Файловая система. Основные определения и понятия. Причины создания файловых систем. Задачи файловых систем. Требования, предъявляемые к файловым системам

Файловая система (регламент, определяющий способ организации, хранения и именования данных на носителях информации.) – это часть операционной системы, включающая:

• совокупность всех файлов на различных носителях информации (магнитные диски, магнитные ленты, CD-ROM и т. п.);
• наборы структур данных, используемых для управления файлами (каталоги и дескрипторы файлов, таблицы распределения свободного и занятого пространства носителей информации);
• комплекс системных программных средств, реализующих различные операции над файлами (создание, чтение, запись, уничтожение, изменение свойств и др.).

Причины создания файловых систем

Файловая система играет роль промежуточного слоя, экранирующего все сложности физической организации долговременного хранилища данных, и создающего для программ более простую логическую модель этого хранилища, а также представляя им набор удобных в использовании команд для манипулирования файлами.

Задачи файловой системы

• соответствие требованиям управления данными и требованиям со стороны пользователей, включающим возможности хранения данных и выполнения операций с ними;
• гарантирование корректности данных, содержащихся в файле;
• оптимизация производительности, как с точки зрения системы (пропускная способность), так и с точки зрения пользователя (время отклика);
• поддержка ввода-вывода для различных типов устройств хранения информации;
• минимизация или полное исключение возможных потерь или повреждений данных;
• защита файлов от несанкционированного доступа;
• обеспечение поддержки совместного использования файлов несколькими пользователями (в том числе средства блокировки файла и его частей, исключение тупиков, согласование копий и т. п.);
• обеспечение стандартного набора подпрограмм интерфейса ввода-вывода.

Требования к файловой системе со стороны пользователя диалоговой системы общего назначения

• Создание, удаление, чтение и изменения файлов.
• Контролируемый доступ к файлам других пользователей.
• Управление доступом к своим файлам.
• Реструктурирование файлов в соответствии с решаемой задачей.
• Перемещение данных между файлами.
• Резервирование и восстановление файлов в случае повреждения.
• Доступ к файлам по символическим именам.

Задача

Выберите размер кластера для файловой системы FAT16, устанавливаемой в разделе, который разделен на секторы размером 512 байт и имеет общий объем 272 Мбайт. Оцените сколько в этом случае кластеров будет содержать область данных, а также какой размер необходимо отвести таблице FAT. Примите во внимание, что элемент каталога для жестких дисков имеет размер 32 байта, а корневой каталог занимает 32 сектора.

Кластер – объединение секторов. То есть он должен быть кратен 512 байтам. Следовательно, минимальный и самый оптимальный размер кластера – 512 байт. Но учитывай особенности ФС FAT16, максимальное количество кластеров (возможных адерсов) равно 64К, а требуется (при кластере 512 байт) 272Мб/512 = 17*32К, то есть больше. Итак, оптимальный размер кластера будет равен 8Кбайт. Следовательно количество N кластеров всего 272*2^20/2^13=272*2^7. Таблица будет занимать N*2 байт Вычисляем объем адресной информации А = N*2+Nф*32+32*512, где Нф – максимальное количество файлов. Оно же равно Nф= (272Mb – A) / 8Кбайт. Из системы уравнение находим оба неизвестных и получаем область данных = 272Mb - A