Понятие файловой системы

Файловая система - это часть операционной системы, назначение которой состоит в том, чтобы обеспечить пользователю удобный интерфейс с данными, хранящимися на диске, и совместное использование файлов несколькими пользователями и процессами. Под файловой системой понимают:

· совокупность всех файлов на диске;

· наборы структур данных для управления файлами, такие, как каталоги файлов, дескрипторы файлов, таблицы свободного и занятого пространства на диске;

· комплекс современных программных средств, реализующих управление файлами, в частности, создание, уничтожение, чтение, запись, именование, поиск и другие операции над файлами.

Каждому файлу на диске соответствует один и только один индексный дескриптор файла, который идентифицируется своим порядковым номером — индексом файла. Это означает, что число файлов, которые могут быть созданы в файловой системе, ограничено числом индексных дескрипторов, которое либо явно задается при создании файловой системы, либо вычисляется исходя из физического объема дискового раздела.

Файл — это определенное количество информации (программа или данные), имеющее имя и хранящееся в долговременной (внешней) памяти.

Имя файла состоит из двух частей, разделенных точкой: собственно имя файла и расширение, определяющее его тип (программа, данные и т. д.). Собственно имя файлу дает пользователь, а тип файла обычно задается программой автоматически при его создании.

При этом учитываются ограничения ОС как на используемые символы, так и на длину имени. Так, в популярной файловой системе FAT длина имен ограничивается известной схемой 8.3 (8 символов - собственно имя, 3 символа - расширение имени). Современные файловые системы, как правило, поддерживают длинные символьные имена файлов. Например, Windows ХР в своей файловой системе NTFS (New Technology File System — файловая система новой технологии) устанавливает, что имя файла может содержать до 255 символов, не считая завершающего нулевого символа.

Информация записывается на диске по концентрическим дорожкам (трекам), которые делятся на секторы. Количество дорожек и секторов зависит от типа и формата диска. Сектор хранит минимальную порцию информации, которая может быть записана на диск или считана. Ёмкость сектора постоянна и составляет 512 байтов.

ОС создает список секторов, выделенных каждому файлу. Обычно дисковое пространство выделяется файлам блоками из несколько секторов, называемых кластерами (см. рис. 2). Как правило, это наименьшее место на диске, которое может быть выделено для хранения файла. Файлу всегда выделяется четное число кластеров

Pvc 1. Структура диска. (А) дорожка (В) геометрический сектор (С) сектор дорожки (D) кластер

При записи файла на диск ОС записывает номер первого кластера, выделенному файлу, в том каталоге, в котором этот файл создается. Затем ОС записывает номер следующего кластера выделенному файла и т.п. Файловая система NTFS хранит служебную информацию о файлах в главной файловой таблице — Master File Table (MFT).

Служебная информация включает в себя: имя файла, байт атрибута, время модификации, дату модификации, номер первого кластера, с которого начинается запись файла, размер, дескриптор защиты: указывает, кто и какие права имеет на данный файл или папку. Том NTFS состоит из MFT (Master File Table — главная таблица файлов), содержащей каталог файлов, и пространства для хранения файлов. Сама MFT тоже является файлом, и в первой записи описывает именно файл MFT, всего же в таблице файлов NTFS первые 16 записей являются служебными, а с семнадцатой записи и далее идет описание прочих файлов тома. Для большей отказоустойчивости спецификацией предусмотрены копии MFT и сектора начальной загрузки.

Каталог - это, с одной стороны, группа файлов, объединенных пользователем исходя из некоторых соображений (например, файлы, содержащие программы игр, или файлы, составляющие один программный пакет), а с другой стороны - это файл, содержащий системную информацию о группе файлов, его составляющих. В каталоге содержится список файлов, входящих в него, и устанавливается соответствие между файлами и их характеристиками (атрибутами). С точки зрения файловой системы каталог (папка) - это специальный файл, содержащий сведения о других файлах (папках). Цепочка вложенных папок, содержащая файл, называется путем доступа к файлу.

Если на диске хранятся сотни и тысячи файлов, то для удобства поиска файлы организуются в многоуровневую иерархическую файловую систему.

В Windows на вершине иерархии папок находится папка Рабочий стол. Это корневая папка. Следующий уровень представлен папками: Мой компьютер, Корзина и Сетевое окружение (если компьютер подключен к локальной сети).

Путь к файлу. Для того чтобы найти файл в иерархической файловой структуре необходимо указать путь к файлу. В путь к файлу входят записываемые через разделитель "\" логическое имя диска и последовательность имен вложенных друг в друга каталогов, в последнем из которых находится данный нужный файл. Например, путь к файлу "Оптические явления" можно записать так: C:\Рефераты\Физика\Оптические явления.doc. Путь к файлу вместе с именем файла называют полным именем файла.

В функции операционных систем входит осуществление диалога с пользователем. Способом ведения диалога с ОС являются: манипулятор мышь, сенсорная панель, клавиатура и др. Ввод команд может осуществляться с помощью меню команд, панелей инструментов и др.