veikime ir kaip jos vystėsi kuriant „Windows“ iki „Windows 8“.

Privalumai NTFS yra susiję su beveik viskuo: našumu, patikimumu ir darbo su duomenimis (failais) diske efektyvumu. Taigi vienas iš pagrindinių kūrimo tikslų NTFS buvo užtikrinti greitą operacijų su failais atlikimą (kopijavimas, skaitymas, trynimas, rašymas), taip pat papildomų galimybių suteikimas: duomenų glaudinimas, atkūrimas pažeistus failus sistemos dideliuose diskuose ir kt.

Kitas pagrindinis kūrimo tikslas NTFS buvo įdiegti didesni saugumo reikalavimai, nes failų sistemos RIEBALAI, FAT32šiuo atžvilgiu jie buvo visai neblogi. Tiksliai prie NTFS galite leisti arba uždrausti prieigą prie bet kurio failo ar aplanko (apriboti prieigos teises).

Pirmiausia pažvelkime į lyginamąsias failų sistemų charakteristikas, o tada apžvelgsime kiekvieną iš jų išsamiau. Siekiant didesnio aiškumo, palyginimai pateikiami lentelės pavidalu.

Failų sistema RIEBALAI Jis tiesiog netinka šiuolaikiniams kietiesiems diskams (dėl ribotų galimybių). Kalbant apie FAT32, tada jis vis dar gali būti naudojamas, bet su tam tikra atsarga. Jei perkate 1000 GB kietąjį diską, turėsite jį padalinti bent į keletą skaidinių. O jei ketinate redaguoti vaizdo įrašą, tada jums bus labai sunku 4 GB apribojimas kaip maksimalus galimas failo dydis.

Failų sistema neturi visų šių trūkumų. NTFS. Taigi, net nesigilinant į smulkmenas ir ypatingų sugebėjimų Failų sistema NTFS, galite pasirinkti jo naudai.

Failas sistema	Galimybės
	Tūrio matmenys	Maksimalus dydis failą
RIEBALAI	Nuo 1,44 MB iki 4 GB	2 GB
FAT32	Teoriškai galimi tūrio dydžiai nuo 512 MB iki 2 TB. Suspaudimas nepalaikomas failų sistemos lygiu	4 GB
NTFS	Mažiausias rekomenduojamas dydis yra 1,44 MB, o didžiausias - 2 TB. Failų sistemos lygio glaudinimo palaikymas failams, katalogams ir tomams.	Maksimalų dydį riboja tik tūrio dydis (Teoriškai - 264 baitai minus 1 kilobaitas. Praktiškai - 244 baitai minus 64 kilobaitai)

Bendras naudojimas FAT32 gali būti pateisinamas tik tais atvejais, kai jūsų kompiuteryje įdiegtos kelios Operacinės sistemos, ir nė vienas iš jų nepalaiko NTFS. Tačiau šiandien tokių žmonių praktiškai nėra. Nebent norite įdiegti antikvarinį daiktą Windows tipas 98.

Failų sistema FAT

Failų sistema RIEBALAI(paprastai tai reiškia RIEBALAI 16) buvo sukurtas gana seniai ir buvo skirtas dirbti su nedideliais diskų ir failų kiekiais bei paprasta katalogų struktūra. Santrumpa RIEBALAI reiškia Failų paskirstymo lentelė(iš anglų kalbos failų išdėstymo lentelės). Ši lentelė dedama tomo pradžioje, išsaugomi du jos egzemplioriai (siekiant užtikrinti didesnį stabilumą).
Šią lentelę operacinė sistema naudoja failo paieškai ir identifikavimui fizinę vietą kietajame diske. Jei lentelė (ir jos kopija) yra pažeista, operacinė sistema negali nuskaityti failų. Jis tiesiog negali nustatyti, kuris failas yra, kur jis prasideda ir kur baigiasi. Tokiais atvejais sakoma, kad failų sistema „nutrūko“.
Failų sistema RIEBALAI iš pradžių „Microsoft“ sukūrė diskeliams. Tik tada jie pradėjo jį naudoti kietieji diskai. Iš pradžių buvo FAT12(dėl diskelių ir standžiųjų diskų iki 16 MB), tada jis išaugo į FAT16, kuri buvo pradėta eksploatuoti su MS-DOS 3.0 operacine sistema.

Failų sistema FAT32

Pradedant nuo „Windows 95 OSR2“, „Microsoft“ pradeda aktyviai naudoti FAT32- trisdešimt dviejų bitų versija RIEBALAI. Ką daryti, technologinė pažanga nestovi vietoje ir galimybės RIEBALAI 16 akivaizdžiai nepakako.
Palyginti su ja FAT32 pradėjo teikti optimalesnę prieigą prie diskų, daugiau didelis greitis atliekant įvesties/išvesties operacijas, taip pat palaikymas dideliems failų kiekiams (disko talpa iki 2 TB).
IN FAT32Įdiegtas efektyvesnis disko vietos panaudojimas (naudojant mažesnes grupes). Nauda, ​​palyginti su FAT16 yra apie 10...15%. Tai yra, naudojant FAT32Į tą patį diską galima įrašyti 10...15% daugiau informacijos nei naudojant FAT16.
Be to, reikia pažymėti, kad FAT32 užtikrina didesnį veikimo patikimumą ir greitesnį programos paleidimo greitį.
Taip yra dėl dviejų svarbių naujovių:
galimybė perkelti šakninį katalogą ir atsarginė kopija RIEBALAI(jei pagrindinė kopija pažeista)

Galimybė saugoti atsarginę sistemos duomenų kopiją.

Failas NTFS sistema

Bendra informacija
Nė viena FAT versija nesuteikia priimtino saugumo lygio. Tai, taip pat papildomų failų mechanizmų (glaudinimo, šifravimo) poreikis lėmė poreikį sukurti iš esmės naują failų sistemą. Ir tai tapo failų sistema NT (NTFS)
NTFS- iš anglų kalbos Naujos technologijos failų sistema - Failų sistema nauja technologija
Kaip jau minėta, pagrindinis jo pranašumas yra saugumas: failams ir aplankams NTFS Prieigos teises galima priskirti (skaityti, rašyti ir pan.). Dėl to žymiai padidėjo duomenų saugumas ir sistemos stabilumas. Prieigos teisių priskyrimas leidžia uždrausti / leisti bet kokiems vartotojams ir programoms atlikti bet kokias operacijas su failais. Pavyzdžiui, neturėdamas pakankamai teisių, neįgaliotas vartotojas negalės pakeisti jokio failo. Arba vėlgi, neturėdamas pakankamai teisių, virusas negalės sugadinti failo.
Be to, NTFS, kaip minėta aukščiau, užtikrina geresnį našumą ir galimybę dirbti su dideliais duomenų kiekiais.

Nuo Windows 2000 naudojama versija NTFS 5.0, kuri, be standartinių, leidžia įgyvendinti šias funkcijas:

Duomenų šifravimas- šią funkciją įgyvendina specialus NTFS priedas, vadinamas Šifravimo failų sistema(EFS)- šifravimo failų sistema. Šio mechanizmo dėka užšifruoti duomenys gali būti nuskaitomi tik tame kompiuteryje, kuriame buvo šifruojama.
Disko kvotos- dabar galima priskirti vartotojams konkretų (ribotą) disko dydį, kurį jie gali naudoti.
Veiksmingas retų failų saugojimas. Yra failų, kuriuose yra daug tuščių baitų iš eilės. NTFS failų sistema leidžia optimizuoti jų saugojimą.

Naudojant pakeitimų žurnalą- leidžia įrašyti visas prieigos prie failų ir tomų operacijas.

Ir dar viena NTFS naujovė – tvirtinimo taškai. Naudodami prijungimo taškus, galite apibrėžti įvairius nesusijusius aplankus ir net diskus sistemoje kaip vieną diską arba aplanką. Tai labai svarbu renkant nevienalytę sistemoje esančią informaciją vienoje vietoje.

■ Galiausiai, atminkite, kad jei nustatėte tam tikrus failo leidimus NTFS, o tada nukopijuosite jį į FAT skaidinį, bus prarastos visos jo prieigos teisės ir kiti unikalūs atributai, būdingi NTFS. Būk atsargus.

 NTFS įrenginys. Pagrindinė MFT failų lentelė.
Kaip ir bet kuri kita failų sistema, NTFS padalija visą naudingą erdvę į klasteriai- minimalūs duomenų blokai, į kuriuos failai skirstomi. NTFS palaiko beveik bet kokio dydžio klasterius – nuo ​​512 baitų iki 64 KB. Tačiau visuotinai priimtas standartas yra 4 KB klasteris. Tai yra tas, kuris naudojamas pagal numatytuosius nustatymus. Klasterių egzistavimo principą galima iliustruoti tokiu pavyzdžiu.
Jei jūsų klasterio dydis yra 4 KB (tai greičiausiai) ir jums reikia išsaugoti 5 KB dydžio failą, jam iš tikrųjų bus skirta 8 KB, nes jis netelpa į vieną klasterį, o diske yra vietos. failui skiriami tik klasteriai .
Kiekvienam NTFS diskui yra specialus failas - MFT (pagrindinė paskirstymo lentelė – pagrindinė failų lentelė). Šiame faile yra centralizuotas visų diske esančių failų katalogas. Kai sukuriamas failas, NTFS sukuria ir užpildo MFT atitinkamas įrašas, kuriame yra informacija apie failo atributus, failo turinį, failo pavadinimą ir kt.

Be to MFT, yra dar 15 specialių failų (kartu su MFT - 16), kurie yra nepasiekiami operacinei sistemai ir vadinami metafailai. Visų vardai metafailai pradėti nuo simbolio $ , Bet standartinėmis priemonėmis Operacinė sistema negali jų peržiūrėti ir iš viso matyti. Toliau pateikiami pagrindinių metafailų pavyzdžiai:

SMFT- Pats MFT.
$ MFTmirr- pirmųjų 16 MFT įrašų kopija, patalpinta disko (veidrodžio) viduryje.
$LogFile- registravimo palaikymo failas.
$ Volume- paslaugos informacija: tomo etiketė, failų sistemos versija ir kt.
$AttrDef- standartinių tomo failų atributų sąrašas.
$. - šakninis katalogas.
$Bitmap- laisvos vietos žemėlapis.
$Boot - įkrovos sektorius(jei skaidinys yra paleidžiamas).
$ kvota- failas, kuriame įrašomos vartotojo teisės naudoti vietą diske.
$Upcase- korespondencijos tarp didžiųjų ir didžiųjų raidžių failų lentelė Didžiosios raidės esamo tomo failų pavadinimuose.
Jis reikalingas daugiausia todėl, kad NTFS failų pavadinimai rašomi koduotais Unikodas, kuris susideda iš 65 tūkstančių skirtingų simbolių, kurių didelių ir mažų atitikmenų paieška yra labai nebanali.

Kalbant apie duomenų organizavimo NTFS diske principą, jis paprastai yra padalintas į dvi dalis. Pirmieji 12% disko skiriami vadinamiesiems MFT zona- erdvė, kurioje auga MFT metafailas.
Į šią sritį neįmanoma įrašyti jokių vartotojo duomenų. MFT zona visada lieka tuščia. Tai daroma tam, kad augant svarbiausias paslaugų failas (MFT) netaptų suskaidytas. Likę 88% disko yra įprasta failų saugykla.
Tačiau jei trūksta vietos diske, pati MFT zona gali susitraukti (jei įmanoma), todėl diskomforto nepastebėsite. Tokiu atveju nauji duomenys jau bus įrašyti į buvusią MFT zoną.
Jei vėliau atlaisvinama vietos diske, MFT zona vėl padidės, bet defragmentuota forma (ty ne kaip vienas blokas, bet keliomis dalimis diske). Čia nėra nieko blogo, tiesiog manoma, kad sistema yra patikimesnė, kai MFT failą nedefragmentuota. Be to, kai MFT failas nedefragmentuojamas, visa failų sistema veikia greičiau. Atitinkamai, kuo labiau defragmentuotas MFT failas, tuo lėčiau veikia failų sistema.

Kalbant apie MFT failo dydį, jis apytiksliai apskaičiuojamas remiantis 1 MB 1000 failų.

Konvertuokite FAT32 skaidinius į NTFS neprarandant duomenų. konvertuoti naudingumą

Galite lengvai konvertuoti esamą FAT32 skaidinį į NTFS. Šiuo tikslu „Windows 8“, „Windows 8.1“ pateikia komandų eilutės įrankį Paversti

Jo veikimo parametrai parodyti ekrano kopijoje

Taigi, norėdami konvertuoti diską D: į NTFS, į komandinė eilutė turėtumėte įvesti šią komandą:

Po to jūsų bus paprašyta įvesti tomo etiketę, jei tokia yra (tomo etiketė lange rodoma šalia disko pavadinimo Mano kompiuteris. Jis skirtas išsamiau identifikuoti diskus ir gali būti naudojamas arba ne. Pavyzdžiui, gali būti Failų saugykla (D:).
Norėdami konvertuoti „flash drive“, komanda atrodo taip:

konvertuoti e : /fs:ntfs /nosecurity /x

Anksčiau ar vėliau pradedantysis kompiuterio vartotojas susiduria su tokia sąvoka kaip failų sistema (FS). Paprastai pirmoji pažintis su šiuo terminu įvyksta formatuojant laikmeną: loginius diskus ir prijungtas laikmenas (flash drives, atminties korteles, išorinis sunkus diskas).

Prieš formatavimą Windows operacinė sistema paragins pasirinkti laikmenos failų sistemos tipą, klasterio dydį ir formatavimo metodą (greitasis arba pilnas). Išsiaiškinkime, kas yra failų sistema ir kodėl ji reikalinga?

Visa informacija laikmenoje įrašoma formoje, kuri turi būti išdėstyta tam tikra tvarka, kitaip operacinė sistema ir programos negalės dirbti su duomenimis. Šią tvarką sutvarko failų sistema, naudodama tam tikrus algoritmus ir failų įdėjimo į laikmeną taisykles.

Kai programai reikia failo, saugomo diske, jai nereikia žinoti, kaip ir kur jis saugomas. Viskas, ko reikia iš programos, tai žinoti failo pavadinimą, dydį ir atributus, kad šie duomenys būtų perkelti į failų sistemą, kuri suteiks prieigą prie norimo failo. Tas pats nutinka ir rašant duomenis į laikmeną: programa informaciją apie failą (pavadinimą, dydį, atributus) perduoda failų sistemai, kuri ją išsaugo pagal savo specifines taisykles.

Norėdami geriau suprasti, įsivaizduokite, kaip bibliotekininkas klientui duoda knygą pagal jos pavadinimą. Arba atvirkštine tvarka: klientas grąžina perskaitytą knygą bibliotekininkui, kuris grąžina ją į saugyklą. Klientas neprivalo žinoti, kur ir kaip yra saugoma knyga, už tai atsako įstaigos darbuotojas. Bibliotekininkas žino bibliotekos katalogavimo taisykles ir pagal šias taisykles ieško leidinio arba jį talpina atgal, t.y. atlieka savo tarnybines funkcijas. IN šiame pavyzdyje biblioteka yra laikmena, bibliotekininkas yra failų sistema, klientas yra programa.

Pagrindinės failų sistemos funkcijos

Pagrindinės failų sistemos funkcijos yra šios:

• talpinimas ir organizavimas duomenų laikmenoje failų pavidalu;
• didžiausio palaikomo duomenų kiekio laikmenoje nustatymas;
• failų kūrimas, skaitymas ir trynimas;
• failo atributų priskyrimas ir keitimas (dydis, kūrimo ir keitimo laikas, failo savininkas ir kūrėjas, tik skaitomas, paslėptas failas, laikinas failas, archyvas, vykdomasis failas, maksimalus ilgis failo pavadinimas ir pan.);
• failo struktūros nustatymas;
• katalogų organizavimas, skirtas loginiam failų organizavimui;
• failų apsauga sistemos gedimo atveju;
• apsaugoti failus nuo neteisėtos prieigos ir keisti jų turinį.

Informacija, įrašyta standžiajame diske ar bet kurioje kitoje laikmenoje, ten talpinama klasterio organizacijos pagrindu. Klasteris yra tam tikro dydžio langelis, į kurį telpa visas failas arba jo dalis.

Jei failas yra klasterio dydžio, jis užima tik vieną klasterį. Jei failo dydis viršija langelio dydį, jis dedamas į keletą grupių langelių. Be to, laisvieji klasteriai gali būti ne vienas šalia kito, bet gali būti išsibarstę po fizinį disko paviršių. Ši sistema leidžia efektyviausiai išnaudoti erdvę saugant failus. Failų sistemos užduotis – optimaliai paskirstyti failą rašant į nemokamas grupes, o taip pat skaitant surinkti ir atiduoti programai ar operacinei sistemai.

Failų sistemų tipai

Kompiuterių, laikmenų ir operacinių sistemų evoliucijos metu atsirado ir išnyko daugybė failų sistemų. Tokios evoliucinės atrankos procese šiandien šių tipų failų sistemos daugiausia naudojamos darbui su standžiaisiais diskais ir išoriniais saugojimo įrenginiais (flash drives, atminties kortelėmis, išoriniais standžiaisiais diskais, kompaktiniais diskais):

1. FAT32
2. ISO9660

Paskutinės dvi sistemos yra skirtos dirbti su kompaktiniais diskais. Ext3 ir Ext4 failų sistemos veikia su operacinėmis sistemomis, pagrįstomis Linux pagrindu. NFS Plus yra OS X operacinės sistemos failų sistema, naudojama Apple kompiuteriuose.

Plačiausiai naudojamos failų sistemos yra NTFS ir FAT32, ir tai nenuostabu, nes... jie skirti Windows operacinėms sistemoms, kuriose veikia didžioji dauguma kompiuterių pasaulyje.

Dabar FAT32 aktyviai keičiama pažangesne NTFS sistema dėl didesnio duomenų saugumo ir apsaugos patikimumo. Be to naujausios versijos Windows OS paprasčiausiai neleis savęs įdiegti, jei skaidinys kietasis diskas bus suformatuotas FAT32. Diegimo programa paprašys suformatuoti skaidinį į NTFS.

NTFS failų sistema palaiko diskus, kurių talpa yra šimtai terabaitų ir vieno failo dydis iki 16 terabaitų.

FAT32 failų sistema palaiko diskus iki 8 terabaitų ir vieno failo dydį iki 4 GB. Dažniausiai šis FS naudojamas „flash drives“ ir atminties kortelėse. Išoriniai diskai gamykloje suformatuoti FAT32 formatu.

Tačiau 4GB failo dydžio apribojimas jau šiandien yra didelis trūkumas, nes... Dėl aukštos kokybės vaizdo platinimo filmo failo dydis viršys šią ribą ir jo nebus galima įrašyti į laikmeną.

Dalintis.

Failų sistema yra operacinės sistemos dalis, kurios tikslas yra organizuoti efektyvus darbas su saugomais duomenimis išorinė atmintis ir pateikti vartotojui patogi sąsaja dirbant su tokiais duomenimis. Sutvarkyti informacijos saugojimą magnetiniame diske nėra lengva. Tam reikia, pvz. geras išmanymas disko valdiklio įrenginys, darbo su jo registrais ypatybės. Tiesioginė sąveika su disku yra OS įvesties/išvesties sistemos komponento, vadinamo disko tvarkykle, prerogatyva. Siekiant išlaisvinti kompiuterio vartotoją nuo sąveikos su technine įranga sudėtingumo, buvo išrastas aiškus, abstraktus failų sistemos modelis. Failų rašymo arba skaitymo operacijos yra konceptualiai paprastesnės nei žemo lygio įrenginio operacijos.

Išvardinkime pagrindines funkcijas Failų sistema.

1. Failo identifikavimas. Failo pavadinimo susiejimas su jam skirta išorinės atminties vieta.

2. Išorinės atminties paskirstymas tarp failų. Norint dirbti su konkrečiu failu, vartotojui nereikia turėti informacijos apie šio failo vietą išorinėje laikmenoje. Pavyzdžiui, norėdami įkelti dokumentą į redaktorių iš standžiojo disko, mums nereikia žinoti, kuri jo pusė magnetinis diskas, ant kurio cilindro ir kuriame sektoriuje yra šis dokumentas.

3. Patikimumo ir atsparumo gedimams užtikrinimas. Informacijos kaina gali būti daug kartų didesnė už kompiuterio kainą.

4. Apsaugos nuo neteisėtos prieigos užtikrinimas.

5. Teikimas dalijimasisį failus, kad vartotojui nereikėtų dėti ypatingų pastangų, kad užtikrintų sinchronizuotą prieigą.

6. Aukšto našumo užtikrinimas.

Kartais sakoma, kad failas yra įvardytas susijusios informacijos rinkinys, įrašytas į antrinę atmintį. Daugumai vartotojų failų sistema yra matomiausia OS dalis. Tai suteikia visiems sistemos vartotojams internetinio saugojimo ir prieigos prie duomenų ir programų mechanizmą. Vartotojo požiūriu, failas yra išorinės atminties vienetas, tai yra, į diską įrašyti duomenys turi būti kurio nors failo dalis.

37. Paprasčiausias tūrinis turinys ir jo elementai

Failų sistema apima turinys Ir duomenų sritis – blokų rinkinys diske, identifikuojamas pagal jų numerius/adresus. Paprasčiausio (abstrakčiojo) turinio, tomo (disko, diskų paketo) turinio pavyzdys, kuris skirtingose ​​operacinėse sistemose turi skirtingus pavadinimus – VTOC – Volume Table of Content, FAT – File Allocation Table, FDT – Failo apibrėžimų lentelė ir kt. parodyta pav. 1.

Ryžiai. 1. Paprasčiausias tūrinis turinys

Jį sudaro trys sritys:

· failo sritis. Tai lentelė, kuri paprastai turi ribotą (pavyzdyje N=6) eilučių skaičius N(pvz., MS-DOS, N=500, t.y. failų skaičius ne didesnis kaip 500). Stulpelių skaičius M(pavyzdyje M= 5) dažniausiai pasirenkama taip, kad 85 -95% vartotojo sukurtų failų būtų ne daugiau kaip M blokai, o tai priklauso ir nuo bloko dydžio ir vartotojo tipo, ir nuo bendro informacijos išsivystymo lygio ir programinė įranga. Pirmasis lentelės stulpelis kiekvienoje eilutėje (Pavadinimo įrašas) yra duomenų apie failą, šiame pavyzdyje – failo pavadinimas;

· perpildymo zona- papildoma panašios struktūros lentelė, kurioje blokų numeriai rašomi konkrečiai ilgi failai(pavyzdyje - Failas_l). Paskirstymo lentelės tvarkymas kaip failo sritis ir perpildymo sritis akivaizdžiai leidžia sutaupyti visos lentelės dydžio, tuo pat metu neribojant galimo failo ilgio;

· nemokamų blokų sąrašas- reikalinga informacija sukurtų ar išplėstų failų talpinimui. Sąrašas sukuriamas inicijavimo metu ir apima visus blokus, išskyrus sugadintus, o vėliau koreguojamas, kai failai sukuriami, ištrinami ar modifikuojami;

· blogų blokų sąrašas. Tai lentelė, sukurta inicijuojant (skirstant) tūrį (disko), papildyta diagnostinėmis programomis (kurių pavyzdys yra NDD - „Norton Disk Doctor“, gerai žinoma vartotojams) ir neleidžianti pažeistoms vietoms paskirstyti magnetinėje laikmenoje. duomenų failai.

Išvardinkime 1 pav. užfiksuotos situacijos ypatumus. paprasčiausioje (dirbtinėje) failų sistemoje.

Failas_l užima 6 blokus, šis skaičius didesnis už maksimalų, todėl bloko Nr.6 (23) adresas dedamas į perpildymo lentelę;

Failas_2 užima 2 blokus, tai yra mažiau nei limitas, todėl visa informacija yra sutelkta failo srityje.

Yra šios konfliktinės situacijos:

· Failas_3 neturi nei vieno bloko (taigi failas buvo ištrintas, bet antraštės įrašas išsaugotas);

· File_4 ir File_l nurodo bloką #3. Tai klaida, nes kiekvienas blokas turi būti priskirtas vienam failui;

· laisvųjų blokų sąraše yra blokų numeriai Nr. 12 (pažymėtas kaip blogas) ir Nr. 13 (skirtas Failas_1).

38. Loginė disko skaidinių struktūra, naudojant su IBM ir MS suderinamų failų sistemų pavyzdį

Loginiai diskai D ir E

Didžiausias pirminių skaidinių skaičius yra 4. Aktyvus skaidinys yra ten, kur yra sistemos įkrovos įkroviklis.

MBR- kodas ir duomenys, reikalingi vėlesniam operacinės sistemos įkėlimui ir esantys pirmuosiuose fiziniuose sektoriuose (dažniausiai pačiame pirmajame) standžiajame diske ar kitame informacijos saugojimo įrenginyje.

Iškviečiamas išplėstinio skyriaus įrašas SMBR (antrinis pagrindinis įkrovos įrašas)). Skirtumas nuo šio įrašo yra tas, kad jame nėra įkrovos įkėlimo programos, o skaidinių lentelę sudaro du įrašai: pirminis skaidinys ir išplėstinis skaidinys.

39. FAT failų sistema. FAT tūrio struktūra

40. NTFS failų sistema. NTFS tūrio struktūra

41. Windows OS registras

42. Operacinės sistemos Windows šeima NT

43. Kai kurie Windows NT architektūriniai moduliai

44. Kietųjų diskų tvarkymas sistemoje Windows NT

45. Projektyviosios operacinės sistemos, jų principai, privalumai, trūkumai

46. ​​Procedūrinės operacinės sistemos, jų principai, privalumai, trūkumai

47. Unix OS kūrimo istorija ir ideologija

48. Unix OS struktūra

49. Vartotojo sąsajos Unix

50. Siuntimo procesai (užduotys) Unix

51. Linux OS ir pagrindiniai jos privalumai

52. Grafinio režimo įgyvendinimas Linux OS

53. Pagrindiniai darbo Linux OS principai

54. Pagrindiniai Linux OS konfigūracijos failai

55. Darbas su diskais Linux OS

56. Programos Linux OS

Vienas iš OS komponentų yra failų sistema – pagrindinė sistemos ir vartotojo informacijos saugykla. Visos šiuolaikinės operacinės sistemos veikia su viena ar daugiau failų sistemų, pavyzdžiui, FAT (failų paskirstymo lentelė), NTFS (NT failų sistema), HPFS (didelio našumo failų sistema), NFS (tinklo failų sistema), AFS (Andrew failų sistema). , Interneto failų sistema.

Failų sistema yra operacinės sistemos dalis, kurios tikslas – suteikti vartotojui patogią sąsają dirbant su išorinėje atmintyje saugomais duomenimis ir dalijimasis kelių vartotojų ir procesų failus.

Plačiąja prasme „failų sistemos“ sąvoka apima:

Visų diske esančių failų rinkinys;

Duomenų struktūrų rinkiniai, naudojami failams valdyti, pvz., failų katalogai, failų aprašai, laisvos ir panaudotos vietos diske paskirstymo lentelės;

Sistemos kompleksas programinė įranga, įgyvendina failų valdymą, ypač: kūrimą, naikinimą, skaitymą, rašymą, vardų suteikimą, paiešką ir kitas operacijas su failais.

Failų sistema dažniausiai naudojama tiek įkeliant OS įjungus kompiuterį, tiek veikiant. Failų sistema atlieka šias pagrindines funkcijas:

Apibrėžia galimi būdai failų ir failų struktūros tvarkymas laikmenoje;

Įgyvendina prieigos prie failų turinio metodus ir pateikia įrankius darbui su failais ir failų struktūra. Tokiu atveju prieiga prie duomenų failų sistemos gali būti organizuojama tiek pagal pavadinimą, tiek pagal adresą (sektoriaus, paviršiaus ir laikmenos takelio numerį);

Takeliai laisva vietažiniasklaidoje.

Kada taikomoji programa pasiekia failą, jis neįsivaizduoja, kur yra informacija konkretus failas, taip pat kokio tipo laikmenoje (CD, standžiajame diske ar „flash“ atminties bloke) jis įrašytas. Viskas, ką programa žino, yra failo pavadinimas, dydis ir atributai. Šiuos duomenis jis gauna iš failų sistemos tvarkyklės. Tai yra failų sistema, kuri nustato, kur ir kaip failas bus įrašytas fizinėje laikmenoje (pavyzdžiui, standžiajame diske).

Operacinės sistemos požiūriu visas diskas yra klasterių (atminties sričių), kurių dydis svyruoja nuo 512 baitų arba didesnis, rinkinys. Failų sistemos tvarkyklės suskirsto grupes į failus ir katalogus (kurie iš tikrųjų yra failai, kuriuose yra tame kataloge esančių failų sąrašas). Tos pačios tvarkyklės seka, kurios grupės šiuo metu naudojamos, kurios yra nemokamos ir kurios pažymėtos kaip sugedusios. Norint aiškiai suprasti, kaip duomenys saugomi diskuose ir kaip OS suteikia prieigą prie jų, būtina bent jau bendrais bruožais suprasti loginę disko struktūrą.

3.1.5 Disko loginė struktūra

Kad kompiuteris galėtų saugoti, skaityti ir rašyti sunki informacija Pirmiausia diskas turi būti padalintas. Jame skaidiniai sukuriami naudojant atitinkamas programas - tai vadinama „standžiojo disko skaidymu“. Be šio skaidymo nebus įmanoma įdiegti operacinės sistemos kietajame diske (nors Windows XP ir 2000 galima įdiegti neskirstytame diske, jie šį skaidymą atlieka patys diegimo proceso metu).

HDD galima suskirstyti į kelias dalis, kurių kiekviena bus naudojama atskirai. Kam tai? Viename diske gali būti kelios skirtingos operacinės sistemos, esančios skirtinguose skaidiniuose. Bet kuriai OS priskirto skaidinio vidinę struktūrą visiškai lemia ta operacinė sistema.

Be to, yra ir kitų disko skaidymo priežasčių, pavyzdžiui:

Galimybė naudoti diskus, kurių talpa didesnė nei MS DOS
32 MB;

Jei diskas sugadintas, prarandama tik tame diske buvusi informacija;

Pertvarkyti ir iškrauti mažą diską yra lengviau ir greičiau nei didelį;

Kiekvienam vartotojui galima priskirti savo loginį diską.

Disko paruošimo naudoti operacija vadinama formatavimas, arba inicijavimas. Visa turima vieta diske yra padalinta į puses, takelius ir sektorius, kurių takeliai ir šonai sunumeruoti pradedant nuo nulio, o sektoriai prasideda nuo vieno. Bėgių rinkinys, esantis tuo pačiu atstumu nuo disko ašies arba diskų paketo, vadinamas cilindru. Taigi sektoriaus fizinis adresas nustatomas pagal šias koordinates: takelio numeris (cilindras - C), disko pusės numeris (galva - H), sektoriaus numeris - R, t.y. CHR.

Pirmame kietojo disko sektoriuje (C=0, H=0, R=1) yra pagrindinis įkrovos įrašas – Pagrindinis įkrovos įrašas. Šis įrašas užima ne visą sektorių, o tik pradinę jo dalį. Pagrindinis įkrovos įrašas yra nesisteminė įkrovos programa.

Pirmojo pabaigoje sunkus sektorius diske yra disko skaidinių lentelė - Perskirstymo lentelė. Šioje lentelėje yra keturios eilutės, apibūdinančios daugiausia keturis skaidinius. Kiekviena lentelės eilutė apibūdina vieną skyrių:

1) aktyvi dalis arba ne;

2) atkarpos pradžią atitinkančio sektoriaus numeris;

3) skyriaus pabaigą atitinkančio sektoriaus numeris;

4) skaidinio dydis sektoriuose;

5) operacinės sistemos kodas, t.y. Kokiai OS priklauso šis skaidinys?

Skyrius vadinamas aktyviu, jei jame yra operacinės sistemos įkrovos programa. Pirmasis sekcijos elemento baitas yra sekcijos veiklos vėliavėlė (0 – neaktyvi, 128 (80H) – aktyvi). Jis naudojamas norint nustatyti, ar skaidinys yra sisteminis (įkraunamas) ir ar reikia iš jo įkelti operacinę sistemą, kai kompiuteris paleidžiamas. Aktyvus gali būti tik vienas skyrius. Pirmuosiuose disko sektoriuose gali būti nedidelės programos, vadinamos įkrovos tvarkytuvais. Jie interaktyviai klausia vartotojo, iš kurio skaidinio paleisti, ir atitinkamai koreguoja skaidinio veiklos vėliavėles. Kadangi skirsnių lentelė turi keturias eilutes, diske gali būti iki keturių skirtingų operacinių sistemų, todėl diske gali būti keli pirminiai skirsniai, priklausantys skirtingoms operacinėms sistemoms.

Kietojo disko, susidedančio iš trijų skaidinių, iš kurių du priklauso DOS, o vienas – UNIX, loginės struktūros pavyzdys parodytas 3.2a pav.

Kiekviena aktyvi dalis turi savo įkrovos įvedimas– programa, kuri įkelia šią OS.

Praktikoje diskas dažniausiai yra padalintas į du skyrius. Skyrių dydžius, nesvarbu, ar jie paskelbti aktyviais, ar ne, proceso metu nustato vartotojas sunkiai treniruojasi diską darbui. Tai daroma naudojant specialios programos. DOS ši programa vadinasi FDISK, Windows-XX versijose – Diskadministrator.

DOS sistemoje yra pagrindinis skaidinys Pirminis skaidinys, tai yra skyrius, kuriame yra operacinės sistemos įkroviklis ir pati OS. Taigi, pirminis skaidinys yra aktyvus skaidinys, naudojamas kaip loginis diskas, pavadintas C:.

Operacinė WINDOWS sistema(būtent WINDOWS 2000) pakeitė terminologiją: aktyvusis skaidinys vadinamas sistemos skaidiniu, o įkrovos skaidinys yra loginis diskas, kuriame yra sistemos failai LANGAI. Įkrovos loginis diskas gali būti toks pat kaip sistemos skaidinys, tačiau jis gali būti kitame to paties standžiojo disko skaidinyje arba kitame standžiajame diske.

Išplėstinė skiltis Išplėstas skaidinys galima suskirstyti į kelis loginius diskus, kurių pavadinimai yra nuo D: iki Z:.

3.2b paveiksle parodyta loginė standžiojo disko struktūra, kurią sudaro tik du skaidiniai ir keturi loginiai diskai.

Failų sistema yra operacinės sistemos dalis, kurios tikslas yra suteikti vartotojui patogią sąsają su duomenimis, saugomais diske, ir dalytis failais tarp kelių vartotojų ir procesų. Failų sistema reiškia:

· visų diske esančių failų visuma;

· duomenų struktūrų rinkiniai failams tvarkyti, tokie kaip failų katalogai, failų aprašai, laisvos ir panaudotos vietos diske lentelės;

· šiuolaikinių programinės įrangos įrankių rinkinys, įgyvendinantis failų valdymą, ypač kūrimą, naikinimą, skaitymą, rašymą, vardų suteikimą, paiešką ir kitas operacijas su failais.

Kiekvienas diske esantis failas yra susietas su vienu ir tik vienu failo inode, kuris identifikuojamas pagal eilės numerį – failo indeksą. Tai reiškia, kad failų, kuriuos galima sukurti failų sistemoje, skaičių riboja inodų skaičius, kuris yra aiškiai nurodytas kuriant failų sistemą arba apskaičiuojamas pagal fizinį disko skaidinio dydį.

Failas- tai tam tikras kiekis informacijos (programos ar duomenų), kuri turi pavadinimą ir yra saugoma ilgalaikėje (išorinėje) atmintyje.

Failo pavadinimą sudaro dvi dalys, atskirtos tašku: tikrasis failo pavadinimas ir plėtinys, kuris nustato jo tipą (programa, duomenys ir kt.). Tikrąjį failo pavadinimą suteikia vartotojas, o failo tipą paprastai nustato automatiškai programa, kai ji sukuriama.

Tai atsižvelgia į OS apribojimus, taikomus naudojamiems simboliams ir vardo ilgiui. Taigi populiarioje FAT failų sistemoje vardų ilgis ribojamas iki gerai žinomos 8.3 schemos (8 simboliai – pats pavadinimas, 3 simboliai – vardo plėtinys). Šiuolaikinės failų sistemos paprastai palaiko ilgus simbolinius failų pavadinimus. Pavyzdžiui, Windows XP savo NTFS (Naujosios technologijos failų sistemos) failų sistemoje nurodo, kad failo pavadinime gali būti iki 255 simbolių, neskaičiuojant baigiamojo nulinio simbolio.

Informacija diske įrašoma išilgai koncentrinių takelių (takų), kurie yra suskirstyti į sektorius. Takelių ir sektorių skaičius priklauso nuo disko tipo ir formato. Sektorius saugo minimalų kiekį informacijos, kurią galima įrašyti į diską arba nuskaityti. Sektorių talpa yra pastovi ir sudaro 512 baitų.

OS sukuria sektorių, skirtų kiekvienam failui, sąrašą. Paprastai vietos diske skiriama failams blokai iš kelių sektorių vadinami klasteriai(žr. 2 pav.). Paprastai tai yra mažiausias disko vietos kiekis, kurį galima skirti failui saugoti. Failai visada priskiriamas lyginis grupių skaičius

PVC 1. Disko struktūra. (A) takelis (B) geometrinis sektorius (C) takelių sektorius (D) klasteris

Rašant failą į diską, OS įrašo pirmosios klasterio, priskirto failui kataloge, kuriame failas sukurtas, numerį. Tada OS įrašo kitą klasterio numerį į pasirinktą failą ir pan. NTFS failų sistema saugo paslaugų informaciją apie failus pagrindinėje failų lentelėje – pagrindinėje failų lentelėje (MFT).

Paslaugos informacija apima: failo pavadinimą, atributo baitą, modifikavimo laiką, modifikavimo datą, pirmosios grupės, nuo kurios prasideda failo įrašymas, numerį, dydį, saugos aprašą: nurodo, kas turi kokias teises šį failą arba aplanką. NTFS tomą sudaro MFT (pagrindinių failų lentelė), kuriame yra failų katalogas ir vieta failams saugoti. Pats MFT taip pat yra failas, o pirmame įraše jis aprašo MFT failą, visa tai yra lentelėje NTFS failai pirmieji 16 įrašų yra tarnybiniai įrašai, o nuo septyniolikto įrašo yra kitų tome esančių bylų aprašymas. Siekiant didesnio atsparumo gedimams, specifikacijoje pateikiamos MFT ir įkrovos sektoriaus kopijos.

Katalogas yra, viena vertus, failų grupė, kurią vartotojas sujungia remdamasis tam tikrais motyvais (pavyzdžiui, failai, kuriuose yra žaidimų programų, arba failai, sudarantys vieną programinės įrangos paketą), kita vertus, tai failas, kuriame yra sistemos informacija apie jį sudarančių failų grupę. Kataloge yra į jį įtrauktų failų sąrašas, nustatomas failų ir jų savybių (atributų) atitikimas. Failų sistemos požiūriu katalogas (aplankas) yra specialus failas, kuriame yra informacijos apie kitus failus (aplankus). Poaplankių, kuriuose yra failas, grandinė vadinama failo prieigos keliu.

Jei šimtai ar tūkstančiai failų yra saugomi diske, tada, kad būtų lengviau ieškoti, failai yra suskirstyti į kelių lygių hierarchinę failų sistemą.

Sistemoje Windows aplankų hierarchijos viršuje yra aplankas Darbalaukis. Tai yra šakninis aplankas. Kitas lygis rodomas aplankais: Mano kompiuteris, Šiukšliadėžė ir Tinklo kaimynystė (jei kompiuteris prijungtas prie vietinio tinklo).

Kelias į failą. Norėdami rasti failą hierarchinėje failų struktūroje, turite nurodyti failo kelią. Kelias į failą apima loginį disko pavadinimą, įrašytą per skyriklį „\“, ir įdėtųjų katalogų pavadinimų seką, iš kurių paskutiniame yra nurodytas. reikalingas failas. Pavyzdžiui, failo „Optiniai reiškiniai“ kelias gali būti parašytas taip: C:\Abstracts\Physics\Optical phenomena.doc. Iškviečiamas kelias į failą kartu su failo pavadinimu pilnas vardas failą.

Operacinės sistemos funkcijos apima dialogą su vartotoju. Dialogo su OS vedimo būdas yra: pelės manipuliatorius, Jutiklinė dalis, klaviatūra ir kt. Komandas galima įvesti naudojant komandų meniu, įrankių juostas ir kt.