Логическая организация файловой системы

Понятие файла
Одна из основных задач ОС – предоставление удобного пользовательского интерфейса при работе с данными, хранящимися на носителях. Логическая модель в рамках ОС подменяет физическую модель размещения данных на носителях.
Файл – именованная область внешней памяти, в которую могут записываться и откуда могут считываться данные. Применение файлов позволяет решить следующие задачи:
долговременное хранение информации;
совместное использование информации.

Файловая система
Файловая система – часть ОС, включающая:
совокупность всех файлов на дисках;
наборы структур данных, используемых для управления (каталоги, дескрипторы файлов, таблицы распределения свободного и занятого пространства);
комплекс системных программных средств, реализующих операции над файлами (создание, удаление, чтение, запись, именование и поиск файлов).
В многопользовательских системах добавляются функции по обеспечению защиты данных от несанкционированного доступа.
Файловые системы поддерживают несколько функционально различных типов файлов:
обычные файлы;
каталоги;
ссылки;
именованные конвейеры;
файлы, отображаемые на память и т.д.

Иерархическая структура файловой системы
Пользователи обращаются к файлам по их символьным именам. Для удобства пользователя логическая структура хранения данных представляет иерархическую структуру.
Граф, описывающий структуру файловой системы может представлять собой дерево или сеть.
В Windows используется древовидная организация, в UNIX – сетевая.
Windows
i386
system32
at.exe

Имена файлов
Каждый файл имеет некоторое символьное имя. В иерархических системах выделяют три типа имен файлов:
простое (имя файла в пределах одного каталога);
полное (цепочка простых символьных имен всех каталогов, через которые проходит путь от корня до файла);
относительное (имя включает имена каталогов, через которые проходит маршрут от текущего каталога к искомому файлу).
В различных операционных системах есть свои ограничения на использование символов при присвоении имени, а также на длину относительного и полного имени файла.

Монтирование файловой системы
В общем случае вычислительная система может иметь несколько устройств внешней памяти. Для обеспечения доступа к данным, хранящимся на разных носителях используются два подхода.
На каждом устройстве размещается автономная файловая система, со своим деревом каталогов (например, в MS-DOS накопители нумеруются a:, c: и т.д.).
Монтирование файловой системы – операция объединения файловых систем в единую файловую систему (например, в операционных системах семейства UNIX).

Монтирование файловой системы

Монтирование файловой системы

Атрибуты файлов
Тип файла
Владелец файла
Создатель файла
Пароль для доступа к файлу
Информация о разрешенных операциях к файлу
Время создания, последнего доступа и модификации файла
Признак «только для чтения»
Признак «скрытый файл»
Признак «системный файл»
Признак «двоичный/ символьный файл»
Признак «временный файл»
Признак блокировки
Длина записи в файле
Др.
Атрибут – информация, описывающая некоторые свойства файла, например:

Логическая организация файла
В общем случае данные, хранящиеся в файле, имеют некоторую логическую структуру (формат хранения данных). Поддержание структуры данных в файле возлагается либо целиком на приложение, либо часть функций на файловую систему.
Неструктурированная модель файла широко используется в большинстве современных ОС.
Структурированный файл рассматривается ОС как упорядоченная совокупность логических записей. Развитием данного подхода являются системы управления базами данных (СУБД).

Логическая запись является наименьшим элементом данных, которым может оперировать программист при организации обмена с внешним устройством.
Файловая система может использовать два способа доступа к логическим записям:
последовательный доступ - читать или записывать логические записи последовательно ;
прямой доступ - позиционировать файл на запись с указанным номером.
Логическая организация файла