Архитектура ЭВМ

ФАЙЛОВЫЕ СИСТЕМЫ

Европейское и японское письмо
Это - европейское линейное письмо: символы читаются по порядку справа налево, а строки идут сверху вниз. В традиционном же китайском и японском письме символы читаются сверху вниз, а столбцы идут слева направо.

БУСТРОФЕДОН
This example of boustrophedon text was
written specifically for the Wikipedia
article on this ox turning method of
Covering a wall with text in ancient
Greece and elsewhere

Что такое ФС?
Носитель информации
Данные
Файловая система
Файлы с точки зрения
ОС и прикладных
программ
Бумага
Набор символов
Правила чтения/письма
Текст

Система
каталогов
/boot/grub/file
C:\Program Files\XnView\file.aaa

Основные функции ФС
Именование и хранение файлов.
Организация интерфейса для работы приложений с файлами.
Шифрование
Разграничение доступа к файлам
Противостояние сбоям и ошибкам
Хранение параметров файла

Ограничения ФС
Максимальный размер файла
Максимальная длина собственного имени файла
Максимальная длина полного имени файла
Максимальный размер раздела
Состав имени файла (возможные символы)

Основные элементы ФС
Файловая таблица (хранит идентификаторы файлов и адреса блоков)
Область данных (хранит сами данные файлов)

Классификация ФС
Виртуальные ФС (создаются FUSE, Dokan...)
Сетевые ФС (NFS, SMB/CIFS...)
Физические ФС

Физические ФС
Для HDD
- DOS/Windows: FAT(12-32), NTFS, WinFS
- Linux: ext(_-4), XFS, JFS, ReiserFS, Btrfs
Для оптических дисков
- ISO9660 (Joliet, Rock Ridge, El Torito...)
- UDF
Для flash-памяти:
- JFFS (1 и 2), YAFFS (1 и 2), UBIFS, LogFS
- exFAT

File Allocation Table (FAT)
FAT12, FAT16, FAT32, exFAT, FullFAT
Структура:
загрузочный сектор
собственно FAT - таблица размещения файлов (обычно 2 экз.)
поле корневого каталога
область данных

NT File System (NTFS)
Основные отличия от FAT:
Журналирование
Разграничение доступа
Сжатие и шифрование
Закрытые спецификации

NTFS: структура
MFT-зона. 16 метафайлов:
сама Master File Table
загрузочный сектор
журнал
и т. д. ...
Область данных
Копия MFT (находится в середине диска)

Extended file system (ext)
Варианты: ext, ext2, ext3, ext4
ext → ext2 : разделение прав, атрибуты
ext2 → ext3 : журналирование
ext3 → ext4 : экстенты и др.…

Структура ext2/3
Суперблок
Описание группы блоков
Битовая карта блоков
Битовая карта индексных дескрипторов
Таблица индексных дескрипторов
Данные

Система адресации данных
в ФС ext2/3

XFS, JFS, ReiserFS
XFS: резервное копирование; удобна для больших файлов
JFS: высокая производительность, быстрый поиск
ReiserFS: удобна для множества мелких файлов

B-tree FS (Btrfs) (1/2)
Эффективная упаковка мелких файлов и индексированных каталогов;
Динамическое выделение инодов (нет максимального числа файлов);
Записываемые снимки (writeable snapshots) и снимки снимков;
Подтома (subvolumes);
Контрольные суммы данных и метаданных;
Сжатие данных;

B-tree FS (Btrfs) (2/2)
Журналирование чтения и записи всех данных и метаданных;
Встроенные алгоритмы для работы с RAID;
Проверка файловой системы в рабочем режиме и очень быстрая проверка в нерабочем режиме;
Эффективный добавочный бекап и зеркалирование файловой системы;
Дефрагментация смонтированной файловой системы

ФС для оптических дисков
ISO9660
Расширения:
Joliet – расширенные возможности именования
El Torito – загрузочные диски
Apple ISO9660 Extensions – добавлены метаданные HFS/HFS+
Rock Ridge – добавлены метаданные ФС POSIX-систем
UDF (Universal Disk Format)

ФС для flash-памяти
Проблема: малое число циклов перезаписи
Решения:
Специальные ФС: exFAT, JFFS2, YAFFS
Встроенные контроллеры, следящие за состоянием памяти