Sisteme de fișiere. Structura sistemului de fișiere

Informații generale despre sistemele de fișiere

Sistemul de operare Windows 8 acceptă mai multe sisteme de fișiere: NTFS, FAT și FAT32. Dar poate funcționa numai pentru NTFS, adică poate fi instalat doar pe sectiune tare disc formatat în acest sistem de fișiere. Acest lucru se datorează caracteristicilor și instrumentelor de securitate furnizate în NTFS, dar lipsesc din sistemele de fișiere Windows anterior generatii: FAT16Și FAT32. În continuare, ne vom uita la întreaga linie de sisteme de fișiere pentru Windows pentru a înțelege ce rol joacă acestea în funcționarea sistemului și cum s-au dezvoltat în timpul dezvoltării Windows până la Windows 8.

Avantaje NTFS se referă la aproape orice: performanța, fiabilitatea și eficiența lucrului cu datele (fișierele) de pe disc. Astfel, unul dintre obiectivele principale ale creării NTFS asigura execuția de mare viteză a operațiunilor pe fișiere (copiere, citire, ștergere, scriere), precum și furnizarea de capabilități suplimentare: compresie de date, recuperare fișiere deteriorate sisteme pe discuri mari etc.

Un alt scop principal al creației NTFS a existat o implementare a cerințelor de securitate sporite, deoarece sistemele de fișiere GRAS, FAT32în acest sens nu erau deloc bune. Exact la NTFS puteți permite sau refuza accesul la orice fișier sau folder (limitați drepturile de acces).

Mai întâi, să ne uităm la caracteristicile comparative ale sistemelor de fișiere, apoi vom analiza fiecare dintre ele mai în detaliu. Comparațiile, pentru o mai mare claritate, sunt prezentate sub formă de tabel.

Sistemul de fișiere GRAS Pur și simplu nu este potrivit pentru hard disk-urile moderne (din cauza capacităților sale limitate). Cu privire la FAT32, atunci se mai poate folosi, dar cu ceva rezerva. Dacă cumpărați un hard disk de 1000 GB, va trebui să îl împărțiți în cel puțin mai multe partiții. Și dacă ai de gând să faci editare video, atunci îți va fi foarte greu Limită de 4 GB ca dimensiune maximă posibilă a fișierului.

Sistemul de fișiere nu are toate aceste dezavantaje. NTFS. Deci, fără măcar a intra în detalii și abilitati speciale Sistemul de fișiere NTFS, puteți face o alegere în favoarea ei.

Fişier sistem	Opțiuni
Fişier sistem	Dimensiunile volumului	Dimensiunea maxima fişier
GRAS	De la 1,44 MB la 4 GB	2 GB
FAT32	Teoretic, sunt posibile dimensiuni de volum de la 512 MB la 2 TB. Comprimarea nu este acceptată la nivel de sistem de fișiere	4GB
NTFS	Dimensiunea minimă recomandată este de 1,44 MB, iar cea maximă este de 2 TB. Suport de compresie la nivel de sistem de fișiere pentru fișiere, directoare și volume.	Dimensiunea maximă este limitată doar de dimensiunea volumului (Teoretic - 264 de octeți minus 1 kilobyte. Practic - 244 de octeți minus 64 de kiloocteți)

Uz general FAT32 poate fi justificat doar în cazurile în care aveți mai multe instalate pe computer sisteme de operare, iar oricare dintre ele nu suportă NTFS. Dar astăzi practic nu există astfel de oameni. Dacă nu doriți să instalați un antic tip Windows 98.

Sistemul de fișiere FAT

Sistemul de fișiere GRAS(de obicei asta înseamnă GRASIME 16) a fost dezvoltat cu destul de mult timp în urmă și a fost destinat să funcționeze cu volume mici de disc și fișiere și o structură simplă de directoare. Abreviere GRAS reprezintă Tabelul de alocare a fișierelor(din engleză tabelul de plasare a fișierelor). Acest tabel este plasat la începutul volumului și se păstrează două copii ale acestuia (pentru a asigura o mai mare stabilitate).
Acest tabel este folosit de sistemul de operare pentru a căuta un fișier și a-l identifica locatie fizica pe hard disk. Dacă tabelul (și copia acestuia) este deteriorat, sistemul de operare nu poate citi fișierele. Pur și simplu nu poate determina ce fișier este care, unde începe și unde se termină. În astfel de cazuri, se spune că sistemul de fișiere s-a „cras”.
Sistemul de fișiere GRAS dezvoltat inițial de Microsoft pentru dischete. Abia mai târziu au început să-l folosească pentru hard disk-uri. La început a fost FAT12(pentru dischete și hard disk-uri de până la 16 MB), apoi a crescut în FAT16, care a fost pus în funcțiune cu sistemul de operare MS-DOS 3.0.

Sistem de fișiere FAT32

Începând cu Windows 95 OSR2, Microsoft începe să utilizeze în mod activ FAT32- versiunea pe treizeci și doi de biți GRAS. Ce să faci, progresul tehnologic nu stă pe loc și oportunități GRASIME 16 clar nu a fost suficient.
Comparativ cu ea FAT32 a început să ofere un acces mai optim la discuri, mai mult de mare viteză efectuarea de operațiuni I/O, precum și suport pentru volume mari de fișiere (capacitate disc de până la 2 TB).
ÎN FAT32 S-a implementat o utilizare mai eficientă a spațiului pe disc (prin utilizarea unor clustere mai mici). Beneficiu comparativ cu FAT16 este de aproximativ 10...15%. Adică la utilizare FAT32 Cu 10...15% mai multe informații pot fi scrise pe același disc decât atunci când utilizați FAT16.
În plus, trebuie remarcat faptul că FAT32 oferă o fiabilitate operațională mai mare și o viteză mai rapidă de lansare a programului.
Acest lucru se datorează a două inovații semnificative:
capacitatea de a muta directorul rădăcină și copie de rezervă GRAS(dacă copia principală este deteriorată)

Posibilitatea de a stoca o copie de rezervă a datelor sistemului.

Fişier sistem NTFS

Informații generale
Niciuna dintre versiunile FAT nu oferă un nivel acceptabil de securitate. Acest lucru, precum și nevoia de mecanisme de fișiere suplimentare (compresie, criptare), a condus la necesitatea creării unui sistem de fișiere fundamental nou. Și a devenit sistemul de fișiere NT (NTFS)
NTFS- din engleza Sistem de fișiere cu tehnologie nouă - Sistemul de fișiere tehnologie nouă
După cum am menționat deja, principalul său avantaj este securitatea: pentru fișiere și foldere NTFS Pot fi atribuite drepturi de acces (citire, scriere etc.). Datorită acestui fapt, securitatea datelor și stabilitatea sistemului au crescut semnificativ. Atribuirea drepturilor de acces vă permite să interziceți/permiteți oricăror utilizatori și programe să efectueze orice operațiuni asupra fișierelor. De exemplu, fără drepturi suficiente, un utilizator neautorizat nu va putea modifica niciun fișier. Sau, din nou, fără drepturi suficiente, virusul nu va putea corupe fișierul.
In afara de asta, NTFS, după cum sa menționat mai sus, oferă performanțe mai bune și capacitatea de a lucra cu cantități mari de date.

Din Windows 2000, versiunea folosită este NTFS 5.0, care, pe lângă cele standard, vă permite să implementați următoarele caracteristici:

Criptarea datelor- această caracteristică este implementată de un add-on special NTFS numit Criptarea sistemului de fișiere(EFS)- sistem de fișiere de criptare. Datorită acestui mecanism, datele criptate pot fi citite doar pe computerul pe care a avut loc criptarea.
Cote de disc- acum este posibil să atribuiți utilizatorilor o dimensiune specifică (limitată) a discului pe care o pot folosi.
Stocare eficientă a fișierelor rare. Există fișiere care conțin un număr mare de octeți goli consecutivi. Sistemul de fișiere NTFS vă permite să optimizați stocarea acestora.
Folosind jurnalul de modificări- vă permite să înregistrați toate operațiunile de acces la fișiere și volume.

Și încă o inovație a NTFS - puncte de montare. Cu punctele de montare, puteți defini diferite foldere fără legătură și chiar unități de pe un sistem ca o singură unitate sau folder. Acest lucru este de mare importanță pentru colectarea de informații eterogene situate în sistem într-un singur loc.

■ În cele din urmă, rețineți că dacă ați setat anumite permisiuni pentru un fișier sub NTFS și apoi îl copiați pe o partiție FAT, atunci toate drepturile sale de acces și alte atribute unice inerente în NTFS se vor pierde. Asa ca fii atent.

dispozitiv NTFS. Tabelul principal al fișierelor MFT.
Ca orice alt sistem de fișiere, NTFS împarte tot spațiul utilizabil în clustere- blocurile minime de date în care sunt împărțite fișierele. NTFS acceptă aproape orice dimensiune de cluster - de la 512 octeți la 64 KB. Cu toate acestea, standardul general acceptat este un cluster de 4 KB. Este cel care este folosit implicit. Principiul existenței clusterelor poate fi ilustrat prin exemplul următor.
Dacă dimensiunea clusterului dvs. este de 4 KB (ceea ce este cel mai probabil) și trebuie să salvați un fișier cu o dimensiune de 5 KB, atunci 8 KB vor fi alocați pentru acesta, deoarece nu se încadrează într-un singur cluster, iar spațiul pe disc este alocat pentru un fișier numai de către clustere.
Pentru fiecare disc NTFS există un fișier special - MFT (Tabelul principal de alocare - tabelul fișierului principal). Acest fișier conține un director centralizat al tuturor fișierelor de pe disc. Când un fișier este creat, NTFS creează și completează MFT o înregistrare corespunzătoare care conține informații despre atributele fișierului, conținutul fișierului, numele fișierului etc.

in afara de asta MFT, există încă 15 fișiere speciale (împreună cu MFT - 16) care sunt inaccesibile sistemului de operare și sunt numite metafișiere. Numele tuturor metafișiereîncepe cu un simbol $ , Dar mijloace standard Nu este posibil ca sistemul de operare să le vadă și să le vadă deloc. Următoarele sunt exemple de metafișiere principale:

SMFT- MFT în sine.
$MFTmirr- o copie a primelor 16 înregistrări MFT, plasate în mijlocul discului (oglindă).
$LogFile- fișier de suport pentru înregistrare.
$Volum- informații despre serviciu: etichetă de volum, versiunea sistemului de fișiere etc.
$AttrDef- o listă de atribute standard ale fișierelor de pe volum.
$. - directorul rădăcină.
$Bitmap- harta spațiu liber volum.
$Boot - sectorul de boot(dacă partiția este bootabilă).
$quota- un fișier care înregistrează drepturile utilizatorului de a utiliza spațiul pe disc.
$Majuscule- fisier-tabel de corespondenta intre majuscule si litere mariîn numele fișierelor de pe volumul curent.
Este necesar în principal pentru că în NTFS numele fișierelor sunt scrise în codificare Unicode, care constă din 65 de mii de simboluri diferite, căutarea echivalentelor mari și mici ale cărora este foarte netrivială.

În ceea ce privește principiul organizării datelor pe un disc NTFS, acesta este împărțit în mod convențional în două părți. Primii 12% din disc sunt alocați pentru așa-numitul zona MFT- spațiul în care crește metafișierul MFT.
Nu este posibil să scrieți date despre utilizator în această zonă. Zona MFT este întotdeauna păstrată goală. Acest lucru se face astfel încât cel mai important fișier de serviciu (MFT) să nu devină fragmentat pe măsură ce crește. Restul de 88% din disc este spațiu normal de stocare a fișierelor.
Cu toate acestea, dacă există o lipsă de spațiu pe disc, zona MFT în sine se poate micșora (dacă este posibil), astfel încât nu veți observa niciun disconfort. În acest caz, noi date vor fi deja scrise în fosta zonă MFT.
Dacă spațiul pe disc este eliberat ulterior, zona MFT va crește din nou, dar într-o formă defragmentată (adică nu ca un singur bloc, dar în mai multe părți pe disc). Nu este nimic în neregulă cu asta, pur și simplu se consideră că sistemul este mai fiabil când fișier MFT nedefragmentat. În plus, atunci când fișierul MFT nu este defragmentat, întregul sistem de fișiere rulează mai rapid. În consecință, cu cât fișierul MFT este mai defragmentat, cu atât sistemul de fișiere funcționează mai lent.

În ceea ce privește dimensiunea fișierului MFT, aceasta este calculată aproximativ pe baza a 1 MB la 1000 de fișiere.

Convertiți partițiile FAT32 în NTFS fără pierderi de date. utilitar de conversie

Puteți converti cu ușurință o partiție FAT32 existentă în NTFS. În acest scop, Windows 8, Windows 8.1 oferă un utilitar de linie de comandă convertit

Parametrii săi de funcționare sunt afișați în captură de ecran

Astfel, pentru a converti unitatea D: în NTFS, în Linie de comanda ar trebui să introduceți următoarea comandă:

După aceasta, vi se va cere să introduceți eticheta de volum, dacă există (eticheta de volum este indicată lângă numele unității în fereastră Calculatorul meu. Acesta servește la identificarea discurilor mai detaliat și poate fi sau nu utilizat. De exemplu ar putea fi Stocare de fișiere (D:).
Pentru a converti o unitate flash, comanda arată astfel:

converti e: /fs:ntfs /nosecurity /x

Mai devreme sau mai târziu, un utilizator de computer începător se confruntă cu un astfel de concept precum sistemul de fișiere (FS). De regulă, prima cunoaștere cu acest termen are loc la formatarea unui mediu de stocare: unități logice și medii conectate (unități flash, carduri de memorie, dur extern disc).

Înainte de formatare, sistemul de operare Windows vă solicită să selectați tipul de sistem de fișiere pe suport media, dimensiunea clusterului și metoda de formatare (rapidă sau completă). Să ne dăm seama ce este un sistem de fișiere și de ce este necesar?

Toate informațiile sunt înregistrate pe mass-media în formular, care trebuie să fie localizat într-o anumită ordine, altfel sistemul de operare și programele nu vor putea funcționa cu datele. Această ordine este organizată de sistemul de fișiere folosind anumiți algoritmi și reguli pentru plasarea fișierelor pe suport.

Când un program are nevoie de un fișier stocat pe disc, nu trebuie să știe cum sau unde este stocat. Tot ceea ce este necesar programului este să cunoască numele fișierului, dimensiunea și atributele acestuia pentru a transfera aceste date în sistemul de fișiere, care va oferi acces la fișierul dorit. Același lucru se întâmplă atunci când scrieți date pe un mediu: programul transferă informații despre fișier (nume, dimensiune, atribute) către sistemul de fișiere, care le salvează conform propriilor reguli specifice.

Pentru a înțelege mai bine, imaginați-vă un bibliotecar dând o carte unui client pe baza titlului acesteia. Sau în ordine inversă: clientul returnează cartea citită bibliotecarului, care o pune înapoi în depozit. Clientul nu trebuie să știe unde și cum este stocată cartea; aceasta este responsabilitatea angajatului unității. Bibliotecarul cunoaște regulile de catalogare a bibliotecii și, conform acestor reguli, caută publicația sau o plasează înapoi, i.e. își îndeplinește funcțiile oficiale. ÎN în acest exemplu o bibliotecă este un mediu de stocare, un bibliotecar este un sistem de fișiere, un client este un program.

Funcții de bază ale sistemului de fișiere

Principalele funcții ale sistemului de fișiere sunt:

plasarea și organizarea pe un suport de date sub formă de fișiere;
determinarea cantității maxime suportate de date pe mediul de stocare;
crearea, citirea și ștergerea fișierelor;
atribuirea și modificarea atributelor fișierului (dimensiune, timp de creare și modificare, proprietar și creator al fișierului, numai citire, fișier ascuns, fișier temporar, arhivă, executabil, lungime maxima numele fișierului etc.);
determinarea structurii fișierului;
Organizare de directoare pentru organizarea logică a fișierelor;
protecția fișierelor în caz de defecțiune a sistemului;
protejarea fișierelor împotriva accesului neautorizat și modificarea conținutului acestora.

Informațiile înregistrate pe un hard disk sau pe orice alt mediu sunt plasate acolo pe baza unei organizații de cluster. Un cluster este un fel de celulă de o anumită dimensiune în care se încadrează întregul fișier sau o parte a acestuia.

Dacă fișierul are dimensiunea clusterului, atunci ocupă doar un cluster. Dacă dimensiunea fișierului depășește dimensiunea celulei, atunci acesta este plasat în mai multe celule cluster. Mai mult decât atât, clusterele libere pot să nu fie situate unul lângă celălalt, dar pot fi împrăștiate pe suprafața fizică a discului. Acest sistem vă permite să utilizați cât mai eficient spațiul atunci când stocați fișiere. Sarcina sistemului de fișiere este de a distribui fișierul atunci când scrieți în clustere libere într-un mod optim și, de asemenea, de a-l asambla când citiți și de a-l da programului sau sistemului de operare.

Tipuri de sisteme de fișiere

În timpul evoluției computerelor, mediilor de stocare și sistemelor de operare, un număr mare de sisteme de fișiere au apărut și au dispărut. În procesul unei astfel de selecții evolutive, astăzi următoarele tipuri de sisteme de fișiere sunt utilizate în principal pentru a lucra cu hard disk-uri și dispozitive de stocare externe (unități flash, carduri de memorie, hard disk-uri externe, CD-uri):

FAT32
ISO9660

Ultimele două sisteme sunt proiectate să funcționeze cu CD-uri. Sistemele de fișiere Ext3 și Ext4 funcționează cu sisteme de operare bazate pe Bazat pe Linux. NFS Plus este un sistem de fișiere pentru sistemele de operare OS X utilizat pe computerele Apple.

Cele mai utilizate sisteme de fișiere sunt NTFS și FAT32, iar acest lucru nu este surprinzător, deoarece... sunt proiectate pentru sistemele de operare Windows, care rulează marea majoritate a computerelor din lume.

Acum FAT32 este înlocuit activ de sistemul NTFS mai avansat datorită fiabilității sale mai mari în siguranța și protecția datelor. in afara de asta ultimele versiuni Sistemul de operare Windows pur și simplu nu va permite să fie instalat dacă partiția hard disk va fi formatat în FAT32. Programul de instalare vă va cere să formatați partiția în NTFS.

Sistemul de fișiere NTFS acceptă discuri cu o capacitate de sute de teraocteți și o dimensiune de fișier unic de până la 16 teraocteți.

Sistemul de fișiere FAT32 acceptă discuri de până la 8 teraocteți și o singură dimensiune de fișier de până la 4 GB. Cel mai adesea, acest FS este utilizat pe unități flash și carduri de memorie. Unitățile externe sunt formatate în FAT32 din fabrică.

Cu toate acestea, limitarea dimensiunii fișierului de 4 GB este deja un mare dezavantaj astăzi, deoarece... Datorită distribuției de videoclipuri de înaltă calitate, dimensiunea fișierului filmului va depăși această limită și nu va fi posibilă înregistrarea pe suport.

Acțiune.

Sistemul de fișiere este o parte a sistemului de operare al cărei scop este organizarea munca eficienta cu datele stocate în memorie externași furnizați utilizatorului interfață ușor de utilizat atunci când lucrați cu astfel de date. Organizarea stocării informațiilor pe un disc magnetic nu este ușoară. Acest lucru necesită, de exemplu, cunoștințe bune dispozitiv de control de disc, caracteristici de lucru cu registrele sale. Interacțiunea directă cu discul este prerogativa unei componente a sistemului de intrare/ieșire al sistemului de operare numită driver de disc. Pentru a elibera utilizatorul de computer de complexitatea interacțiunii cu hardware-ul, a fost inventat un model clar, abstract al sistemului de fișiere. Operațiunile de scriere sau citire a fișierelor sunt conceptual mai simple decât operațiunile de nivel scăzut de dispozitiv.

Să facem o listă functii principale Sistemul de fișiere.

1. Identificarea dosarului. Asocierea unui nume de fișier cu spațiul de memorie extern alocat acestuia.

2. Distribuția memoriei externe între fișiere. Pentru a lucra cu un anumit fișier, utilizatorul nu trebuie să aibă informații despre locația acestui fișier pe un mediu de stocare extern. De exemplu, pentru a încărca un document în editor de pe un hard disk, nu trebuie să știm din care parte disc magnetic, pe ce cilindru și în ce sector se află acest document.

3. Asigurarea fiabilității și toleranței la erori. Costul informațiilor poate fi de multe ori mai mare decât costul unui computer.

4. Asigurarea protecției împotriva accesului neautorizat.

5. Furnizarea partajarea la fișiere, astfel încât utilizatorul să nu fie nevoit să facă eforturi deosebite pentru a asigura accesul sincronizat.

6. Asigurarea performantelor ridicate.

Un fișier se spune uneori a fi o colecție numită de informații conexe scrise în memoria secundară. Pentru majoritatea utilizatorilor, sistemul de fișiere este partea cea mai vizibilă a sistemului de operare. Acesta oferă un mecanism de stocare online și acces la date și programe pentru toți utilizatorii sistemului. Din punctul de vedere al utilizatorului, un fișier este o unitate de memorie externă, adică datele scrise pe disc trebuie să facă parte dintr-un fișier.

37. Cel mai simplu cuprins de volum și elementele sale

Sistemul de fișiere include CuprinsȘi zona de date - o colecție de blocuri de pe un disc, identificate prin numerele/adresele lor. Un exemplu de cel mai simplu (abstract) cuprins, cuprins al unui volum (disc, pachet de discuri), care are nume diferite în diferite sisteme de operare - VTOC - Volume Table of Content, FAT - File Allocation Table, FDT - Tabelul de definiție a fișierelor etc. este prezentat în Fig. 1.

Orez. 1. Cel mai simplu cuprins de volum

Este format din trei zone:

· zona de fișiere. Acesta este un tabel care are de obicei un număr limitat (în exemplu N=6) numărul de linii N(în MS-DOS, de exemplu, N=500, adică numărul de fișiere nu mai mult de 500). Numar de coloane M(în exemplu M= 5) este de obicei ales astfel încât 85 -95% din fișierele create de utilizator să nu conțină mai mult de M blocuri, care depinde atât de dimensiunea blocului și de tipul de utilizator, cât și de nivelul general de dezvoltare a informațiilor și software. Prima coloană a tabelului din fiecare rând (Înregistrare de titlu) conține date despre fișier, în acest exemplu – numele fișierului;

· zona de preaplin- un tabel suplimentar cu o structură similară, în care numerele de bloc sunt scrise în mod specific fișiere lungi(în exemplu - File_l). Organizarea tabelului de alocare sub forma unei zone de fișiere și a unei zone de overflow permite evident salvarea dimensiunii tabelului în ansamblu, fără a limita în același timp lungimea probabilă a fișierului;

· lista de blocuri gratuite- informatie necesara pentru plasarea fișierelor create sau extinse. Lista este creată în timpul inițializării și include toate blocurile, cu excepția celor deteriorate, și apoi este ajustată atunci când fișierele sunt create, șterse sau modificate;

· lista de blocuri proaste. Acesta este un tabel creat în timpul inițializării (partiționării) unui volum (disc), completat de programe de diagnosticare (un exemplu dintre care este NDD - Norton Disk Doctor, binecunoscut utilizatorilor) și previne distribuirea zonelor deteriorate pe un mediu magnetic către fișiere de date.

Să enumerăm caracteristicile situației înregistrate în Fig. 1. în cel mai simplu sistem de fișiere (artificial).

File_l ocupă 6 blocuri, acest număr este mai mare decât maximul, deci adresa blocului nr. 6 (23) este plasată în tabelul de overflow;

File_2 ocupă 2 blocuri, ceea ce este mai mic decât limita, astfel încât toate informațiile sunt concentrate în zona fișierului.

Există următoarele situații conflictuale:

· Fișier_3 nu conține un singur bloc (prin urmare, fișierul a fost șters, dar înregistrarea antetului a fost păstrată);

· Fișier_4 și Fișier_l se referă la blocul # 3. Aceasta este o eroare deoarece fiecare bloc trebuie să fie atribuit unui singur fișier;

· lista de blocuri libere conține numerele de bloc Nr. 12 (marcate ca proaste) și Nr. 13 (alocate sub Fișier_1).

38. Structura logică a partițiilor de disc folosind exemplul sistemelor de fișiere compatibile cu IBM și MS

Unitățile logice D și E

Numărul maxim de partiții primare este de 4. Partiția activă este locul unde se află încărcătorul de pornire a sistemului.

MBR- cod și date necesare pentru încărcarea ulterioară a sistemului de operare și situate în primele sectoare fizice (cel mai adesea chiar în primele) pe un hard disk sau alt dispozitiv de stocare a informațiilor.

Se apelează o intrare în secțiune extinsă SMBR (Înregistrare de pornire principală secundară)). Diferența cu această intrare este că nu are un bootloader, iar tabelul de partiții este format din două intrări: o partiție primară și o partiție extinsă.

39. Sistem de fișiere FAT. Structura volumului de grăsime

40. Sistem de fișiere NTFS. Structura volumului NTFS

41. Registrul sistemului de operare Windows

42. Sisteme de operare Familia Windows NT

43. Unele module arhitecturale ale Windows NT

44. Gestionarea hard disk-urilor în Windows NT

45. Sistemele de operare proiective, principiile lor, avantaje, dezavantaje

46. Sisteme de operare procedurale, principiile lor, avantaje, dezavantaje

47. Istoria dezvoltării și ideologia construirii sistemului de operare Unix

48. Structura sistemului de operare Unix

49. Interfețe cu utilizatorul Unix

50. Procese de expediere (sarcini) în Unix

51. Sistemul de operare Linux și principalele sale avantaje

52. Implementarea modului grafic în sistemul de operare Linux

53. Principii de bază ale lucrului în sistemul de operare Linux

54. Fișiere de configurare de bază Linux OS

55. Lucrul cu unități de disc în sistemul de operare Linux

56. Aplicații pentru sistemul de operare Linux

Una dintre componentele sistemului de operare este sistemul de fișiere - principala stocare a informațiilor despre sistem și utilizator. Toate sistemele de operare moderne funcționează cu unul sau mai multe sisteme de fișiere, de exemplu, FAT (File Allocation Table), NTFS (NT File System), HPFS (High Performance File System), NFS (Network File System), AFS (Andrew File System) , Sistem de fișiere Internet.

Sistemul de fișiere este o parte a sistemului de operare, al cărui scop este de a oferi utilizatorului o interfață convenabilă atunci când lucrează cu date stocate în memoria externă și de a oferi partajarea fișiere de către mai mulți utilizatori și procese.

Într-un sens larg, conceptul de „sistem de fișiere” include:

Colectarea tuturor fișierelor de pe disc;

Seturi de structuri de date utilizate pentru gestionarea fișierelor, cum ar fi directoare de fișiere, descriptori de fișiere, tabele de alocare a spațiului pe disc liber și folosit;

Complex de sistem software, implementând managementul fișierelor, în special: crearea, distrugerea, citirea, scrierea, denumirea, căutarea și alte operațiuni asupra fișierelor.

Sistemul de fișiere este de obicei utilizat atât la încărcarea sistemului de operare după pornirea computerului, cât și în timpul funcționării. Sistemul de fișiere îndeplinește următoarele funcții principale:

Definește moduri posibile organizarea fișierelor și a structurii fișierelor pe suport;

Implementează metode de accesare a conținutului fișierelor și oferă instrumente pentru lucrul cu fișierele și structura fișierelor. În acest caz, accesul la date poate fi organizat de sistemul de fișiere atât după nume, cât și după adresă (număr de sector, suprafață și traseu media);

Urme spatiu liber pe mass-media.

Când program de aplicare accesează fișierul, nu are idee cum se află informațiile fisier specific, precum și pe ce tip fizic de suport (CD, hard disk sau unitate de memorie flash) este înregistrat. Tot ce știe programul este numele fișierului, dimensiunea și atributele acestuia. Acesta primește aceste date de la driverul sistemului de fișiere. Este sistemul de fișiere care determină unde și cum va fi scris fișierul pe suport fizic (de exemplu, un hard disk).

Din punctul de vedere al sistemului de operare, întregul disc este un set de clustere (zone de memorie) cu dimensiunea de la 512 octeți sau mai mare. Driverele sistemului de fișiere organizează clustere în fișiere și directoare (care sunt de fapt fișiere care conțin o listă de fișiere din acel director). Acești drivere țin evidența clusterelor care sunt utilizate în prezent, care sunt gratuite și care sunt marcate ca defecte. Pentru a înțelege clar cum sunt stocate datele pe discuri și modul în care sistemul de operare oferă acces la acestea, este necesar să înțelegem, cel puțin în termeni generali, structura logică a discului.

3.1.5 Structura logică a discului

Pentru ca un computer să stocheze, să citească și să scrie informații grele Discul trebuie mai întâi să fie partiționat. Partițiile sunt create pe acesta folosind programe adecvate - aceasta se numește „partiționarea hard diskului”. Fără această partiționare, nu va fi posibilă instalarea sistemului de operare pe hard disk (deși Windows XP și 2000 pot fi instalate pe un disc nepartiționat, ei fac singuri această partiționare în timpul procesului de instalare).

HDD poate fi împărțit în mai multe secțiuni, fiecare dintre acestea fiind utilizată independent. Pentru ce e asta? Un disc poate conține mai multe sisteme de operare diferite situate pe partiții diferite. Structura internă a unei partiții alocate oricărui sistem de operare este complet determinată de acel sistem de operare.

În plus, există și alte motive pentru partiționarea unui disc, de exemplu:

Posibilitatea de a utiliza discuri cu o capacitate mai mare decât MS DOS
32 MB;

Dacă un disc este deteriorat, se pierde doar informațiile care se aflau pe acel disc;

Reorganizarea și descărcarea unui disc mic este mai ușoară și mai rapidă decât a unuia mare;

Fiecărui utilizator i se poate atribui propria unitate logică.

Operația de pregătire a unui disc pentru utilizare este numită formatare, sau initializare. Tot spațiul disponibil pe disc este împărțit în laturi, piese și sectoare, cu piese și laturi numerotate începând de la zero, iar sectoarele începând de la unu. Un set de piste situate la aceeași distanță de axa unui disc sau a unui pachet de discuri se numește cilindru. Astfel, adresa fizică a sectorului este determinată de următoarele coordonate: numărul pistei (cilindru - C), numărul laturii discului (capul - H), numărul sectorului - R, i.e. CHR.

Primul sector al hard disk-ului (C=0, H=0, R=1) conține înregistrarea de pornire principală – Master Boot Record. Această intrare nu ocupă întregul sector, ci doar partea inițială a acestuia. Master Boot Record este un program de încărcare de încărcare non-sistem.

La sfârşitul primei sector dur discul conține tabelul de partiții ale discului - Tabel de partiții. Acest tabel conține patru rânduri care descriu maximum patru partiții. Fiecare rând din tabel descrie o secțiune:

1) secțiune activă sau nu;

2) numărul sectorului corespunzător începutului de secțiune;

3) numărul sectorului corespunzător capătului de secțiune;

4) dimensiunea partiției pe sectoare;

5) codul sistemului de operare, adică Cărui sistem de operare aparține această partiție?

O partiție este numită activă dacă conține programul de boot al sistemului de operare. Primul octet din elementul de secțiune este indicatorul de activitate al secțiunii (0 – inactiv, 128 (80H) – activ). Este folosit pentru a determina dacă partiția este de sistem (pornibilă) și dacă sistemul de operare trebuie să fie încărcat de pe acesta la pornirea computerului. O singură secțiune poate fi activă. Programele mici numite manageri de boot pot fi localizate în primele sectoare ale discului. Ei întreabă în mod interactiv utilizatorul de pe ce partiție să pornească și ajustează indicatoarele de activitate ale partiției în consecință. Deoarece tabelul de partiții are patru rânduri, pe disc pot exista până la patru sisteme de operare diferite, prin urmare, discul poate conține mai multe partiții primare aparținând unor sisteme de operare diferite.

Un exemplu de structură logică a unui hard disk format din trei partiții, dintre care două aparțin DOS și una aparține UNIX, este prezentat în Figura 3.2a.

Fiecare secțiune activă are propria sa intrare de boot– un program care încarcă acest sistem de operare.

În practică, discul este cel mai adesea împărțit în două partiții. Dimensiunile partițiilor, indiferent dacă sunt declarate active sau nu, sunt stabilite de utilizator în timpul procesului antrenand din greu disc să funcționeze. Acest lucru se face folosind programe speciale. În DOS acest program se numește FDISK, în versiunile Windows-XX se numește Diskadministrator.

În DOS, partiția primară este Partiție primară, aceasta este secțiunea care conține încărcătorul sistemului de operare și sistemul de operare în sine. Astfel, partiția primară este partiția activă, folosită ca unitate logică numită C:.

sala de operatie sistem WINDOWS(și anume WINDOWS 2000) a schimbat terminologia: partiția activă se numește partiția de sistem, iar partiția de boot este discul logic care conține fișiere de sistem WINDOWS. Unitatea logică de pornire poate fi aceeași cu partiția de sistem, dar poate fi localizată pe o partiție diferită a aceluiași hard disk sau pe un alt hard disk.

Secțiunea avansată Partiție extinsă poate fi împărțit în mai multe unități logice cu nume de la D: la Z:.

Figura 3.2b prezintă structura logică a unui hard disk, care are doar două partiții și patru unități logice.

Sistemul de fișiere este o parte a sistemului de operare al cărei scop este de a oferi utilizatorului o interfață convenabilă cu date stocate pe disc și partajarea fișierelor între mai mulți utilizatori și procese. Sistemul de fișiere înseamnă:

· totalitatea tuturor fișierelor de pe disc;

· seturi de structuri de date pentru gestionarea fișierelor, cum ar fi directoare de fișiere, descriptori de fișiere, tabele de spațiu pe disc liber și utilizat;

· un set de instrumente software moderne care implementează managementul fișierelor, în special crearea, distrugerea, citirea, scrierea, denumirea, căutarea și alte operațiuni asupra fișierelor.

Fiecare fișier de pe disc este asociat cu unul și un singur inod de fișier, care este identificat prin numărul său secvenţial - indexul fișierului. Aceasta înseamnă că numărul de fișiere care pot fi create pe un sistem de fișiere este limitat de numărul de inoduri, care este fie specificat în mod explicit atunci când este creat sistemul de fișiere, fie calculat pe baza dimensiunii fizice a partiției discului.

Fişier- aceasta este o anumită cantitate de informații (program sau date) care are un nume și este stocată în memoria pe termen lung (externă).

Numele fișierului este format din două părți, separate printr-un punct: numele propriu-zis al fișierului și extensia care determină tipul acestuia (program, date etc.). Numele real al fișierului este dat de utilizator, iar tipul fișierului este de obicei setat automat de program atunci când este creat.

Acest lucru ia în considerare restricțiile sistemului de operare atât pentru caracterele utilizate, cât și pentru lungimea numelui. Astfel, în popularul sistem de fișiere FAT, lungimea numelor este limitată la binecunoscuta schemă 8.3 (8 caractere - numele în sine, 3 caractere - extensia numelui). Sistemele de fișiere moderne acceptă de obicei nume de fișiere simbolice lungi. De exemplu, Windows XP în sistemul său de fișiere NTFS (New Technology File System) afirmă că un nume de fișier poate conține până la 255 de caractere, fără a lua în considerare caracterul nul final.

Informațiile sunt înregistrate pe disc de-a lungul unor piste concentrice (piese), care sunt împărțite în sectoare. Numărul de piese și sectoare depinde de tipul și formatul discului. Sector stochează cantitatea minimă de informații care pot fi scrise pe disc sau citite. Capacitatea sectorului este constantă și se ridică la 512 octeți.

Sistemul de operare creează o listă de sectoare alocate fiecărui fișier. De obicei, spațiul pe disc este alocat fișierelor blocuri din mai multe sectoare numite clustere(vezi fig. 2). De obicei, aceasta este cea mai mică cantitate de spațiu pe disc care poate fi alocată pentru a stoca un fișier. Fișierului i se alocă întotdeauna un număr par de clustere

Pvc 1. Structura discului. (A) cale (B) sector geometric (C) sector cale (D) cluster

Când scrieți un fișier pe disc, sistemul de operare scrie numărul primului cluster alocat fișierului în directorul în care este creat fișierul. Apoi sistemul de operare scrie următorul număr de cluster în fișierul selectat etc. Sistemul de fișiere NTFS stochează informații de serviciu despre fișiere în tabelul principal de fișiere - Master File Table (MFT).

Informații de serviciu include: numele fișierului, octetul atributului, ora modificării, data modificării, numărul primului cluster de la care începe înregistrarea fișierului, dimensiunea, descriptorul de securitate: indică cine are ce drepturi la acest fișier sau folder. Un volum NTFS constă dintr-un MFT (Master File Table) care conține un director de fișiere și spațiu pentru stocarea fișierelor. MFT în sine este, de asemenea, un fișier, iar în prima intrare descrie fișierul MFT, totul în tabel fișiere NTFS primele 16 înregistrări sunt înregistrări de serviciu, iar începând cu cea de-a șaptesprezecea înregistrare există o descriere a altor fișiere din volum. Pentru o mai mare toleranță la erori, specificația oferă copii ale MFT și sectorului de boot.

Un director este, pe de o parte, un grup de fișiere combinate de utilizator pe baza anumitor considerații (de exemplu, fișiere care conțin programe de joc sau fișiere care alcătuiesc unul pachete software), iar pe de altă parte, este un fișier care conține informații de sistem despre grupul de fișiere care îl compun. Directorul conține o listă de fișiere incluse în el și se stabilește o corespondență între fișiere și caracteristicile (atributele) acestora. Din punct de vedere al sistemului de fișiere, un director (dosar) este un fișier special care conține informații despre alte fișiere (foldere). Lanțul de subfoldere care conțin un fișier se numește cale de acces la fișier.

Dacă sute sau mii de fișiere sunt stocate pe un disc, atunci pentru ușurința căutării, fișierele sunt organizate într-un sistem de fișiere ierarhic pe mai multe niveluri.

În Windows, în partea de sus a ierarhiei de foldere se află folderul Desktop. Acesta este folderul rădăcină. Următorul nivel este reprezentat de foldere: My Computer, Recycle Bin și Network Neighborhood (dacă computerul este conectat la o rețea locală).

Calea către fișier. Pentru a găsi un fișier într-o structură de fișiere ierarhică, trebuie să specificați calea către fișier. Calea către fișier include numele logic al discului, scris prin separatorul „\”, și secvența de nume ale directoarelor imbricate, ultimul dintre care conține pe cel dat. fișierul necesar. De exemplu, calea către fișierul „Optical phenomena” poate fi scrisă după cum urmează: C:\Abstracts\Physics\Optical phenomena.doc. Este apelată calea către fișier împreună cu numele fișierului Numele complet fişier.

Funcțiile sistemelor de operare includ dialogul cu utilizatorul. Modul de a conduce un dialog cu sistemul de operare este: manipulatorul mouse-ului, Touchpad, tastatura, etc. Comenzile pot fi introduse folosind meniul de comenzi, barele de instrumente etc.