Класификация, структура, характеристики на файловите системи !!! Структура на файловата система

Оставете коментар 6,950

Структурата на файловата система зависи от операционната система. Един от първите компютри използва файловата система FAT (File Allocation Table), която се използва в операционната система MS DOS.

FAT е проектиран да работи с флопи дискове с размер под 1 MB͵ и първоначално не поддържа твърди дискове. Впоследствие FAT започна да поддържа файлове и дялове с размер до 2 GB.

FAT използва следните конвенции за именуване на файлове: името трябва да започва с буква или цифра и може да съдържа всеки ASCII знак, с изключение на интервали и "/ \:; | =, ^ *? Името не трябва да надвишава 8 знака, последвано от точка и незадължително разширение с дължина до 3 знака. имената на файловете не са чувствителни към малки и големи букви и не се запазват.

Файловата система FAT не може да контролира всеки сектор поотделно; следователно тя комбинира съседни сектори в клъстери. Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, общият брой единици за съхранение, които файловата система трябва да наблюдава, е намален. Размерът на клъстера FAT е степен на две и се определя от размера на тома, когато дискът е форматиран. Клъстерът представлява минималното пространство ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ, което файлът може да заема. Това води до загуба на част от дисковото пространство.

Операционните системи използват термините директория и папка като обекти за съхранение и достъп до файлове.

Access е процедура за установяване на връзка с паметта и намиращ се в нея файл за запис и четене на данни.

При достъп до файл е изключително важно да посочите точното местоположение на неговото местоположение. В този случай, ако файлът е достъпен от командния ред, записът изглежда така:

c: \ Papka1 \ papka2 \ uchebnik.doc

Такъв запис обикновено се нарича маршрут или път.

Името на логическото устройство, предхождащо името на файла в спецификацията, показва логическото устройство, на което да се търси файлът. На същия диск е организирана директория, в която се съхраняват пълните имена на файловете, както и техните характеристики: дата и час на създаване; размер (в байтове); специални атрибути. По аналогия с библиотечната система за организиране на директории, пълното име на файла, регистрирано в директорията, ще служи като шифър, чрез който операционната система намира местоположението на файла на диска.

Директория-директория на файлове, указваща местоположението на диска.

В операционната система WINDOWS концепцията за директория съответства на концепцията за папка.

Има две състояния на директорията - текущо (активно) и пасивно.

Текуща (активна) директория - директорията, в която потребителят работи в момента.

Пасивна директория - директория, с която в момента няма връзка .

Операционната система приема йерархична структура на директории Всеки диск винаги има една главна (основна) директория. Намира се на нулево ниво на йерархичната структура и се обозначава с "\" - обратна наклонена черта. Основната директория се създава при форматиране (инициализиране, разделяне) на диска, има ограничен размер. Основната директория може да включва други директории и файлове, които се създават от команди на операционната система и се премахват от съответните команди.

Родителска директория - директория с поддиректории .

Поддиректория - директория, която е част от друга директория .

Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, всяка директория, съдържаща директории от по-ниско ниво, може да бъде, от една страна, по отношение на тях родителска, а от друга страна, подчинена по отношение на директорията от най-високо ниво.

Структурата на директории може да съдържа директории, които не съдържат никакви файлове или поддиректории. За такива поддиректории се казва, че са празни. .

Правилата за именуване на поддиректории са същите като за именуване на файлове. За официалното им разграничаване от файловете, на поддиректориите обикновено се дават само имена, въпреки че може да се добави тип, като се използват същите правила като за файловете.

Файловата система FAT винаги запълва свободното дисково пространство последователно от началото до края. Когато създава нов файл или модифицира съществуващ, той търси първия свободен клъстер в таблицата за разпределение на файлове. Ако по време на работа някои файлове са изтрити, а други са променени по размер, получените празни клъстери ще бъдат разпръснати по диска. Ако клъстерите, съдържащи файловите данни, не са подредени в ред, файлът е фрагментиран. Силно фрагментираните файлове значително намаляват ефективността на работата. Операционните системи, които поддържат FAT, обикновено включват специални помощни програми за дефрагментиране на диска за подобряване на производителността на файловите операции.

Файловата система FAT има значително ограничение в поддръжката на големи количества дисково пространство, ограничението е 2 GB.

Новите поколения твърди дискове с големи количества дисково пространство изискват подобрена файлова система.

Операционната система Windows съдържа файловата система FAT32, която поддържа твърди дискове до два терабайта. FAT32 има разширени файлови атрибути, за да съхранява времето и датата на създаване, модификация и последен достъп до файл или директория. Системата позволява дълги имена на файлове и интервали в имената. Файловата система FAT32 се поддържа в Windows XP и Windows Vista.

Струва си да се каже, че за посочените операционни системи е разработена друга файлова система: NTFS (Нова технологична файлова система)

NTFS значително разшири възможността за контрол на достъпа до отделни файлове и директории, въведе голям брой атрибути, внедрена толерантност към грешки и динамична компресия на файлове. NTFS позволява имена на файлове до 255 знака

NTFS има способността да се самовъзстановява в случай на повреда на операционната система или хардуера, така че обемът на диска да остане достъпен и структурата на директориите да остане непокътната.

Всеки файл в NTFS том е представен от запис в специален файл - таблицата на главните файлове (MFT). NTFS запазва първите 16 записа на таблицата, с размер около 1 MB, за специална информация. Записите осигуряват архивиране на основната файлова таблица, възстановяване на файлове, контролират състоянието на клъстерите, дефинират файлови атрибути.

За да намали фрагментацията, NTFS винаги се опитва да съхранява файлове в последователни блокове. Той осигурява ефективно търсене на файлове в директория.

NTFS е проектирана като възстановима файлова система, използваща модел за обработка на транзакции. Всяка I/O операция, която променя файл в NTFS том, се третира като транзакция от системата и може да бъде изпълнена като неделим блок. Когато потребителят модифицира файла, услугата за регистрационни файлове записва цялата информация, необходима за повторение или отмяна на транзакция.

Интересна характеристика на файловата система е динамичното криптиране на файлове и директории, което повишава надеждността на съхранението на информация.

Въпроси за самоизследване.

1.Какво е файлова система?

2. Какво е "файл"?

3. Основните компоненти на файловата структура.

4. Какво е клъстер?

5. Назовете основните параметри, характеризиращи файла.

6.Как се формира името на файла?

7. Правила за именуване на файлове в системата FAT.

8. Защо е важно да дефрагментирате диск?

9. Какво е директория?

10. Обяснете понятията „маршрут“, „път“.

11. За какво се използва разширението в имената на файлове?

12. Основното предназначение на файловата система.

13.Какви файлови системи се поддържат от Windows XP, Windows Vista?

1. Логически свързана колекция от данни или програми, за които във външна памет е разпределена именувана област, е

Клъстер

2. Минималната единица дисково пространство, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ, може да бъде разпределена на файл

3. Пълното име на файла съдържа

Правилно име

Удължаване

4. Файлове с разширения .ZIP, ARJ, вижте

Системни

Графични

Архив

Временно

5. Файловата система FAT поддържа дисково пространство в размер

6. Шаблон на име на файл, който замества един знак

7. Шаблон за име на файл, който служи за замяна на всяка последователност от знаци

8. Директория на файловете, указваща местоположението им на диска

Каталог

Таблица за разпределение на файлове

Клъстер

Шофьор

9.Процедура за установяване на комуникация със съхранен файл

Дефрагментация

Четене

10. Файлове с разширения .COM, EXE се отнасят

Системни

Графични

Изпълним

Временно

РАЗДЕЛ 3. Софтуер за реализиране на информационни процеси

Тема 3.1. Класификация на софтуера

- Внедряване на файловата система. Обща структура на файловата система

Файловите системи се съхраняват на дискове. Повечето дискове са разделени на няколко дяла с независима файлова система на всеки дял. Сектор "0" на диска се нарича главен запис за зареждане (MBR) и се използва за зареждане на компютъра. В края на основното зареждане ... [прочетете повече]

[Прочетете още]

- Структура на файловата система на диска

Разглеждането на методите за работа с дисково пространство дава обща представа за набора от служебни данни, необходими за описване на файловата система. По този начин структурата на служебните данни на типична файлова система, например Unix, на един от дисковите дялове може да ...

[Прочетете още]

- Структура на файловата система

Внедряване на файлови системи В този раздел започваме да разглеждаме принципите и методите за внедряване на файлови системи, които са продължени във "Виртуални файлови системи (VFS). Реализации на файлови системи. Мрежова файлова система NFS". В този и следващия...

Балашовски институт (филиал) на Саратовския държавен университет. Н.В. Чернишевски

Курсовата работа е изпълнена от студент от 142 група А. П. Ефанов.

Балашов 2010г

Въведение

В момента средно няколко десетки хиляди файлове се записват на един диск. Как да подредим цялото това разнообразие, за да адресираме точно файла? Целта на файловата система е ефективно решение на този проблем.

Развитието на файловите системи на персоналните компютри се определя от два фактора - появата на нови стандарти за носители за съхранение и нарастването на изискванията за характеристиките на файловата система от страна на приложните програми (диференциране на нивата на достъп, поддръжка на дълги файлове). имена във формат UNICODE). Първоначално за файловите системи беше от първостепенно значение да се увеличи скоростта на достъп до данни и да се сведе до минимум количеството съхранявана служебна информация. Впоследствие, с навлизането на по-бързите твърди дискове и увеличаването на обема им, изискването за надеждност на съхранението на информация излезе на преден план, което доведе до необходимостта от излишно съхранение на данни.

Еволюцията на файловата система е пряко свързана с развитието на технологиите за релационни бази данни. Файловата система използва най-новите постижения, разработени за използване в СУБД: механизми за транзакции, защита на данните, самовъзстановяваща се система в резултат на повреда.

Развитието на файловите системи доведе до промяна в самата концепция за "файл" от оригиналната интерпретация като подредена последователност от логически записи към концепцията за файл като обект с набор от атрибути, характеризиращи го (включително име на файла , псевдоним, време за създаване и действителни данни), внедрени в NTFS ...

През своята 20-годишна история файловата система премина от проста система, която поема функциите за управление на файлове, до система, която е пълноценна СУБД с вграден механизъм за регистриране и възстановяване на данни.

За разлика от опитите за въвеждане на стандарт за протокол, който описва правилата за достъп до отдалечени файлови системи (CIFS, NFS), не трябва да се очаква появата на такъв стандарт, описващ файлови системи за твърди дискове. Това може да се обясни с факта, че файловата система на твърдите дискове все още е една от основните части на операционната система, която влияе върху нейната производителност. Следователно всеки производител на операционна система ще се стреми да използва собствената файлова система за своята операционна система.

По-нататъшното развитие на файловите системи ще следва пътя на подобряване на механизмите за съхранение на данни, оптимизиране на съхранението на мултимедийни данни, използване на нови технологии, използвани в бази данни (способност за пълнотекстово търсене, сортиране на файлове по различни атрибути).

Файловете се идентифицират по имена. Потребителите дават на файловете символни имена, като същевременно вземат предвид ограниченията на ОС както за използваните знаци, така и за дължината на името. Доскоро тези граници бяха много тесни. Така че в популярната файлова система FAT дължината на имената е ограничена от добре познатата схема 8.3 (8 знака за самото име, 3 знака за разширението на името), а в UNIX System V името не може да съдържа повече от 14 знака. Въпреки това, за потребителя е много по-удобно да работи с дълги имена, тъй като те ви позволяват да дадете на файл наистина мнемонично име, чрез което дори след достатъчно дълъг период от време ще бъде възможно да запомните какъв е файлът съдържа. Следователно съвременните файлови системи обикновено поддържат дълги символни имена на файлове. Например, Windows NT в новата си файлова система NTFS указва, че името на файла може да бъде до 255 знака, без да включва завършващия нулев знак.

Преминаването към дълги имена повдига проблем със съвместимостта с предварително създадени приложения, които използват кратки имена. За да могат приложенията да имат достъп до файлове в съответствие с предишните конвенции, файловата система трябва да може да предоставя еквивалентни кратки имена (псевдоними) на файлове с дълги имена. Така една от важните задачи е проблемът за генериране на съответните кратки имена.

Дългите имена се поддържат не само от нови файлови системи, но и от по-нови версии на добре познати файлови системи. Например Windows 95 използва файловата система VFAT, която е значително модифицирана версия на FAT. Сред много други подобрения, едно от основните предимства на VFAT е неговата поддръжка за дълги имена. В допълнение към проблема с генерирането на еквивалентни кратки имена, при внедряването на новата версия на FAT важна задача беше да се съхраняват дълги имена, при условие че по принцип методът на съхранение и структурата на данните на диска не трябваше да се променят.

Обикновено различните файлове могат да имат едно и също символно име. В този случай файлът е уникално идентифициран чрез така нареченото отличително име, което е поредица от символни имена на директории. На някои системи не може да се даде множество различни имена за един и същ файл, а на други не. В последния случай операционната система присвоява допълнително уникално име на файла, така че да може да се установи съответствие едно към едно между файла и неговото уникално име. Уникалното име е числов идентификатор и се използва от програмите на операционната система. Пример за такова уникално име на файл е номерът на UNIX inode.

Типове файлове. Има различни типове файлове: обикновени файлове, специални файлове, файлове от директории.

Редовните файлове от своя страна се подразделят на текстови и двоични файлове. Текстовите файлове са съставени от низове от знаци, представени в ASCII код. Това могат да бъдат документи, изходни кодове на програми и др. Текстовите файлове могат да се четат на екрана и да се отпечатват на принтер. Двоичните файлове не използват ASCII кодове; те често имат сложни вътрешни структури като програмен обектен код или архивен файл. Всички операционни системи трябва да могат да разпознават поне един тип файлове - техните собствени изпълними файлове.

Специалните файлове са файлове, свързани с I/O устройства, които позволяват на потребителя да извършва I/O операции, използвайки обичайните команди за запис във файл или за четене от файл. Тези команди първо се обработват от програмите на файловата система и след това, на някакъв етап от изпълнението на заявката, ОС се преобразува в команди за управление на съответното устройство. Специалните файлове, като I/O устройства, са разделени на блоково-ориентирани и байт-ориентирани.

Директорията е, от една страна, група файлове, комбинирани от потребителя по някаква причина (например файлове, съдържащи програми за игри или файлове, които съставляват един софтуерен пакет), а от друга страна, това е файл, съдържащ система информация за група файлове, нейните компоненти. Директорията съдържа списък на файловете, включени в нея, като се установява съответствие между файловете и техните характеристики (атрибути).

Различните файлови системи могат да използват различни характеристики като атрибути, например:

информация за разрешен достъп,

парола за достъп до файла,

собственик на файла,

създател на файлове,

флаг само за четене,

знак "скрит файл",

знак "системен файл",

знак "архив файл",

атрибут "двоичен / символ",

знакът "временен" (изтриване след края на процеса),

блокиращ знак,

дължина на записа,

указател към ключово поле в записа,

дължина на ключа,

времена на създаване, последен достъп и последна модификация,

текущия размер на файла,

максимален размер на файла.

Директориите могат директно да съдържат стойностите на файловите характеристики, както се прави във файловата система MS-DOS, или да се отнасят до таблици, съдържащи тези характеристики, както се прави в UNIX (Фигура 1). Директориите могат да образуват йерархична структура поради факта, че директория от по-ниско ниво може да бъде включена в директория от по-високо ниво (Фигура 2).

Йерархията на директориите може да бъде дърво или мрежа. Директориите образуват дърво, ако файлът може да принадлежи само към една директория, и мрежа - ако файлът може да принадлежи към няколко директории наведнъж. В MS-DOS директории

Рисуване. 1 Структура на директорията: а - структура на записа на директорията MS-DOS (32 байта);

b - структура на записа в директорията на UNIX OS

Фигура 2 Логическа организация на файловата система

а - едностепенно; b - йерархичен (дърво); в - йерархичен (мрежов)

образува дървовидна структура, а в UNIX "e - мрежа. Както всеки друг файл, директорията има символно име и се идентифицира уникално чрез съставно име, което съдържа верига от символни имена на всички директории, през които пътят от корена към дадена директория преминава.

Програмистът се занимава с логическата организация на файл, като го представя като логически записи, организирани по определен начин. Логическият запис е най-малкият елемент от данни, с който програмистът може да работи, когато комуникира с външно устройство. Дори ако физическият обмен с устройството се извършва в големи единици, операционната система предоставя на програмиста достъп до отделен логически запис. Фигура 3 показва няколко диаграми за организация на логически файлове. Записите могат да бъдат с фиксирана дължина или с променлива дължина.

Фигура 3 Начини за логично организиране на файлове

Записите могат да бъдат подредени последователно във файла (последователна организация) или в по-сложен ред, като се използват така наречените индексни таблици, позволяващи бърз достъп до единичен логически запис (индекс-последователен

организация).

Специално поле в записа, наречено ключ, може да се използва за идентифициране на запис. Във файловите системи UNIX и MS-DOS файлът има най-простата логическа структура - последователност от еднобайтови записи.

Физическата организация на файл описва правилата за местоположението на файл на външно устройство за съхранение, по-специално на диск. Файлът се състои от физически записи - блокове. Блокът е най-малката единица данни, която външно устройство обменя с RAM. Непрекъснатото разположение е най-простата версия на физическата организация (Фигура 2.34, а), при която файлът е снабден с поредица от дискови блокове, които образуват една непрекъсната секция от дисковата памет. За да посочите адреса на файла, в този случай е достатъчно да посочите само номера на първоначалния блок. Друго предимство на този метод е неговата простота. Но има и два значителни недостатъка. Първо, по време на създаването на файл, неговата дължина не е известна предварително, което означава, че не е известно колко памет трябва да бъде запазена за този файл, и второ, при това подреждане неизбежно възниква фрагментация и дисковото пространство не е се използва ефективно, тъй като отделни малки площи (поне 1 блок) може да не се използват.

Следващият начин за физическа организация е поставянето под формата на свързан списък от блокове дискова памет (Фигура 4, б). При този метод в началото на всеки блок има указател към следващия блок. В този случай адресът на файла може да бъде определен и с едно число - номера на първия блок. За разлика от предишния метод, всеки блок може да бъде свързан към файл, следователно няма фрагментация. Файлът може да се променя по време на своето съществуване, увеличавайки броя на блоковете. Недостатъкът е сложността на реализацията на достъп до произволно определено място във файла: за да се прочете по ред петия блок на файла, е необходимо последователно да се прочетат първите четири блока, проследявайки веригата от номера на блокове. Освен това при този метод количеството файлови данни, съдържащи се в един блок, не е равно на степен от две (една дума се изразходва за номера на следващия блок) и много програми четат данни в блокове, чийто размер е равен на степен на две.

Фигура 4 Физическа организация на файла

а - непрекъснато поставяне; b - свързан списък с блокове;

c - свързан списък с индекси; d - списък с номера на блокове

Популярна техника, използвана например във файловата система MS-DOS FAT, е използването на свързан списък с индекси. Всеки блок е свързан с някакъв елемент - индекс. Индексите се намират в отделна област на диска (в MS-DOS това е таблицата FAT). Ако някакъв блок е разпределен към някакъв файл, тогава индексът на този блок съдържа номера на следващия блок от този файл. При такава физическа организация се запазват всички предимства на предишния метод, но и двата отбелязани недостатъка се премахват: първо, за достъп до произволно място във файла е достатъчно да прочетете само индексния блок, да преброите необходимия брой файлове блокове по веригата и определят номера на необходимия блок, и второ, данните от файла заемат целия блок, което означава, че има обем, равен на степен две.

И накрая, помислете за определяне на физическото местоположение на файл, като просто посочите номерата на блоковете, които файлът заема. UNIX OS използва вариант на този метод, за да осигури фиксирана дължина на адреса, независимо от размера на файла. Има 13 полета, разпределени за съхраняване на адреса на файла. Ако размерът на файла е по-малък или равен на 10 блока, тогава номерата на тези блокове са директно изброени в първите десет полета на адреса. Ако размерът на файла е повече от 10 блока, тогава следващото 11-то поле съдържа адреса на блока, в който могат да бъдат разположени още 128 номера от следващите файлови блокове. Ако файлът е повече от 10 + 128 блока, тогава се използва 12-то поле, което съдържа номера на блока, съдържащ 128 номера на блока, които съдържат 128 номера на блока на този файл. И накрая, ако файлът е по-голям от 10 + 128 + 128 (128, тогава последното 13-то поле се използва за тройна индиректна адресация, което ви позволява да посочите адреса на файл с максимален размер 10+ 128 + 128 ( 128 + 128 (128 (128.

2.Общи концепции за файловата система

Функционирането на всяка файлова система може да бъде представено чрез модел на много нива (Фигура 5), в който всяко ниво предоставя определен интерфейс (набор от функции) на по-високото ниво, а самото от своя страна използва интерфейса (обработва набор от заявки) от по-ниско ниво за извършване на работата си.

Задачата на символното ниво е да определи своето уникално име от името на символния файл. Във файлови системи, в които всеки файл може да има само едно символно име (например MS-DOS), това ниво отсъства, тъй като символното име, присвоено на файла от потребителя, е едновременно уникално и може да се използва от операционната система .

Фигура 5 Общ модел на файловата система

В други файлови системи, където един и същ файл може да има множество символни имена, веригата от директории се преминава на това ниво, за да се определи уникално име на файл. Във файловата система UNIX, например, уникалното име е номерът на inode на файла (i-node).

На следващото, основно ниво, уникалното име на файла определя неговите характеристики: права за достъп, адрес, размер и други. Както вече споменахме, характеристиките на файловете могат да бъдат включени в каталога или съхранени в отделни таблици. Когато файл се отвори, неговите характеристики се преместват от диск в RAM, за да се намали средното време за достъп до файла. В някои файлови системи (например HPFS), когато се отвори файл, заедно с неговите характеристики, първите няколко блока от файла, съдържащ данни, се преместват в RAM.

Следващата стъпка в изпълнението на заявка към файл е проверка на правата за достъп до него. За да направите това, разрешенията на потребителя или процеса, който е издал заявката, се сравняват със списъка с разрешени типове достъп до този файл. Ако заявеният тип достъп е разрешен, тогава изпълнението на заявката продължава, ако не, тогава се издава съобщение за нарушаване на правата за достъп.

На логическо ниво се определят координатите на искания логически запис във файла, тоест се изисква да се определи на какво разстояние (в байтове) се намира необходимият логически запис от началото на файла. В същото време те се абстрахират от физическото местоположение на файла, той е представен като непрекъсната последователност от байтове. Алгоритъмът на това ниво зависи от логическата организация на файла. Например, ако файлът е организиран като последователност от логически записи с фиксирана дължина l, тогава n-тият логически запис има отместване от l ((n-1) байта. което директно определя адреса на логическия запис.

Фигура 6 Функции на физическия слой на файловата система

Първоначални данни:

V - размер на блока

N - номер на първия блок на файла

S - отместване на логическия запис във файла

Необходимо е да се дефинира на физическо ниво:

n - номер на блока, съдържащ необходимия логически запис

s - отместване на логическия запис в блока

n = N +, където е цялата част от числото S / V

s = R - дробна част от числото S / V

На физическо ниво файловата система определя номера на физическия блок, който съдържа необходимия логически запис и отместването на логическия запис във физическия блок. За решаването на този проблем се използват резултатите от работата на логическо ниво - изместване на логическия запис във файла, адресът на файла на външно устройство, както и информация за физическата организация на файла, в т.ч. размера на блока. Фигура 6 илюстрира работата на физическия слой за най-простата физическа организация на файл като непрекъсната последователност от блокове. Нека подчертаем, че проблемът с физическия слой се решава независимо от това как е бил логически организиран файлът.

След определяне на номера на физическия блок, файловата система се свързва с входно-изходната система, за да извърши операция за обмен с външно устройство. В отговор на тази заявка необходимият блок ще бъде прехвърлен в буфера на файловата система, в който се избира необходимият логически запис въз основа на отместването, получено по време на работа на физическия слой.

Разработчиците на нови операционни системи се стремят да предоставят на потребителя възможност за работа с множество файлови системи наведнъж. В новото разбиране файловата система се състои от много компоненти, включително файловите системи в традиционния смисъл.

Новата файлова система има слоеста структура (Фигура 7), на чието най-горно ниво е така нареченият превключвател на файлова система (в Windows 95, например, този превключвател се нарича инсталируем мениджър на файлова система, IFS). Той осигурява интерфейс между заявките на приложението и конкретната файлова система, до която приложението има достъп. Превключвателят на файлова система превежда заявките във формат, който е четим от следващия слой, слоя на файловата система.

Фигура 7 Архитектура на съвременната файлова система

Всеки компонент на ниво файлова система е направен под формата на драйвер за съответната файлова система и поддържа специфична организация на файловата система. Превключвателят е единственият модул, който има достъп до драйвера на файловата система. Приложението няма достъп до него директно. Драйвер на файловата система може да бъде написан като повторно влизащ код, който позволява на множество приложения да извършват файлови операции наведнъж. Всеки драйвер на файловата система, по време на собствената си инициализация, се регистрира с превключвателя, като му предава таблица с входни точки, които ще бъдат използвани при последващи повиквания към файловата система.

За да изпълняват своите функции, драйверите на файловата система се обръщат към I/O подсистемата, която формира следващия слой на файловата система на новата архитектура. I/O подсистемата е неразделна част от файловата система, която отговаря за зареждането, инициализирането и управлението на всички модули на по-ниските нива на файловата система. Обикновено тези модули са драйвери за портове, които се занимават директно с хардуера. В допълнение, I / O подсистемата предоставя някои услуги на драйверите на файловата система, което им позволява да правят заявки към определени устройства. I / O подсистемата трябва винаги да присъства в паметта и да организира съвместната работа на йерархията на драйверите на устройства. Тази йерархия може да включва драйвери на устройства от определен тип (драйвери за твърд диск или лентово устройство), драйвери, поддържани от доставчик (такива драйвери прихващат заявки за блокиране на устройства и могат частично да променят поведението на съществуващ драйвер на това устройство, например криптиране на данни ), драйвери за портове, които управляват специфични адаптери.

Големият брой слоеве в архитектурата на файловата система дава на авторите на драйвери на устройства голяма гъвкавост - драйверът може да получи контрол на всеки етап от изпълнението на заявка, от приложение, което извиква функция, която обработва файлове до точката, в която най-ниската - драйвер на устройство на ниво започва да разглежда регистрите на контролера ... Многостепенният механизъм на файловата система се реализира чрез вериги за извиквания.

По време на инициализацията драйвер на устройство може да се добави към веригата за повиквания на определено устройство, определяйки нивото на последващ достъп. I/O подсистемата поставя адреса на целевата функция във веригата за извикване на устройството, използвайки определено ниво, за да подреди правилно веригата. Докато заявката се изпълнява, I/O подсистемата последователно извиква всички функции, поставени преди това във веригата на повиквания.

Процедурата на водача, въведена във веригата на повикванията, може да реши да предаде заявката по-нататък - в модифицирана или непроменена форма - на следващото ниво, или, ако е възможно, процедурата може да удовлетвори заявката, без да я предава по-надолу по веригата.

3. Видове файлови системи

3.1 файлова система FAT

Повечето съществуващи днес файлови системи са изградени около таблица за разпределение на файлове (FAT), която съдържа записи от данни във всеки клъстер на диска. Съществуват няколко типа файлови системи FAT - FAT 12, FAT 16 и FAT 32. Те се различават по броя на цифрите, използвани в таблицата за разпределение на файлове. С други думи, FAT 32 използва 32-битово число за съхраняване на пистата от данни във всеки клъстер, FAT 16 използва 16-битово число и т.н. Понастоящем съществуват следните типове файлови системи FAT:

FAT 12, използван на дялове с максимален капацитет 16 MB (например флопи диск);

FAT 16, използван на дялове, вариращи от 16 MB до 2 GB;

FAT 32, използван (по избор) на дялове от 512 MB до 2 TB.

Файловите системи FAT 12 и FAT 16 първоначално се използват в DOS и Windows и се поддържат от почти всички известни днес операционни системи. Повечето персонални компютри се доставят с твърди дискове с инсталирана една от файловите системи FAT.

Файловата система FAT 32 се поддържа от Windows 95 и по-нови версии и Windows 2000.

За да предостави на потребителските приложения достъп до файлове, независимо от типа на използвания диск, операционната система предоставя няколко структури. Тези структури се поддържат от Windows системи и са представени по-долу в дисков ред:

зареждащи сектори на главния и допълнителните дялове;

сектор за стартиране на логически диск;

таблици за разпределение на файлове (FAT);

основна директория;

област с данни;

цилиндър за извършване на диагностични операции за четене/запис.

Информацията за всеки дял се съхранява в сектора за зареждане на дяла (или логическия диск) в началото на всеки дял. Също така има таблица със списък на главните дялове, поставена в сектора за зареждане на главния дял.

Секторът за зареждане на главния дял (или Master Boot Record (MBR)) е първият сектор на твърдия диск (цилиндър 0, глава 0, сектор 1) и се състои от два елемента.

Основна таблица на разделите. Съдържа списък с дялове на диска и местоположението на секторите за зареждане на съответните логически дискове. Тази таблица е много малка и може да съдържа максимум четири записа. По този начин, за да получите повече дялове в операционната система (например DOS), можете да създадете един допълнителен дял и да поставите няколко логически устройства в него.

Основен код за зареждане. Малка програма, която се изпълнява от BIOS. Основната функция на този код е да прехвърли контрола към дял, който е обозначен като активен (или стартиращ).

Секторът за зареждане е първият сектор на всяко DOS логическо устройство. Например, на флопи диск или на Zip диск, това е първият физически сектор, тъй като флопи дискът не може да бъде разделен и има само един логически диск. На твърдия диск секторът (ите) за зареждане се намира в началото на всеки неопционален дял или в началото на която и да е област на диска, която е разпозната като логическо устройство на DOS.

Тези сектори приличат малко на секторите за зареждане на дяловете, тъй като съдържат таблици със специална информация за логическия диск.

Блок с параметър на диска, който съдържа специфична информация като размер на дяла, брой използвани дискови сектори, размер на клъстера и етикет на тома.

Кодът за зареждане е програмата, която стартира процеса на зареждане на операционната система. За DOS и Windows 9x / Me това е файлът Io.sys.

Секторът за стартиране на флопи диска се зарежда от ROM BIOS и когато системата се зареди от твърдия диск, MBR прехвърля управлението към сектора за зареждане на активния дял. И в двата случая секторът за зареждане на логическия диск получава контрол. Той прави някои проверки и след това се опитва да прочете първия системен файл от диск (на DOS / Windows това е файлът Io.sys). Секторът за зареждане не се вижда, защото е извън зоната за съхранение на файлове на логическия диск.

Директорията е база данни, съдържаща информация за файлове, записани на диск. Всеки запис в него е с дължина 32 байта и не трябва да има разделители между записите. Директорията съхранява почти цялата информация за файла, който има операционната система.

Име на файла и разширение - осем знака на името и три знака на разширението; периодът между името на файла и разширението се подразбира, но не е включен в този запис.

Байт на файлов атрибут, който съдържа флаг, който представлява стандартните файлови атрибути.

Часът и датата на създаване или промяна на файла.

Информация за местоположението на файла, т.е. местоположението на останалите клъстери се съдържа в FAT.

Всички директории имат една и съща структура. Записите в тази база данни съхраняват важна информация за файловете, която е свързана с информацията, съхранявана в FAT, чрез едно от полетата за запис - номера на първия клъстер на диска, зает от файла. Ако всички файлове на диска не надвишават размера на един клъстер, изобщо няма да има нужда от FAT. FAT съдържа информация за файла, който не е в директорията - номерата на клъстерите, в които се намира целият файл.

Таблицата за разпределение на файлове (FAT) съдържа номерата на клъстерите, където се намират файловете на диска. Всеки клъстер в FAT съответства на едно число. Сектори, които не съдържат потребителски данни (файлове), не се отразяват в FAT. Тези сектори включват сектори за зареждане, таблици за разпределение на файлове и основни сектори.

Във файловата система FAT дисковото пространство не е разделено на сектори, а на групи от сектори, наречени клъстери (клетки за разпределение). Клъстерът съдържа един или повече сектори. Размерът на клъстера се определя, когато дискът е разделен с помощта на програмата Fdisk и зависи от размера на създавания дял. Най-малкият размер на диска, който може да заеме ненулев файл, е един клъстер. Всеки файл използва цял брой клъстери. Например, ако файлът е с един байт по-голям от размера на клъстера, тогава ще бъдат разпределени два клъстера, за да го поместят на диска.

FAT е електронна таблица, която управлява разпределението на дисково пространство. Всяка клетка в тази таблица е свързана с конкретен клъстер на диск. Числото, което се съдържа в тази клетка, показва дали този клъстер се използва за някакъв файл и, ако се използва, къде е следващият клъстер от този файл.

Областта с данни на диска е областта, следваща сектора за зареждане, таблиците за разпределение на файлове и главната директория на всеки логически диск. Тази област се контролира от FAT и главната директория и е разделена на клетки за разположение, наречени клъстери. Именно в тези клъстери се намират файловете, записани на диска.

3.2 Грешки в файловата система FAT

Грешките във файловата система се появяват повече поради софтуерни, а не хардуерни повреди (например неправилно изключване на Windows).

Загубени клъстери. Това е най-често срещаната грешка във файловата система, при която клъстерите в FAT са маркирани като използвани, но всъщност не са. Тези осиротели клъстери са причинени от необичайно изключване на приложението или срив на системата. Програмите за ремонт на дискове могат да открият тези клъстери и да ги поправят.

Програмите за възстановяване на диска сканират диска и създават копие на FAT в RAM. След това това копие се сравнява с "истинската" FAT и по този начин се идентифицират загубените клъстери. не е собственост на нито един от съществуващите файлове. Почти всички програми за възстановяване могат да запишат информация от изгубени клъстери във файл и след това да ги нулират.

Например програмата Chkdsk създава файлове с имена FILE0001.CHK, FILE0002.CHK и т.н. от вериги от изгубени клъстери.

Припокриващи се файлове. Тези файлове се появяват, когато два записа в директорията неправилно сочат към един и същ клъстер. В резултат на това клъстерът "съдържа" данни от няколко файла, което, разбира се, е неприемливо.

Най-често един от припокриващите се файлове е повреден. Програмите за възстановяване на данни обикновено решават проблема с припокриването на файлове, както следва: файловете се копират с нови имена в свободното дисково пространство, а зоната на припокриване на двата файла (и другите им части) се изтрива. Имайте предвид, че и двата файла са изтрити, т.е. елиминирането на тази грешка не създава нови проблеми: например вход в директория сочи към файл, който не съществува. Като разгледате двата възстановени файла, можете да определите кой от тях е повреден.

Невалиден файл или директория. Понякога информацията в запис в директория за

файл или поддиректория не е вярно: записът съдържа

клъстер с грешна дата или грешен формат. Почти всички програми за възстановяване на диск също решават този проблем.

Командите Chkdsk, Recover и Scandisk са "реанимационният екип" на DOS, посветен на възстановяването на повредени дискови данни. Тези команди имат много прост и не особено удобен за потребителя интерфейс, тяхното използване често оказва значително влияние върху системата, но понякога само те могат да помогнат.

3.3 NTFS файлова система

В сравнение с FAT или FAT32, NTFS предоставя на потребителя комбинация от предимства: ефективност, надеждност и съвместимост. Файловата система NTFS се използва в операционната система Windows NT / 2000 / XP.

Както всяка друга система, NTFS разделя цялото полезно пространство на клъстери - блокове данни, които се използват наведнъж. NTFS поддържа почти всеки размер на клъстера - от 512 байта до 64 KB, клъстер от 4 KB се счита за определен стандарт

При инсталиране на NTFS дискът е разделен на две неравни части: първата е запазена за MFT (Master File Table), наречена MFT - зона и заема около 12% от общия размер на диска, втората част е заета от вашия собствен данни. Има и трета зона, но повече за нея по-късно. MFT се намира в началото на диска, всеки запис в MFT съответства на файл и заема около 1 Kb. В основата си това е директория с всички файлове на диска. Трябва да се отбележи, че всеки елемент от данни в NTFS се третира като файл, дори MFT.

MFT зоната винаги се поддържа празна - това се прави, за да не се фрагментира най-важният сервизен файл (MFT), докато нараства. Останалите 88% от устройството са конвенционално съхранение на файлове.

Свободното дисково пространство обаче включва цялото физически свободно пространство - празни части от MFT зоната също са включени там. Механизмът за използване на MFT зоната е следният: когато файловете вече не могат да се записват в обичайното пространство, MFT зоната просто се намалява (в текущите версии на операционните системи точно два пъти), като по този начин се освобождава място за запис на файлове. Ако се освободи място в нормалната MFT зона, зоната може да се разшири отново.

Първите 16 файла (метафайла) в зоната MFT са специална каста. Те съдържат служебна информация, имат фиксирана позиция и са недостъпни дори за операционната система. Между другото, първият от тези 16 е самият файл MFT. Има копие на първите три записа.

Третата зона от своя страна разделя диска наполовина. Това се прави за надеждност, в случай на загуба на информация във файла MFT, винаги можете да възстановите информацията, а там вече е въпрос на технология, както се казва. Всички останали файлове в зоната MFT могат да бъдат разположени произволно. Трябва да се отбележи, че теоретично в зоната на MFT няма нищо освен служебните файлове. Но има моменти, когато не остава място на частта от диска, която е запазена за потребителя, и тогава зоната на MFT намалява. Съответно във втората половина на диска има място за запис на данни. Когато в тази зона се освободи достатъчно свободно пространство, MFT зоната се разширява отново. И тук се появява проблемът. Редовните файлове влизат в зоната на MFT и тя започва да се фрагментира. Но обратно към метафайловете. Всеки от тях отговаря за определена област на работа. Те започват с името $. Нека дадем пример за някои от тях:

$ MFT не е нищо повече от самия MFT

$ MFTmirr - същото копие, което е в средата на диска

$ LogFile е лог файлът

$ Boot - както подсказва името, Негово Величество е секторът за зареждане

$ Bitmap - карта на свободното пространство на дяла

Информацията за метафайловете е във файла MFT. Такава система е изобретена за повишаване на надеждността на NTFS и се оправдава. NTFS практически няма ограничение за размера на диска (поне с настоящите технологии за твърди дискове). Размерът на клъстера може да варира от 512 b до 64 Kb, въпреки че обичайният му размер е 4 Kb.

NTFS директория. Това е метафайл със символ $. Той е разделен на части, всяка от които съдържа името на файла, неговите атрибути и връзка към MFT файла. И вече има цялата останала информация. Директорията е двоично дърво, т.е. в директорията информацията за данните на диска е подредена по такъв начин, че при търсене на файл директорията е разделена на две части и отговорът е в коя част е желаната. След това същата операция се повтаря в избраната половина. И така, докато се намери необходимия файл.

Файлове. Като такива те не съществуват, има така наречените потоци. Тоест всяка единица информация представлява няколко потока. Един поток са самите данни, той е основният. Други потоци са файлови атрибути. Всеки друг файл може да бъде прикачен към всеки файл. Просто казано, можете да прикачите напълно нов поток към потоци от едни данни и да запишете нови данни там. Ето само информация за размера на файла се взема от обема на основния поток. Празни или малки файлове на диска се появяват само в метафайлове. Това се прави с цел спестяване на дисково пространство. Като цяло трябва да се отбележи, че концепцията за файл е много по-дълбока и по-широка и е доста трудно да се опишат всички свойства. Имайте предвид, че максималната дължина на името на файла може да бъде до 255 знака.

В допълнение, NTFS файловете имат компресиран атрибут. Всеки файл или дори директория може да бъде компресиран. Самата операция на компресиране е незабележима, тъй като скоростта й е доста висока. Към хепа се използва така наречената виртуална компресия, тоест една част от файла може да бъде компресирана, а другата не. Компресирането се извършва на блокове. Всеки блок е равен на 16 клъстера.

NTFS използва криптиране на данни. По този начин, ако по някаква причина трябва да преинсталирате системата отново, няма да можете да прочетете криптираните файлове без подходящо оторизиране.

Дневникиране. NTFS е устойчива на грешки система, която може да се върне в правилното състояние в случай на почти всяка реална повреда. Всяка съвременна файлова система се основава на такава концепция като транзакция - действие, извършено изцяло и правилно или изобщо не се извършва. NTFS просто няма междинни (грешни или неправилни) състояния - квантът на промяна на данните не може да бъде разделен на преди и след повреда, причинявайки унищожение и объркване - той е или перфектен, или отменен.

Пример: данните се записват на диск. Изведнъж се оказва, че не можем да пишем до мястото, където току-що решихме да напишем следващата част от данни – физическо увреждане на повърхността. Поведението на NTFS в този случай е съвсем логично: цялата транзакция на запис се връща назад - системата осъзнава, че записът не е извършен. Местоположението е маркирано като лошо и данните се записват на друго място - започва нова транзакция.

По този начин регистрирането е средство за значително намаляване на броя на грешките и системните сривове. Малко вероятно е обикновен потребител на NTFS някога да забележи системна грешка или да бъде принуден да стартира chkdsk - опитът показва, че NTFS се възстановява до напълно правилно състояние дори в случай на повреди в моменти, много натоварени с дискова активност. Можете дори да оптимизирате диска и да натиснете нулиране в разгара на този процес - вероятността от загуба на данни, дори в този случай, ще бъде много малка. Важно е да разберете обаче, че възстановяването с NTFS гарантира коректността на файловата система, а не на вашите данни. Ако сте писали на диск и сте получили срив, данните ви може да не бъдат записани.

3.4 Сравнителни характеристики на FAT 32 и NTFS. Предимства и недостатъци

Предимства на NTFS:

1. Бърза скорост на достъп до малки файлове;

2. Размерът на дисковото пространство днес е практически неограничен;

3. Файловата фрагментация не засяга самата файлова система;

4. Висока надеждност на съхранението на данни и самата файлова структура;

5. Висока производителност при работа с големи файлове;

Недостатъци на NTFS:

1. По-високи изисквания за количество RAM в сравнение с FAT 32;

2. Работата със средни каталози е трудна поради тяхната фрагментация;

3. По-ниска скорост на работа в сравнение с FAT 32;

Предимства на FAT 32:

1. Висока скорост на работа;

2. Ниско изискване за количество RAM;

3. Ефективна работа с файлове със среден и малък размер;

4. По-малко износване на диска поради по-малко движения на главите за четене/запис.

Недостатъци на FAT 32:

1. Ниска защита срещу системни повреди;

2. Неефективна работа с големи файлове;

3. Ограничение на максималния обем на раздел и файл;

4. Намаляване на производителността при фрагментиране;

5. Намалена производителност при работа с директории, съдържащи голям брой файлове.

3.5 Linux файлови системи

Модерната, мощна и безплатна операционна система Linux предоставя широка територия за разработване на съвременни системи и персонализиран софтуер. Някои от по-интересните разработки в последните Linux ядра са нови, високопроизводителни технологии за управление на съхранението, поставянето и актуализирането на данни на диска.

3.5.1 EXT 2 (Втората разширена файлова система)

Ext2 е файловата система на Linux по подразбиране. В резултат на неговото създаване, дялът на дисковото устройство ще се състои от много области - групи от блокове, които от своя страна са разделени на по-малки области.

Inode е указател към файл, който съдържа информация, свързана с файла: собственик, права за достъп, дата на последната модификация. Всеки файл има един inode. Броят на inodes е постоянен и се задава по време на създаването на файлова система (по подразбиране един дескриптор за всеки 4096 байта).

Superblock - суперблокът съхранява информация за цялата файлова система. Във всяка група блокове има суперблок, той е просто резервно копие на суперблока от първата блокова група.

Групов дескриптор - тук се съхранява информация за всяка група блокове. Той също така съдържа указатели към таблицата с inode.

Блокова растерна карта – масив от битове, показващи използваните блокове.

Таблица на Inode - Таблица на действително разпределените блокове inode за дадена група.

Блоковете данни са блокове, които директно съдържат данни.

Фигура 8 показва диаграма на файловата система на Linux ..

Фигура 8 Файлова система Ext2

Файловата система ext3 е по същество подобрена версия на файловата система ext2. Тези подобрения осигуряват следните предимства:

1) Наличност

В случай на неочаквано прекъсване на захранването или срив на системата (наречено неправилно изключване на системата), всяка монтирана файлова система ext2 трябва да бъде проверена за последователност с помощта на програмата e2fsck. Това е отнемащ време процес и може значително да забави зареждането на системата, особено на големи дискове с много файлове. И докато проверката приключи, данните на дисковете ще бъдат недостъпни.

Журналирането, извършвано от файловата система ext3, означава, че такава проверка на файловата система след неправилно изключване на системата вече не е необходима. Проверките на целостта в ext3 се извършват само в много редки случаи, когато хардуерът се повреди, като например повреда на твърдия диск. Времето, необходимо за възстановяване на файлова система ext3 след неправилно изключване, е независимо от размера на файловата система или броя на файловете, зависи от размера на дневника, използван за поддържане на последователност. Отнема около секунда, за да се възстанови при стандартния размер на журнала, в зависимост от скоростта на компютъра.

2) Цялост на данните

Файловата система ext3 надеждно гарантира целостта на данните в случай на неправилно изключване на системата. Файловата система ext3 ви позволява да изберете вида и нивото на защита за вашите данни. По подразбиране томовете ext3 осигуряват високо ниво на последователност на данните въз основа на състоянието на файловата система.

3) Скорост

Въпреки че някои данни се записват многократно, в повечето случаи ext3 е по-бърз от ext2, тъй като журналирането на ext3 оптимизира движението на главата на твърдия диск. Можете да оптимизирате скоростта, като изберете от три режима на регистриране, но имайте предвид, че това се отразява на нивото на интегритет на данните.

4.Програми за работа с твърди дискове и файлови системи

4.1 Acronis Disk Director Suite 10

Acronis Disk Director Suite 10 предоставя възможности като управление на твърди дискове, разделянето им на дялове без загуба на данни, прехвърляне на операционна система от диск на диск и много други. Това е професионален софтуер за твърд диск за домашна употреба.

За да използвате напълно Acronis Disk Director Suite, трябва да имате на разположение:

Операционна система Microsoft Windows 98 SE / Me / NT4.0 / Workstation SP 6/2000 Professional SP 4 / XP SP 2;

Процесор с тактова честота от 300 MHz или по-висока;

256 MB RAM;

100 MB свободно пространство на твърдия диск;

CD/DVD записващо устройство.

Инсталирането на програмата не създава проблеми. Всичко е интуитивно.

Интерфейсът на програмата е изключително прост и ясен

Професионалният подход към работата е организиран, като се вземат предвид уменията на обикновените потребители. Acronis Disk Director Suite 10 включва актуализирани помощни програми, които преди са били достъпни само отделно. Partition Expert ще ви помогне да копирате, разделяте, премествате дялове на твърдия диск, без да губите данни. Тази функция е една от най-популярните и полезни. Можете да прехвърлите операционната си система с всички файлове на нов твърд диск, ако старият се повреди. Това елиминира необходимостта от преинсталиране на операционната система с всички програми. Или можете просто да разделите твърдия диск на дялове (локални дискове) за по-лесно използване. Разрязването на диска на множество дялове без загуба на данни е нещо просто. За да направите това, трябва да направите само няколко движения на мишката: стартирайте програмата, щракнете с десния бутон върху твърдия диск, изберете "Преоразмеряване" и, премествайки визуалните граници на секцията, задайте размера, който харесвате. И това е всичко. Да, още нещо: за да завършите всяка операция поотделно или всички наведнъж, щракнете върху „Флаг за край“ (Фигура 9).

Фигура 9: Преоразмеряване на дял

Disk Editor извършва специализирани операции за работа с твърд диск: от проверка до коригиране на грешки. Можете да стартирате автоматична проверка на вашия твърд диск за грешки, ако използвате тази програма за първи път, или дори да използвате шестнадесетичен редактор. За да извършите проверка, просто изберете твърд диск или дял, като щракнете с десния бутон върху него и изберете "Проверка". Помощната програма ще почисти вашия твърд диск. Recovery Expert е професионален инструмент за възстановяване и възстановяване на загубени или изтрити дялове. Може да се случи, че дял на твърдия диск е случайно изтрит или това се случи в резултат на софтуерна грешка. Тази помощна програма може да се възстанови с данни с висока точност, които са били изтрити дори преди няколко месеца. За да извикате тази помощна програма, щракнете върху раздела "Съветник" и изберете "Възстановяване на дял".

Програмата поддържа дневник на събитията, винаги можете да видите какво се е случило с твърдия диск, какви действия е предприела самата програма. Това ще бъде полезно, ако сме забравили как правилно да извършим едно или друго действие на твърд диск или да разберем последователността от стъпки за извършване на операция. Програмата има записани всички ходове (Фигура 10)!

Фигура 10: Регистър на събитията на приложението

И друга полезна функция на програмата е създаването на стартиращ диск. Ако изведнъж Windows „поръча да живее дълго време“ и не успяхме да направим копие на нашите файлове, не мислете, че ценната информация е загубена завинаги. Нека използваме стартиращ диск: той може да работи с твърд диск, без да зарежда операционната система. Ще можем да работим пълноценно със съдържанието на твърдия диск, да прехвърляме файлове, да тестваме за грешки и да се опитаме да отстраним проблема със зареждането на операционната система. Функциите и външният вид на програмата в този случай няма да се различават от използваните в Windows. Едно малко "но": трябва да направите стартиращ диск предварително, за предпочитане веднага след инсталирането на програмата (Фигура 11).

Фигура 11 Създайте стартиращ диск

Създаването на стартиращ диск отнема няколко минути и не изисква никакви умения. Това изисква празен CD-R диск. Изберете "Създаване на стартиращи дискове" в раздела "Услуга". Просто трябва да щракнете върху "Напред" навсякъде и да изчакате дискът да запише. Това е всичко. Acronis Disk Director Suite 10 вече ще присъства на компактдиска.

4.2. Power Quest Partition Magic 8.0

Power Quest Partition Magic 8.0 работи с всички версии на Windows, иска да види поне 32 MB RAM и процесор не по-нисък от Pentium-150. Partition Magic 8.0 разбира FAT16, FAT32, NTFS, Linux Ext2 / 3 файлови системи и също така знае какво е дял за Linux Swap Linux swap файл.

Нека да видим какво ни обещават разработчиците по отношение на уменията на новата версия на програмата:

Създавайте и изтривайте дялове на вашия твърд диск, както и преоразмерявайте тези дялове, без да губите данни. Както можете да видите, FDISK си почива.

Обединяване на дялове без загуба на данни (например, можете да обедините първичен дял и логически диск в едно цяло).

Преобразувайте файловите системи FAT32 в FAT16 и NTFS и NTFS във FAT32.

Преоразмеряване на клъстера, за да се намали губеното дисково пространство.

След промяна на буквата на устройството, вградената помощна програма DriveMapper ще провери пътищата до програмите и, ако е необходимо, ще направи промени в системния регистър, както и ще направи съответните корекции в системните преки пътища.

Проверка на твърдите дискове за лоши сектори.

Работете с дялове до 160 GB.

Поддръжка за нови устройства с USB2 и FireWire комуникационни протоколи (IE 1394).

Помощната програма Boot Magic 8.0, включена в пакета Partition Magic 8.0, ще създаде удобно меню за избор на зареждане на определена операционна система, ако е необходимо.

Възможността за създаване на стартиращи дискети за извършване на промени или корекции в средата на DOS. Между другото, тези дискети (2 броя) могат да бъдат създадени веднага по време на инсталирането на програмата или след това, като изберете елемента Създаване на спасителни дискети в менюто Старт> Програми> PartitionMagic 8.0 Tools. Не бъдете мързеливи да извършите тази операция, защото животът е нещо непредсказуемо.

Главният прозорец на програмата незабавно ще покаже визуално всички дялове, налични на твърдите дискове на вашия компютър (Фигура 12).

Фигура 12: Главен прозорец на Partition Magic 8.0

Освен това всеки раздел е подчертан със специален цвят, който Partition Magic маркира файловите системи - ще бъде трудно да се направи грешка. Количеството свободно пространство в дяла също е ясно видимо (неразпределеното пространство е подчертано в бяло). Командите за всички операции със секции са налични както в менюто, така и в контекстното меню. И така, какво имаме, когато гледаме Фигура 9? Картината показва, че има два физически твърди диска, инсталирани в системния блок на компютъра.

Новата версия има панел за действие, разположен от лявата страна на главния прозорец. Разделът Избор на задача представя набор от "Помощници" за основни операции с дялове, които ще помогнат на начинаещите потребители да извършат необходимите манипулации за създаване на нов дял, преразпределение на свободното пространство и инсталиране на нова операционна система. Всеки "магьосник" се състои от цикъл от последователни стъпки, които се изпълняват под формата на съвсем разбираеми прозорци.

Нека се опитаме да откажем услугите на тези "Господари", а ние сами ще извършим всички основни операции. Първо, нека разгледаме ситуацията с единствения основен дял (където е инсталиран Windows), в който трябва да създадем логическо устройство.

Разбира се, за допълнителната секция, която създаваме, се нуждаем от свободно пространство, което ще заемем от основния раздел. Щракнете с десния бутон върху изображението на дяла в прозореца Partition Magic и изберете командата Resize / Move от контекстното меню. В прозореца със същото име можете веднага да зададете размера на допълнителната секция в полето Нов размер или можете да плъзнете плъзгача с курсора и да изберете желания размер „на око“ (Фигура 13).

Фигура 13: Преоразмеряване на дяла

Програмата незабавно ще даде информация за минималните и максималните стойности за размера на новия раздел, което няма да ни позволи да вдигнем пръста си в небето.

След процедурата за "честно премахване" на дисково пространство от основния дял, свободното пространство ще бъде подчертано в безличен сив цвят - Неразпределено.

Именно върху тази "неизползвана девствена почва" ще създадем допълнителен дял с логически диск. Щракнете отново с мишката, но този път върху сивото поле и след това изберете командата Създаване от контекстното меню (Фигура 14):

Фигура 14

Веднага след като се заемем да създадем логически диск, тогава в полето Създаване като изберете логическия параметър и файловата система FAT32, която се разбира от всички системи на Microsoft.

Няма нужда от допълнително форматиране на създавания дял, тъй като сме задали типа на файловата система, но ако искате да форматирате логически диск, например в NTFS, можем да използваме командата Format от контекстното меню, или същата команда в менюто Раздел на главния прозорец. В края на горните процедури новият дял заедно с чисто новото логическо устройство D: ще ни покаже чистото си лице (Фигура 15):

Фигура 15: Логическото устройство е почти готово

Както можете да видите, самата програма се погрижи да присвои буква на новия диск. Остава да щракнете върху бутона Прилагане в долния ляв ъгъл на главния прозорец, след което промените ще влязат в сила директно в средата на Windows (Фигура 16):

Фигура 16: Процесът е започнал

Но това все още не е краят: вградената помощна програма Drive Mapper незабавно ще поиска разрешение за проследяване на променените пътища към програмите, за да направи корекции в регистъра, вече ще има такива - в края на краищата имаме нов диск с буквата D :, а CD-ROM устройството започна да се нарича буквата E: (Фигура 17).

Фигура 17

4.2.1 DOS версия на Partitin Magiс

След зареждане на версията на DOS ще се появи прозорец на програмата, който не е толкова красив, колкото в 32-битовото въплъщение, но ви позволява да извършвате почти всички операции, които потребителят може да контролира от Windows. За да преоразмерите дял и да създадете нов, просто щракнете върху полето на съществуващия дял и изберете командата Преоразмеряване / Преместване от контекстното меню - Фигура 18.

Фигура 18

Прозорецът с двигателя за преоразмеряване вече ни е познат от версията на Windows и не представлява никакви затруднения: по същия начин плъзгаме двигателя до желания размер на новия дял или веднага въвеждаме необходимия брой мегабайти или гигабайта за новия дял в полето Free Space After (Фигура 19).

Фигура 20

В списъка Създаване като изберете необходимия параметър: Логически дял за логически диск или Основен дял, когато създавате друг първичен (основен) дял. В списъка Тип на дяла отбележете типа файлова система на бъдещия дял или логически диск: FAT32, NTFS или по наша преценка (Фигура 21).

Фигура 21

След тези манипулации, ПРОЕКТът на новата структура на твърдия диск ще се появи в прозореца на програмата (Фигура 22).

Фигура 22

След това, за да запазите направените промени, натиснете бутона Прилагане и отговорете с Да на вековния въпрос - да бъде или, например, да не бъде (Фигура 23). След кратко време на работа на програмата (Фигура 24), всички промени ще влязат в сила.

Фигура 23

Фигура 24

Както вече споменахме, Partition Magic може да преобразува първичните дялове в логически устройства и обратно, както и да конвертира FAT32> NTFS и обратно. Версията на DOS прави същото: когато щракнете върху желания раздел, трябва да изберете познатата команда Convert, след което няма да се появи прозорец, но ще се отвори падащо меню с командите, налични за този раздел. Например, така изглеждат командите за логически диск с файлова система NTFS: можете да го превърнете в основния дял (логически към първичен) или да конвертирате файловата система в FAT32 (NTFS в FAT32) - Фигура 25.

фигура 25

И ето какво можете да направите с дял FAT32 (Фигура 26): както можете да видите, можете да превърнете основния дял в логически диск (Основно към логически) и да конвертирате файловата система в ... FAT (което означава системата FAT16 ). Защо командата за конвертиране в NTFS не е налична? Ще ви кажа малка тайна: в този раздел нямаше данни и следователно нямаше какво да губите и за да конвертирате файловата система на дяла в NTFS, трябва да изберете командата Форматиране - това е всичко.

Фигура 26

Всички команди от контекстното меню на DOS версията на Partition Magic са налични в менюто Операции на главния прозорец (Фигура 27).

Фигура 27

Както можете да видите, програмата Partition Magic 8.0 има много възможности и помощни програми и ще може да реши почти всички задачи, които потребителят ще реши при работа с дискови дялове.

Заключение

Файловата система, от гледна точка на потребителя, е "пространството", в което се намират файловете. И като научен термин, това е част от операционната система, чиято цел е да осигури удобен за потребителя интерфейс при работа с данни, съхранявани на диск, и да осигури споделяне на файлове от множество потребители и процеси.

В широк смисъл терминът "файлова система" включва:

събиране на всички файлове на диска,

набори от структури от данни, използвани за управление на файлове, като файлови директории, файлови дескриптори, таблици за разпределение на свободното и използвано дисково пространство,

набор от системни софтуерни инструменти, които реализират управление на файлове, по-специално: създаване, унищожаване, четене, писане, именуване, търсене и други операции върху файлове.

Наличието на файловата система ви позволява да определите как се нарича файлът, къде се намира. Тъй като информацията се съхранява на персонални компютри предимно на дискове, файловите системи, използвани върху тях, определят организацията на данните на дисковете (по-точно на логическите дискове). Тази статия разглежда няколко типа файлови системи, техните сравнителни характеристики.

Библиография

Гук М. Хардуер IBM PC: Бестселър - 2-ро изд.: Петър, 2005.

Фигурнов В.Е. "IBM PC за потребителя" - 7-мо изд., преработено. и добавете. - М. ИНФА-М, 1998.

Организация на компютри и системи

Орлов С., Цилкер Б. Организация на компютрите и системите: Петър, 2007, 672 с.

Мелехин В.Ф., Павловски Е.Г. Изчислителни машини, системи и мрежи, 3-то изд.: М.: Издателски център "Академия", 2007, 560 стр.

А. В. Гордеев ОПЕРАЦИОННА СИСТЕМА. Учебник за университети. 2-ро изд.: Петър, 2004, 416 с.

Таненбаум Е.С. Превод: А. Леонтиев Съвременни операционни системи: Петър, 2002, 1040 стр.

Smooth A.A. Windows XP за всеки: Peter, 2005, 208 стр.

Електронни ресурси

Преглед на файловите системи FAT и NTFS http://support.microsoft.com/kb/100108

www.powerquest.com

http://www.acronis.ru/homecomputing/products/diskdirector/

Структура на файловата система

FAT е проектиран да работи с флопи дискове с размер по-малък от 1MB и първоначално не поддържа твърди дискове. Впоследствие FAT започна да поддържа файлове и дялове с размер до 2 GB.

FAT използва следните конвенции за именуване на файлове:
името трябва да започва с буква или цифра и може да съдържа всеки ASCII знак с изключение на интервал и "/ \:; | =, ^ *?
Името е с дължина до 8 знака, последвано от точка и незадължително разширение до 3 знака.
имената на файловете не са чувствителни към малки и големи букви и не се запазват.

Файловата система FAT не може да контролира всеки сектор поотделно, така че комбинира съседни сектори в клъстери. Това намалява общия брой единици за съхранение, които файловата система трябва да следи. Размерът на клъстера FAT е степен на две и се определя от размера на тома, когато дискът е форматиран. Клъстерът е минималното пространство, което файлът може да заеме. Това води до загуба на част от дисковото пространство.

Операционните системи използват термините директория и папка като обекти за съхранение и достъп до файлове.

Access е процедура за установяване на връзка с паметта и намиращ се в нея файл за запис и четене на данни.

Когато осъществявате достъп до файл, трябва да посочите точното местоположение на неговото местоположение. В този случай, ако файлът е достъпен от командния ред, записът изглежда така:

c: \ Papka1 \ papka2 \ uchebnik.doc

Такъв запис се нарича маршрут или път.

Директория-директория на файлове, указваща местоположението на диска.

В операционната система WINDOWS концепцията за директория съответства на концепцията за папка.

Има две състояния на директорията - текущо (активно) и пасивно.

Текуща (активна) директория - директорията, в която потребителят работи в момента.

Пасивна директория - директория, с която в момента няма връзка .

Операционната система приема йерархична структура на директории, като всеки диск винаги има една главна (основна) директория. Намира се на нулево ниво на йерархичната структура и се обозначава с "\" - обратна наклонена черта. Основната директория се създава при форматиране (инициализиране, разделяне) на диска, има ограничен размер. Основната директория може да включва други директории и файлове, които са създадени от команди на операционната система и могат да бъдат премахнати от съответните команди.

Родителска директория - директория с поддиректории .

Поддиректория - директория, която е част от друга директория .

По този начин всяка директория, съдържаща директории от по-ниско ниво, може да бъде, от една страна, родителска за тях, а от друга страна, подчинена на директорията от най-високо ниво.

Файловата система FAT винаги запълва свободното дисково пространство последователно от началото до края. Когато създава нов файл или модифицира съществуващ, той търси първия свободен клъстер в таблицата за разпределение на файлове. Ако по време на работа някои файлове бяха изтрити, а други променени по размер, тогава получените празни клъстери ще бъдат разпръснати по диска. Ако клъстерите, съдържащи данните на файла, не са подредени в ред, тогава файлът е фрагментиран. Силно фрагментираните файлове значително намаляват ефективността на работата. Операционните системи, които поддържат FAT, обикновено включват специални помощни програми за дефрагментиране на диска за подобряване на производителността на файловите операции.

Операционната система Windows съдържа файловата система FAT32, която поддържа твърди дискове до два терабайта.
FAT32 има разширени файлови атрибути, за да съхранява времето и датата на създаване, модификация и последен достъп до файл или директория.
Системата позволява дълги имена на файлове и интервали в имената.
Файловата система FAT32 се поддържа в Windows XP и Windows Vista.

За тези операционни системи е разработена друга файлова система: NTFS (Нова технологична файлова система)

NTFS е проектирана като възстановима файлова система, използваща модел за обработка на транзакции. Всяка I/O операция, която променя файл в NTFS том, се третира като транзакция от системата и може да бъде изпълнена като неделим блок. Когато потребителят промени файла, услугата за регистрационни файлове записва цялата информация, необходима за повторение или връщане назад на транзакцията.

Въпроси за самоизследване.

1.Какво е файлова система?

2. Какво е "файл"?

3. Основните компоненти на файловата структура.

4. Какво е клъстер?

5. Назовете основните параметри, характеризиращи файла.

6.Как се формира името на файла?

7. Правила за именуване на файлове в системата FAT.

8. Защо е необходимо да дефрагментирате диска?

9. Какво е директория?

10. Обяснете понятията „маршрут“, „път“.

11. За какво се използва разширението в имената на файлове?

12. Основното предназначение на файловата система.

13.Какви файлови системи се поддържат от Windows XP, Windows Vista?

Рано или късно начинаещият компютърен потребител се сблъсква с такова понятие като файлова система (FS). Като правило първото запознаване с този термин се случва при форматиране на носител за съхранение: логически устройства и добавъчни носители (флаш устройства, карти с памет, външен твърд диск).

Преди форматирането операционната система Windows ви подканва да изберете типа файлова система на носителя, размера на клъстера, метода на форматиране (бързо или пълно). Нека да видим какво е файлова система и за какво е тя?

Цялата информация се записва на носителя във вид, който трябва да бъде подреден в определен ред, в противен случай операционната система и програмите няма да могат да работят с данните. Този ред организира файловата система с помощта на определени алгоритми и правила за поставяне на файлове на носителя.

Когато дадена програма се нуждае от файл на диск, тя не трябва да знае как и къде се съхранява. Всичко, което програмата трябва да направи, е да знае името на файла, размера и атрибутите, за да предаде тези данни на файловата система, която ще осигури достъп до желания файл. Същото се случва и при запис на данни на носител: програмата предава информация за файла (име, размер, атрибути) на файловата система, която го записва според собствените си специфични правила.

За по-добро разбиране си представете библиотекар, който раздава книга по заглавие на клиент. Или в обратен ред: клиентът дава прочетената книга на библиотекаря, който я връща обратно в хранилището. Клиентът изобщо не трябва да знае къде и как се съхранява книгата, това е отговорност на служителя на институцията. Библиотекарят познава правилата за каталогизиране на библиотеката и според тези правила търси публикацията или я връща обратно, т.е. изпълнява служебните си функции. В този пример библиотеката е носителят за съхранение, библиотекарят е файловата система, а клиентът е програмата.

Основните функции на файловата система

Основните функции на файловата система са:

поставяне и поръчване на носителя на данни под формата на файлове;
определяне на максимално поддържано количество данни на носителя за съхранение;
създаване, четене и изтриване на файлове;
присвояване и промяна на атрибутите на файла (размер, време на създаване и модификация, собственик и създател на файла, само за четене, скрит файл, временен файл, архив, изпълним, максимална дължина на името на файла и др.);
дефиниране на файловата структура;
Организиране на директории за логическа организация на файлове;
защита на файлове в случай на системна повреда;
защита на файлове от неоторизиран достъп и промени в съдържанието им.

Информацията, записана на твърд диск или друг носител, се поставя в него на базата на клъстерна организация. Клъстерът е вид клетка с определен размер, в която може да бъде поставен целият файл или част от него.

Ако файлът има размер на клъстер, тогава той заема само един клъстер. Ако размерът на файла надвишава размера на клетката, тогава той се поставя в няколко клъстерни клетки. Освен това свободните клъстери може да не са разположени до друг, а да бъдат разпръснати по физическата повърхност на диска. Такава система позволява най-ефективното използване на пространството при съхранение на файлове. Задачата на файловата система е оптимално да разложи файла по време на запис в свободни клъстери, както и да го събере по време на четене и да го даде на програмата или операционната система.

Видове файлови системи

В процеса на еволюцията на компютрите, носителите за съхранение и операционните системи се появяват и изчезват голям брой файлови системи. В процеса на такъв еволюционен избор днес следните видове FS се използват главно за работа с твърди дискове и външни устройства (флаш памети, карти с памет, външни твърди дискове, компактдискове):

FAT32
ISO9660

Последните две системи са предназначени за работа с компактдискове. Файловите системи Ext3 и Ext4 работят с базирани на Linux операционни системи. NFS Plus е файлова система за операционни системи OS X, използвана в компютрите на Apple.

Най-разпространените файлови системи са NTFS и FAT32 и това не е изненадващо, тъй като те са предназначени за операционните системи Windows, които работят с огромното мнозинство от компютрите в света.

Сега FAT32 активно се заменя от по-модерната NTFS система поради по-голямата си надеждност по отношение на безопасността и защитата на данните. Освен това най-новите версии на Windows просто няма да си позволят да бъдат инсталирани, ако дялът на твърдия диск е форматиран във FAT32. Инсталаторът ще ви помоли да форматирате дяла в NTFS.

Файловата система NTFS поддържа работа с дискове от стотици терабайта и един файл до 16 терабайта.

Файловата система FAT32 поддържа устройства до 8 терабайта и размер на един файл до 4 GB. Най-често този FS се използва на флаш памети и карти с памет. Именно във FAT32 външните устройства се форматират фабрично.

Ограничението за размер на файла от 4 GB обаче днес вече е голям недостатък. поради разпространението на висококачествено видео, размерът на филмовия файл ще надхвърли това ограничение и няма да бъде възможно да се запише на носителя.

Дял.

Класификация, структура, характеристики на файловите системи !!!

1. Концепция, структура и действие на файловата система.

Файловата система е набор (ред, структура и съдържание) от организиране на съхранение на данни на носители за съхранение, което директно представлява достъп до съхранени данни; на ниво домакинство това е набор от всички файлове и папки на диск. Основните "единици" на файловата система се считат за клъстер, файл, директория, дял, том, диск.
Наборът от нули и единици на носителя на информация съставляват клъстер (минималният размер на пространството за съхранение на информация, също така е обичайно да ги наричаме концепция за сектор, техният размер е кратен на 512 байта).
Файлове - именувана колекция от байтове, разделени на сектори. В зависимост от файловата система файлът може да има различен набор от свойства. За удобство при работа с файлове се използват техните (символични идентификатори) имена.
За да се организира структурата на файловата система, файловете се групират в каталози .
Глава - област на диска, създадена по време на неговото разделяне и съдържаща един или повече форматирани тома.
Сила на звука - областта на дяла с файловата система, файловата таблица и областта с данни. Една или повече секции съставляват диск .
Цялата информация за файловете се съхранява в специална област на раздела - таблицата с файлове. Таблицата с файлове ви позволява да свързвате цифрови идентификатори на файлове и допълнителна информация за тях (дата на промяна, права на достъп, име и т.н.) с директното съдържание на файла, съхраняван в друга област на секцията.

MBR (Master Boot Record) специална област, разположена в началото на диска – съдържаща информация, необходима на BIOS за зареждане на операционната система от твърдия диск.
Таблицата на дяловете също се намира в началото на диска, нейната задача е да съхранява информация за дяловете: начало, дължина, натоварване. Дялът за зареждане съдържа сектора за зареждане, който съхранява програмата за зареждане на операционната система.

Броенето започва от MBR (от сектор с номер 0) за всички първични (първични) дялове, както за редовни, така и за разширени, и само за първични.
Всички неразширени логически дялове са изместени от началото на разширения дял, в който са описани.
Всички разширени логически дялове са изместени от началото на разширения първичен.

Процесът на зареждане на операционната система е както следва:
Когато компютърът е включен, BIOS получава контрол над процесора, той се зарежда (зарежда) от твърдия диск, първият сектор на диска (MBR) се зарежда в RAM на компютъра и контролът се прехвърля към него).

MBR може да бъде написан като "стандартен" буутлоудър,

и зареждащи устройства като LILO / GRUB.

Стандартният зареждащ инструмент намира първия дял с флага за стартиране в основната таблица на дяловете, чете първия му сектор (зареждащ сектор) и прехвърля управлението на кода, написан в този сектор за зареждане. Ако вместо стандартния MBR буутлоудър има друг, тогава той не гледа флага за стартиране, може да се стартира от всеки дял (посочен в настройките му).

Например, за да стартирате операционната система Windows NT / 2k / XP / 2003, в сектора за зареждане се записва код, който зарежда основния зареждач (ntloader) от текущия дял в паметта.
Всяка файлова система FAT16 / FAT32 / NTFS използва свой собствен буутлоудър. Файлът ntldr трябва да присъства в основата на секцията. Ако видите съобщението "NTLDR липсва", когато се опитвате да стартирате Windows, това е случаят, когато ntldr файлът липсва. Също така, за нормална работа на ntldr може да са необходими файловете bootfont.bin, ntbootdd.sys, ntdetect.com и правилно написан boot.ini.

Пример за Boot.ini

C: \ boot.ini

изчакване = 8
по подразбиране = C: \ gentoo.bin

C: \ gentoo.bin = "Gentoo Linux"
мулти (0) диск (0) rdisk (0) дял (1) \ WINDOWS = "Windows XP (32-bit)" / fastdetect / NoExecute = OptIn
мулти (0) диск (0) rdisk (0) дял (3) \ WINDOWS = "Windows XP (64-bit)" / fastdetect / usepmtimer

Примерен конфигурационен файл grub.conf

# grub.conf, генериран от anaconda
#
#Обърнете внимание, че не е нужно да стартирате отново grub, след като направите промени в този файл
#
#ЗАБЕЛЕЖКА: Имате дял / boot. Това означава, че
#всички пътища на ядрото и initrd са относителни към /boot/, напр.
#корен (hdO.O)
#kernel / vmlinuz-version ro root = / dev / sda2
#initrd /initrd-version.img
# зареждане = / dev / sda по подразбиране = 0 изчакване = 5
splashimage = (hdO, 0) /grub/splash.xpm.gz
скрито меню
заглавие Red Hat Enterprise Linux сървър (2.6.18-53.el 5)
корен (hdO.O)
ядро /vmlinuz-2.6.18-53.el5 ro root = LABEL = / rhgb тихо-
initrd /initrd-2.6.18-53.el5.img

Lilo.conf файлова структура

# LILO конфигурационен файл, генериран от "liloconfig"
// Раздел, описващ глобални параметри
# Стартирайте глобалната секция LILO
// Където се пише Lilo. В този случай това е MBR
зареждане = / dev / hda
// Съобщението, което се показва при зареждане
съобщение = /boot/boot_message.txt
// Показване на подканата
бърза
// Време за изчакване за избор на операционна система
изчакване = 1200
# Отмяна на опасни настройки по подразбиране, които пренаписват таблицата на дяловете:
промените-правила
нулиране
# VESA фреймбуферна конзола @ 800x600x256
// Изберете видео режима за показване на менюто
vga = 771
# Край на глобалната секция на LILO
// Раздел, описващ параметрите на зареждане на windows
# Започва конфигурацията на зареждащия дял на DOS
друго = / dev / hda1
етикет = Windows98
таблица = / dev / hda
# Конфигурацията на зареждащия дял на DOS приключва
// Раздел, описващ параметрите за зареждане на QNX
# Започва конфигурацията на зареждащия дял на QNX
// Път до операционната система
друго = / dev / hda2
етикет = QNX
таблица = / dev / hda
# Конфигурацията на зареждащия дял на QNX приключва
// Раздел, описващ параметрите за зареждане на Linux
# Започва конфигурацията на стартиращия дял на Linux
// Път към изображението на ядрото
изображение = / boot / vmlinuz
root = / dev / hda4
етикет = Slackware
Само за четене
# Конфигурацията на зареждащия дял на Linux приключва

2. Най-известните файлови системи.

Разширена система за архивиране на дискове
AdvFS
Бъдете файлова система
CSI - DOS
Шифрована файлова система
Разширена файлова система
Втора разширена файлова система
Трета разширена файлова система
Четвърта разширена файлова система
Таблица за разпределение на файлове (FAT)
Файлове - 11
Йерархична файлова система
HFS Plus
Високопроизводителна файлова система (HPFS)
ISO 9660
Регистрирана файлова система
Файлова система на Macintosh
MINIX файлова система
Microdos
Следващ3
Ново внедряване на лог-структуриран F (NILFS)
Novell Storage Services
Нова технологична файлова система (NTFS)
Протогон
ReiserFS
Интелигентна файлова система
Squashfs
Unix файлова система
Универсален дисков формат (UDF)
Файлова система Veritas
Windows Future Storage (WinFS)
Пишете навсякъде Файлово оформление
Zettabyte файлова система (ZFS)

3. Основните характеристики на файловите системи.

Операционната система предоставя на приложенията набор от функции и структури за работа с файлове. Възможностите на операционната система налагат допълнителни ограничения върху ограниченията на файловата система, като основните ограничения включват:

Максималният (минимален) размер на обема;
- Максимален (минимален) брой файлове в основната директория;
- Максималният брой файлове в не-root директория;
- Сигурност на ниво файл;
- Поддръжка за дълги имена на файлове;
- Самолечение;
- Компресия на ниво файл;
- Водене на дневници на транзакциите;

4. Кратко описание на най-често срещаните файлови системи FAT, NTFS, EXT.

FAT файлова система.

FAT означава таблица за разпределение на файлове.
Във файловата система FAT логическото дисково пространство на всеки логически диск е разделено на две области:
- системна площ;
- област с данни.
Системната област се създава при форматиране и се актуализира при манипулиране на файловата структура. Областта с данни съдържа файлове и директории, подчинени на root и е достъпна през потребителския интерфейс. Системната зона се състои от следните компоненти:
- запис за зареждане;
- запазени сектори;
- таблици за разпределение на файлове (FAT);
- главната директория.
Таблицата за разпределение на файлове е карта (изображение) на областта с данни, която описва състоянието на всяка секция от областта с данни. Областта с данни е разделена на клъстери. Клъстерът е един или повече последователни сектора в логическото дисково адресно пространство (само зона за данни). В таблицата FAT клъстерите, принадлежащи на един и същ файл (не-корен директория), са свързани заедно. Системата за управление на файлове FAT16 използва 16-битова дума за определяне на номера на клъстера, така че можете да имате до 65536 клъстера.
Клъстерът е най-малката адресируема единица от дисково пространство, разпределена на файлова или не-root директория. Файлът или директорията заема цял брой клъстери. В този случай последният клъстер може да не е напълно ангажиран, което ще доведе до забележима загуба на дисково пространство с голям размер на клъстера.
Тъй като FAT се използва много интензивно при достъп до диска, той се зарежда в RAM и остава там възможно най-дълго.
Основната директория се различава от обикновената директория по това, че се намира на фиксирано място на логически диск и има фиксиран брой елементи. За всеки файл и директория файловата система съхранява информация съгласно следната структура:
- име на файл или директория - 11 байта;
- файлови атрибути - 1 байт;
- резервно поле - 1 байт;
- време за създаване - 3 байта;
- дата на създаване - 2 байта;
- дата на последен достъп - 2 байта;
- Резервиран - 2 байта;
- време на последната модификация - 2 байта;
- номер на началния клъстер в FAT - 2 байта;
- размер на файла - 4 байта.
Структурата на файловата система е йерархична.

Файловата система е FAT32.
FAT32 е напълно независима 32-битова файлова система и съдържа множество подобрения и допълнения спрямо FAT16. Основната разлика между FAT32 е по-ефективното използване на дисковото пространство: FAT32 използва по-малки клъстери, което води до спестяване на дисково пространство.
FAT32 може да премести главната директория и да използва резервно копие на FAT вместо стандартното. FAT32 Extended Boot Record ви позволява да създавате копия на критични структури от данни, което увеличава устойчивостта на дисковете към нарушения на FAT структурата в сравнение с предишните версии. Основната директория е редовна верига от клъстери, така че може да се намира на всяко място на диска, което премахва ограничението за размера на основната директория.

Файлова система NTFS.
Файловата система NTFS (New Technology File System) съдържа редица значителни подобрения и промени, които значително я отличават от другите файлови системи. От гледна точка на потребителя, файловете все още се съхраняват в директории, но работата на големи дискове в NTFS е много по-ефективна:
- има инструменти за ограничаване на достъпа до файлове и директории;
- въведени механизми, които значително повишават надеждността на файловата система;
- премахнати много ограничения за максималния брой дискови сектори и/или клъстери.

Основните характеристики на файловата система NTFS:
- надеждност. Високопроизводителните компютри и споделените системи трябва да имат повишена надеждност, за целта е въведен механизъм за транзакции, в който се записват операции с файлове;
- разширена функционалност. NTFS въвежда нови функции: подобрена отказоустойчивост, емулация на други файлови системи, мощен модел на защита, паралелна обработка на потоци от данни, създаване на дефинирани от потребителя файлови атрибути;
- Поддръжка на стандарта POSIX. Основните характеристики включват незадължителното използване на имена на файлове, чувствителни към малки и големи букви, съхранение на последния път, когато е бил достъпен файл, и механизъм за псевдоним, който позволява множество имена да се отнасят към един и същ файл;
- гъвкавост. Разпределението на дисковото пространство е много гъвкаво: размерът на клъстера може да варира от 512 байта до 64 KB.
NTFS работи добре с големи количества данни и големи обеми. Максималният обем (и файл) е 16 EB. (1 EB се равнява на 2 ** 64 или 16 000 милиарда гигабайта.) Броят на файловете в главната и не-рутната директория не е ограничен. Тъй като структурата на директорията NTFS се основава на ефективна структура от данни, наречена "двоично дърво", времето за търсене на файлове в NTFS не е линейно свързано с техния брой.
NTFS има някои функции за самовъзстановяване и поддържа различни механизми за проверка на целостта на системата, включително регистриране на транзакции, което ви позволява да проследявате операциите за запис на файлове спрямо системния дневник.
Файловата система NTFS поддържа обектния модел за защита и третира всички томове, директории и файлове като независими NTFS обекти. Правата за достъп до томове, директории и файлове зависят от потребителския акаунт и групата, към която принадлежи.
Файловата система NTFS има вградена компресия, която може да се прилага към томове, директории и файлове.

Файлова система Ext3.
Файловата система ext3 може да поддържа файлове с размер до 1 TB. С ядрото на Linux 2.4 файловата система е ограничена от максималния размер на блоково устройство, който е 2 терабайта. Linux 2.6 (за 32-битови процесори) има максимален размер на блоково устройство от 16TB, но ext3 поддържа само до 4TB.
Ext3 има добра NFS съвместимост и няма проблем с производителността при липса на свободно дисково пространство Друго предимство на ext3 идва от факта, че е базиран на ext2 код. Дисковите формати ext2 и ext3 са идентични; от това следва, че файловата система ext3 може да бъде монтирана като ext2 без никакви проблеми, ако е необходимо. И това не е всичко. Поради факта, че ext2 и ext3 използват идентични метаданни, е възможно горещо надграждане на ext2 до ext3.
Ext3 надеждност
В допълнение към ext2-съвместим, ext3 наследява други предимства на общия формат на метаданни. Потребителите на Ext3 разполагат с доказан инструмент за fsck от години. Разбира се, основната причина за преминаване към файловата система за журналиране е премахването на необходимостта от периодични и продължителни проверки за последователността на метаданните на диска. Въпреки това, "журнирането" не предпазва от сривове на ядрото или повреда на повърхността на диска (или нещо подобно). В случай на спешност ще оцените факта, че ext3 е наследен от ext2 с неговия fsck.
Ext3 дневник.
Сега, когато имате общо разбиране за проблема, нека да видим как ext3 се справя с журналирането. Кодът за журналиране за ext3 използва специален API, наречен слой на устройството за записване на блокове или JBD. JBD е проектиран да бъде регистриран на всяко блоково устройство. Ext3 е свързан с JBD API. Кодът на файловата система ext3 казва на JBD да направи модификация и иска от JBD разрешение да го направи. Дневникът се управлява от JBD от името на драйвера на файловата система ext3. Тази конвенция е много удобна, защото JBD се развива като отделен, общ обект и може да се използва в бъдеще за записване в други файлови системи.
Ext3 защита на данните
Сега можем да говорим за това как файловата система ext3 осигурява журналиране както за данни, така и за метаданни. Всъщност има два метода за осигуряване на последователност в ext3.
Ext3 първоначално е проектиран за дневник на пълни данни и метаданни. В този режим (наречен режим "данни = дневник"), JBD записва всички промени във файловата система, свързани както с данни, така и с метаданни. По този начин JBD може да използва регистрационния файл за връщане назад и възстановяване на метаданни и данни. Недостатъкът на "пълното" дневникиране е доста ниската производителност и консумация на голямо количество дисково пространство за дневника.
Наскоро беше добавен нов режим на журналиране за ext3, който съчетава висока производителност и гаранция за последователна структура на файловата система след срив (като "нормални" файлови системи за журналиране). Новият режим на работа обслужва само метаданни. Въпреки това, драйверът на файловата система ext3 все още следи обработката на цели парчета данни (ако включват модифициране на метаданни) и ги групира в отделен обект, наречен транзакция. Транзакцията ще бъде завършена едва след като всички данни бъдат записани на диска. "Страничен" ефект от тази "груба" техника (наречен режим "данни = подредени") е ext3, осигурява по-висок шанс за запазване на данни (в сравнение с "разширените" файлови системи за журналиране), като същевременно гарантира последователност на метаданните. В този случай се записват само промени в структурата на файловата система. Ext3 използва този режим по подразбиране.
Ext3 има много предимства. Той е проектиран за лесно разгръщане. Той е базиран на години доказан ext2 код и е наследил чудесния инструмент fsck. Ext3 е предназначен предимно за приложения, които нямат вградени възможности за гарантиране на целостта на данните. Като цяло ext3 е страхотна файлова система и достойно продължение на ext 2. Друга характеристика, която отличава ext3 от другите журналирани файлови системи под Linux, е неговата висока надеждност.

Файловата система ext4 е достойно еволюционно продължение на файловата система ext.