Klassifisering, struktur, egenskaper ved filsystemer !!! Filsystemstruktur

Legg igjen en kommentar 6,950

Strukturen til filsystemet avhenger av operativsystemet. En av de første datamaskinene brukte filsystemet FAT (File Allocation Table), som ble brukt i MS DOS-operativsystemet.

FAT ble designet for å fungere med disketter på mindre enn 1 MB og støttet i utgangspunktet ikke harddisker. Deretter begynte FAT å støtte filer og partisjoner på opptil 2 GB.

FAT bruker følgende filnavnekonvensjoner: navnet må begynne med en bokstav eller et tall og kan inneholde alle ASCII-tegn bortsett fra mellomrom og "/ \:; | =, ^ *? Navnet må være opptil 8 tegn langt, etterfulgt av et punktum og en valgfri utvidelse på opptil 3 tegn. filnavn skiller ikke mellom store og små bokstaver eller er bevart.

FAT-filsystemet kan ikke kontrollere hver sektor separat; derfor kombinerer det tilstøtende sektorer i klynger. Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, det totale antallet lagringsenheter som filsystemet må overvåke reduseres. FAT-klyngestørrelsen er en potens av to og bestemmes av størrelsen på volumet når disken formateres. Klyngen representerer minimumsplassen ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ en fil kan oppta. Dette resulterer i at noe av diskplassen blir bortkastet.

Operativsystemer bruker begrepene katalog og mappe som objekter for lagring og tilgang til filer.

Access er en prosedyre for å etablere forbindelse med minnet og en fil som ligger i det for å skrive og lese data.

Når du får tilgang til en fil, er det ekstremt viktig å spesifisere den nøyaktige plasseringen av dens plassering. I dette tilfellet, hvis filen åpnes fra kommandolinjen, ser posten slik ut:

c: \ Papka1 \ papka2 \ uchebnik.doc

En slik post kalles vanligvis en rute, eller sti.

Navnet på den logiske stasjonen foran filnavnet i spesifikasjonen indikerer den logiske stasjonen som du skal lete etter filen. På samme disk er det organisert en katalog der de fulle navnene på filene er lagret, så vel som deres egenskaper: dato og tidspunkt for opprettelse; størrelse (i byte); spesielle egenskaper. I analogi med biblioteksystemet for å organisere kataloger, vil det fullstendige filnavnet som er registrert i katalogen tjene som et chiffer som operativsystemet finner plasseringen til filen på disken.

Katalog-katalog med filer som angir plasseringen på disken.

I WINDOWS-operativsystemet tilsvarer konseptet med en katalog til konseptet med en mappe.

Det er to tilstander i katalogen - gjeldende (aktiv) og passiv.

Gjeldende (aktiv) katalog - katalogen som brukeren jobber i.

Passiv katalog - en katalog som det for øyeblikket ikke er noen forbindelse med .

Operativsystemet har en hierarkisk katalogstruktur, og hver disk har alltid en enkelt hovedkatalog (rotkatalog). Den er plassert på nullnivået i den hierarkiske strukturen og er merket med "\" - omvendt skråstrek. Rotkatalogen opprettes når du formaterer (initialiserer, partisjonerer) disken, har en begrenset størrelse. Hovedkatalogen kan inneholde andre kataloger og filer som er opprettet av operativsystemkommandoer og fjernet av de tilsvarende kommandoene.

Overordnet katalog - katalog som har underkataloger .

Underkatalog - en katalog som er en del av en annen katalog .

Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, enhver katalog som inneholder kataloger på lavere nivå kan på den ene siden være i forhold til dem overordnet, og på den andre siden underordnet i forhold til katalogen på toppnivået.

Katalogstrukturen kan inneholde kataloger som ikke inneholder noen filer eller underkataloger. Slike underkataloger sies å være tomme. .

Reglene for å navngi underkataloger er de samme som for å navngi filer. For å formelt skille dem fra filer, gis underkataloger vanligvis bare navn, selv om en type kan legges til ved å bruke de samme reglene som for filer.

FAT-filsystemet fyller alltid ledig diskplass sekvensielt fra begynnelse til slutt. Når du oppretter en ny fil eller endrer en eksisterende, ser den etter den aller første ledige klyngen i filallokeringstabellen. Hvis noen filer ble slettet under drift, mens andre endret i størrelse, vil de resulterende tomme klynger bli spredt over disken. Hvis klyngene som inneholder fildataene ikke er ordnet på rad, blir filen fragmentert. Sterkt fragmenterte filer reduserer arbeidseffektiviteten betydelig. Operativsystemer som støtter FAT inkluderer vanligvis spesielle diskdefragmenteringsverktøy for å forbedre ytelsen til filoperasjoner.

FAT-filsystemet har en betydelig begrensning i å støtte store mengder diskplass, grensen er 2 GB.

Nye generasjoner av harddisker med store mengder diskplass har krevd et forbedret filsystem.

Windows-operativsystemet inneholder filsystemet FAT32, som støtter harddisker på opptil to terabyte. FAT32 har utvidede filattributter for nå å lagre klokkeslett og dato for opprettelse, endring og siste tilgang til en fil eller katalog. Systemet tillater lange filnavn og mellomrom i navnene. FAT32-filsystemet støttes på Windows XP og Windows Vista.

Det er verdt å si at et annet filsystem ble utviklet for de navngitte operativsystemene: NTFS (New Technology File System)

NTFS har betydelig utvidet muligheten til å kontrollere tilgang til individuelle filer og kataloger, introdusert et stort antall attributter, implementert feiltoleranse og dynamisk filkomprimering. NTFS tillater filnavn på opptil 255 tegn

NTFS har muligheten til å gjenopprette seg selv i tilfelle en OS- eller maskinvarefeil, slik at diskvolumet forblir tilgjengelig og katalogstrukturen forblir intakt.

Hver fil på et NTFS-volum er representert av en oppføring i en spesiell fil - Master File Table (MFT). NTFS reserverer de første 16 postene i tabellen, omtrent 1 MB i størrelse, for spesiell informasjon. Poster gir sikkerhetskopiering av hovedfiltabellen, filgjenoppretting, kontrollerer tilstanden til klynger, definerer filattributter.

For å redusere fragmentering prøver NTFS alltid å lagre filer i sammenhengende blokker. Det gir effektivt søk etter filer i en katalog.

NTFS ble designet som et utvinnbart filsystem ved bruk av en transaksjonsbehandlingsmodell. Hver I/O-operasjon som endrer en fil på et NTFS-volum, behandles som en transaksjon av systemet og kan utføres som en udelelig blokk. Når brukeren endrer filen, registrerer registreringsfiltjenesten all informasjonen som er nødvendig for å gjenta eller rulle tilbake en transaksjon.

En interessant funksjon ved filsystemet er dynamisk kryptering av filer og kataloger, noe som øker påliteligheten til informasjonslagring.

Spørsmål til selvransakelse.

1. Hva er et filsystem?

2. Hva er en "fil"?

3. Hovedkomponentene i filstrukturen.

4. Hva er en klynge?

5. Navngi hovedparametrene som karakteriserer filen.

6.Hvordan dannes filnavnet?

7. Regler for navngivning av filer i FAT-systemet.

8. Hvorfor er det viktig å defragmentere en disk?

9. Hva er en katalog?

10. Forklar begrepene "rute", "sti".

11.Hva brukes utvidelsen til i filnavn?

12. Hovedformålet med filsystemet.

13. Hvilke filsystemer støttes av Windows XP, Windows Vista?

1. En logisk relatert samling av data eller programmer, som et navngitt område er tildelt i eksternt minne, er

Klynge

2. Minimumsenheten for diskplass, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ kan tildeles en fil

3. Det fullstendige filnavnet inneholder

Egentlig navn

Utvidelse

4. Filer med filtypen .ZIP, ARJ, se

Systematisk

Grafisk

Arkiv

Midlertidig

5. FAT-filsystemet støtter diskplass i mengden

6. Filnavnmønster som erstatter ett tegn

7. En filnavnmal som tjener til å erstatte en hvilken som helst sekvens av tegn

8. Katalog med filer som angir plasseringen på disken

Katalog

Filfordelingstabell

Klynge

Sjåfør

9 Prosedyre for å etablere kommunikasjon med en lagret fil

Defragmentering

Lesning

10. Filer med filtypene .COM, EXE refererer til

Systematisk

Grafisk

Kjørbar

Midlertidig

SEKSJON 3. Programvare for implementering av informasjonsprosesser

Tema 3.1. Programvareklassifisering

- Implementering av filsystemet. Generell filsystemstruktur

Filsystemer er lagret på disker. De fleste disker er delt inn i et antall partisjoner med et uavhengig filsystem på hver partisjon. Sektor "0" på disken kalles Master Boot Record (MBR) og brukes til å starte datamaskinen. På slutten av hovedstøvelen ... [les mer]

[Les mer]

- Filsystemstruktur på disk

Betraktning av metoder for å jobbe med diskplass gir en generell ide om settet med tjenestedata som kreves for å beskrive filsystemet. Strukturen til tjenestedataene til et typisk filsystem, for eksempel Unix, på en av diskpartisjonene, kan derfor ...

[Les mer]

- Filsystemstruktur

Implementering av filsystemer I denne delen begynner vi å se på prinsippene og metodene for å implementere filsystemer, som er videreført i "Virtuelle filsystemer (VFS). Filsystemimplementeringer. Nettverksbasert filsystem NFS". I denne og den neste...

Balashov Institute (gren) ved Saratov State University. N.V. Chernyshevsky

Kursarbeid ble fullført av student fra 142 gruppe A.P. Efanov.

Balashov 2010

Introduksjon

For tiden er det i gjennomsnitt spilt inn flere titusenvis av filer på én plate. Hvordan sortere ut alt dette mangfoldet for å adressere filen nøyaktig? Formålet med filsystemet er en effektiv løsning på dette problemet.

Utviklingen av filsystemer for personlige datamaskiner ble bestemt av to faktorer - fremveksten av nye standarder for lagringsmedier og veksten av krav til egenskapene til filsystemet fra applikasjonsprogrammers side (differensiering av tilgangsnivåer, støtte for lange filer navn i UNICODE-format). I utgangspunktet, for filsystemer, var det av største betydning å øke hastigheten på tilgang til data og minimere mengden lagret tjenesteinformasjon. Deretter, med fremveksten av raskere harddisker og en økning i volumene deres, kom kravet om påliteligheten til informasjonslagring i forgrunnen, noe som førte til behovet for redundant datalagring.

Utviklingen av filsystemet har vært direkte relatert til utviklingen av relasjonsdatabaseteknologier. Filsystemet brukte de siste fremskrittene utviklet for bruk i et DBMS: transaksjonsmekanismer, databeskyttelse, et selvhelbredende system som et resultat av en feil.

Utviklingen av filsystemer har ført til en endring i selve konseptet med en "fil" fra den opprinnelige tolkningen som en ordnet sekvens av logiske poster til konseptet med en fil som et objekt med et sett med attributter som karakteriserer den (inkludert filnavn , alias, opprettelsestid og faktiske data), implementert i NTFS ...

I løpet av sin 20-årige historie har filsystemet gått fra et enkelt system som tok over filhåndteringsfunksjonene til et system som er et fullverdig DBMS med innebygd mekanisme for logging og gjenoppretting av data.

I motsetning til forsøk på å innføre en standard for en protokoll som beskriver regler for tilgang til eksterne filsystemer (CIFS, NFS), bør man ikke forvente utseendet til en slik standard som beskriver filsystemer for harddisker. Dette kan forklares med det faktum at filsystemet til harddisker fortsatt er en av hoveddelene av operativsystemet som påvirker ytelsen. Derfor vil hver operativsystemprodusent strebe etter å bruke det opprinnelige filsystemet for sitt operativsystem.

Videre utvikling av filsystemer vil følge veien for å forbedre datalagringsmekanismene, optimalisere lagringen av multimediadata, bruke nye teknologier som brukes i databaser (evnen til fulltekstsøk, sortering av filer etter ulike attributter).

Filer identifiseres med navn. Brukere gir filene symbolske navn, mens de tar hensyn til OS-begrensningene på både tegnene som brukes og lengden på navnet. Inntil nylig var disse grensene veldig smale. Så i det populære FAT-filsystemet er lengden på navn begrenset av det velkjente 8.3-skjemaet (8 tegn er selve navnet, 3 tegn er navneutvidelsen), og i UNIX System V kan et navn ikke inneholde mer enn 14 tegn. Imidlertid er det mye mer praktisk for brukeren å jobbe med lange navn, siden de lar deg gi en fil et virkelig mnemonisk navn, som, selv etter en tilstrekkelig lang periode, vil være mulig å huske hva filen er. inneholder. Derfor støtter moderne filsystemer generelt lange symbolske filnavn. For eksempel spesifiserer Windows NT i det nye NTFS-filsystemet at et filnavn kan være på opptil 255 tegn, ikke inkludert det avsluttende nulltegnet.

Å flytte til lange navn reiser et kompatibilitetsproblem med tidligere opprettede applikasjoner som bruker korte navn. For at applikasjoner skal få tilgang til filer i samsvar med tidligere konvensjoner, må filsystemet kunne gi tilsvarende korte navn (aliaser) til filer med lange navn. En av de viktige oppgavene er derfor problemet med å generere de tilsvarende korte navnene.

Lange navn støttes ikke bare av nye filsystemer, men også av nyere versjoner av velkjente filsystemer. For eksempel bruker Windows 95 filsystemet VFAT, som er en vesentlig modifisert versjon av FAT. Blant mange andre forbedringer er en av hovedfordelene med VFAT støtten for lange navn. I tillegg til problemet med å generere tilsvarende korte navn, ved implementering av den nye versjonen av FAT, var en viktig oppgave å lagre lange navn, forutsatt at lagringsmetoden og datastrukturen på disken i prinsippet ikke skulle ha endret seg.

Vanligvis kan forskjellige filer ha samme symbolske navn. I dette tilfellet identifiseres filen unikt av det såkalte distinguished name, som er en sekvens av symbolske katalognavn. Noen systemer kan ikke gis flere forskjellige navn for samme fil, og andre gjør det ikke. I det siste tilfellet tildeler operativsystemet et ekstra unikt navn til filen, slik at en en-til-en-korrespondanse mellom filen og dens unike navn kan etableres. Det unike navnet er en numerisk identifikator og brukes av operativsystemprogrammer. Et eksempel på et slikt unikt filnavn er UNIX-inodenummeret.

Filtyper. Det finnes forskjellige typer filer: vanlige filer, spesialfiler, katalogfiler.

Vanlige filer er på sin side delt inn i tekst- og binære filer. Tekstfiler består av strenger med tegn representert i ASCII-kode. Dette kan være dokumenter, kildekoder til programmer osv. Tekstfiler kan leses på skjermen og skrives ut på en skriver. Binærfiler bruker ikke ASCII-koder; de har ofte komplekse interne strukturer som programobjektkode eller en arkivfil. Alle operativsystemer må kunne gjenkjenne minst én type fil - sine egne kjørbare filer.

Spesielle filer er filer assosiert med I/O-enheter som lar brukeren utføre I/O-operasjoner ved å bruke de vanlige skrive til fil- eller lese fra fil-kommandoer. Disse kommandoene blir først behandlet av filsystemprogrammene, og deretter, på et tidspunkt i utførelsen av forespørselen, konverteres operativsystemet til kommandoer for å kontrollere den tilsvarende enheten. Spesialfiler, som I/O-enheter, er delt inn i blokkorienterte og byteorienterte.

En katalog er på den ene siden en gruppe filer kombinert av brukeren av en eller annen grunn (for eksempel filer som inneholder spillprogrammer eller filer som utgjør én programvarepakke), og på den andre siden er det en fil som inneholder system informasjon om en gruppe filer, dens komponenter. Katalogen inneholder en liste over filer som er inkludert i den, og det etableres en korrespondanse mellom filene og deres egenskaper (attributter).

Ulike filsystemer kan bruke forskjellige egenskaper som attributter, for eksempel:

informasjon om tillatt tilgang,

passord for å få tilgang til filen,

fil eier,

filskaper,

skrivebeskyttet flagg,

signer "skjult fil",

signer "systemfil",

signer "arkivfil",

attributt "binær / karakter",

skiltet "midlertidig" (slett etter slutten av prosessen),

blokkeringsskilt,

rekordlengde,

en peker til et nøkkelfelt i posten,

nøkkel lengde,

tidspunkter for opprettelse, siste tilgang og siste endring,

gjeldende filstørrelse,

maksimal filstørrelse.

Kataloger kan direkte inneholde verdiene til filkarakteristikker, slik det gjøres i MS-DOS-filsystemet, eller referere til tabeller som inneholder disse egenskapene, slik det gjøres i UNIX (Figur 1). Kataloger kan danne en hierarkisk struktur på grunn av at en katalog på lavere nivå kan inkluderes i en katalog på høyere nivå (Figur 2).

Kataloghierarkiet kan være et tre eller et nettverk. Kataloger danner et tre hvis en fil tillates å tilhøre kun én katalog, og et nettverk - hvis en fil kan tilhøre flere kataloger samtidig. På MS-DOS-kataloger

Tegning. 1 Katalogstruktur: a - strukturen til MS-DOS-katalogposten (32 byte);

b - strukturen til UNIX OS-katalogoppføringen

Figur 2 Logisk organisering av filsystemet

a - enkelt-nivå; b - hierarkisk (tre); в - hierarkisk (nettverk)

danner en trestruktur, og i UNIX "e - et nettverk. Som enhver annen fil har en katalog et symbolsk navn og er unikt identifisert av et sammensatt navn som inneholder en kjede av symbolske navn på alle kataloger som banen fra roten til den gitte katalogen går.

Programmereren håndterer den logiske organiseringen av en fil ved å representere filen som logiske poster organisert på en bestemt måte. En logisk post er det minste dataelementet som en programmerer kan betjene når han kommuniserer med en ekstern enhet. Selv om fysisk utveksling med enheten utføres i store enheter, gir operativsystemet programmereren tilgang til en egen logisk post. Figur 3 viser flere logiske filorganisasjonsdiagrammer. Poster kan ha fast lengde eller variabel lengde.

Figur 3 måter å logisk organisere filer på

Postene kan ordnes sekvensielt i filen (sekvensiell organisasjon) eller i en mer kompleks rekkefølge, ved å bruke såkalte indekstabeller, som gir rask tilgang til en enkelt logisk post (indeks-sekvensiell

organisasjon).

Et spesialfelt i posten kalt en nøkkel kan brukes til å identifisere en post. I UNIX- og MS-DOS-filsystemer har en fil den enkleste logiske strukturen - en sekvens av enkeltbyte-poster.

Den fysiske organiseringen av en fil beskriver reglene for plassering av en fil på en ekstern lagringsenhet, spesielt på en disk. Filen består av fysiske poster - blokker. En blokk er den minste enheten med data som en ekstern enhet utveksler med RAM. Kontinuerlig tildeling er den enkleste versjonen av fysisk organisering (figur 2.34, a), der en fil er utstyrt med en sekvens av diskblokker som danner en enkelt kontinuerlig del av diskminnet. For å spesifisere filadressen, i dette tilfellet, er det tilstrekkelig å spesifisere bare nummeret på den første blokken. En annen fordel med denne metoden er dens enkelhet. Men det er også to betydelige ulemper. For det første, under opprettelsen av en fil, er ikke lengden kjent på forhånd, noe som betyr at det ikke er kjent hvor mye minne som må reserveres for denne filen, og for det andre, med dette arrangementet, oppstår fragmentering uunngåelig, og diskplass er ikke brukes effektivt, kan små områder (minst 1 blokk) ikke brukes.

Den neste måten for fysisk organisering er plassering i form av en koblet liste over blokker med diskminne (Figur 4, b). Med denne metoden, i begynnelsen av hver blokk, er det en peker til neste blokk. I dette tilfellet kan filadressen også spesifiseres med ett tall - nummeret til den første blokken. I motsetning til den forrige metoden, kan hver blokk lenkes til en fil, derfor er det ingen fragmentering. Filen kan endres mens den eksisterer, og øke antall blokker. Ulempen er kompleksiteten i implementeringen av tilgang til en vilkårlig spesifisert plassering i filen: for å lese den femte blokken av filen i rekkefølge, er det nødvendig å lese de første fire blokkene sekvensielt, spore kjeden av blokknumre. I tillegg, med denne metoden, er ikke mengden fildata i en blokk lik en potens på to (ett ord brukes på nummeret til neste blokk), og mange programmer leser data i blokker med størrelsen lik en potens av to.

Figur 4 Fysisk organisering av filen

a - kontinuerlig plassering; b - koblet liste over blokker;

c - koblet liste over indekser; d - liste over blokknummer

En populær teknikk, brukt for eksempel i MS-DOS FAT-filsystemet, er å bruke en koblet liste over indekser. Hver blokk er assosiert med et element - en indeks. Indekser er plassert i et eget område på disken (i MS-DOS er dette FAT-tabellen). Hvis en blokk er allokert til en fil, så inneholder indeksen til denne blokken nummeret til neste blokk i denne filen. Med en slik fysisk organisasjon er alle fordelene ved den forrige metoden bevart, men begge bemerkede ulemper er fjernet: for det første, for å få tilgang til et vilkårlig sted i filen, er det nok å lese bare indeksblokken, telle det nødvendige antallet filer blokkerer langs kjeden og bestemmer nummeret på den nødvendige blokken, og for det andre opptar fildataene hele blokken, noe som betyr at den har et volum lik en potens av to.

Til slutt, vurder å definere den fysiske plasseringen til en fil ved ganske enkelt å oppgi blokknumrene som filen opptar. UNIX OS bruker en variant av denne metoden for å gi en fast adresselengde, uavhengig av filstørrelsen. Det er 13 felt tildelt for å lagre filadressen. Hvis filstørrelsen er mindre enn eller lik 10 blokker, er tallene til disse blokkene direkte oppført i de ti første feltene i adressen. Hvis filstørrelsen er mer enn 10 blokker, inneholder det neste 11. feltet blokkadressen, der 128 flere nummer av de neste filblokkene kan finnes. Hvis filen er mer enn 10 + 128 blokker, brukes det 12. feltet, som inneholder blokknummeret som inneholder 128 blokknumre, som inneholder 128 blokknumre av denne filen. Og til slutt, hvis filen er større enn 10 + 128 + 128 (128, så brukes det siste 13. feltet for trippel indirekte adressering, som lar deg spesifisere adressen til en fil med en maksimal størrelse på 10+ 128 + 128 ( 128 + 128 (128 (128.

2.Generelle filsystemkonsepter

Virkemåten til ethvert filsystem kan representeres av en flernivåmodell (figur 5), der hvert nivå gir et visst grensesnitt (sett med funksjoner) til det høyere nivået, og selv på sin side bruker grensesnittet (håndterer en sett med forespørsler) på lavere nivå for å utføre arbeidet sitt.

Oppgaven til det symbolske nivået er å bestemme dets unike navn fra det symbolske filnavnet. I filsystemer, der hver fil bare kan ha ett symbolsk navn (for eksempel MS-DOS), er dette nivået fraværende, siden det symbolske navnet som er tildelt filen av brukeren samtidig er unikt og kan brukes av operativsystemet .

Figur 5 Generell filsystemmodell

På andre filsystemer, der samme fil kan ha mer enn ett symbolsk navn, skannes katalogkjeden på dette nivået for å bestemme et unikt filnavn. I UNIX-filsystemet, for eksempel, er det unike navnet filens inodenummer (i-node).

På det neste grunnleggende nivået bestemmer det unike filnavnet dets egenskaper: tilgangsrettigheter, adresse, størrelse og andre. Som allerede nevnt kan filkarakteristikker inkluderes i katalogen eller lagres i separate tabeller. Når en fil åpnes, flyttes dens egenskaper fra disk til RAM for å redusere gjennomsnittlig filtilgangstid. I noen filsystemer (for eksempel HPFS), når en fil åpnes, sammen med dens egenskaper, flyttes de første par blokkene av filen som inneholder data til RAM.

Det neste trinnet i implementeringen av en forespørsel til en fil er å sjekke tilgangsrettighetene til den. For å gjøre dette, blir tillatelsene til brukeren eller prosessen som utstedte forespørselen sammenlignet med listen over tillatte typer tilgang til denne filen. Hvis den forespurte typen tilgang er tillatt, fortsetter utførelsen av forespørselen, hvis ikke, utstedes en melding om brudd på tilgangsrettighetene.

På det logiske nivået bestemmes koordinatene til den forespurte logiske posten i filen, det vil si at det er nødvendig å bestemme i hvilken avstand (i byte) den nødvendige logiske posten er fra begynnelsen av filen. Samtidig abstraherer de fra den fysiske plasseringen av filen, den er representert som en kontinuerlig sekvens av byte. Algoritmen til dette nivået avhenger av den logiske organiseringen av filen. For eksempel, hvis en fil er organisert som en sekvens av logiske poster med en fast lengde l, så har den n-te logiske posten en offset på l ((n-1) byte, som direkte spesifiserer adressen til den logiske posten.

Figur 6 Filsystemets fysiske lagfunksjoner

Opprinnelige data:

V - blokkstørrelse

N - nummeret til den første blokken i filen

S - forskyvning av den logiske posten i filen

Det kreves å definere på fysisk nivå:

n - nummeret til blokken som inneholder den nødvendige logiske posten

s - forskyvning av den logiske posten i blokken

n = N +, hvor er heltallsdelen av tallet S/V

s = R - brøkdel av tallet S / V

På det fysiske nivået bestemmer filsystemet det fysiske blokknummeret som inneholder den nødvendige logiske posten og forskyvningen av den logiske posten i den fysiske blokken. For å løse dette problemet brukes resultatene av arbeidet med det logiske nivået - forskyvningen av den logiske posten i filen, adressen til filen på en ekstern enhet, samt informasjon om den fysiske organiseringen av filen, inkludert blokkstørrelsen. Figur 6 illustrerer operasjonen til det fysiske laget for den enkleste fysiske organiseringen av en fil som en sammenhengende sekvens av blokker. La oss understreke at problemet med det fysiske laget er løst uavhengig av hvordan filen var logisk organisert.

Etter å ha bestemt nummeret på den fysiske blokken, kontakter filsystemet I/O-systemet for å utføre en utvekslingsoperasjon med en ekstern enhet. Som svar på denne forespørselen vil den nødvendige blokken bli overført til filsystembufferen, der den nødvendige logiske posten velges basert på forskyvningen oppnådd under drift av det fysiske laget.

Utviklere av nye operativsystemer streber etter å gi brukeren muligheten til å jobbe med flere filsystemer samtidig. I den nye forståelsen består filsystemet av mange komponenter, inkludert filsystemene i tradisjonell forstand.

Det nye filsystemet har en flernivåstruktur (Figur 7), på øverste nivå er den såkalte filsystembryteren (i Windows 95, for eksempel, kalles denne bryteren installerbar filsystembehandler, IFS). Det gir et grensesnitt mellom en applikasjons forespørsler og det spesifikke filsystemet som applikasjonen har tilgang til. Filsystembytteren oversetter spørringer til et format som kan leses av neste lag, filsystemlaget.

Figur 7 Arkitektur av det moderne filsystemet

Hver komponent av filsystemnivået er laget i form av en driver for det tilsvarende filsystemet og støtter en spesifikk organisering av filsystemet. Bryteren er den eneste modulen som har tilgang til filsystemdriveren. Appen får ikke tilgang til den direkte. En filsystemdriver kan skrives som reentrant kode, som lar flere applikasjoner utføre filoperasjoner samtidig. Hver filsystemdriver, under sin egen initialisering, registrerer seg med bryteren, og sender den en tabell over inngangspunkter som vil bli brukt på etterfølgende anrop til filsystemet.

For å utføre funksjonene sine, henvender filsystemdrivere seg til I/O-undersystemet, som utgjør det neste laget av den nye arkitekturens filsystem. I/O-undersystemet er en integrert del av filsystemet som er ansvarlig for å laste, initialisere og administrere alle moduler på de lavere nivåene i filsystemet. Vanligvis er disse modulene portdrivere som håndterer maskinvaren direkte. I tillegg gir I/O-undersystemet noen tjenester til filsystemdriverne, som lar dem sende forespørsler til spesifikke enheter. I/O-undersystemet må alltid være til stede i minnet og organisere det felles arbeidet til enhetsdriverhierarkiet. Dette hierarkiet kan inkludere enhetsdrivere av en bestemt type (harddisk- eller båndstasjonsdrivere), leverandørstøttede drivere (slike drivere fanger opp forespørsler om å blokkere enheter og kan delvis endre oppførselen til en eksisterende driver for denne enheten, for eksempel kryptere data ), portdrivere, som driver spesifikke adaptere.

Det store antallet lag i filsystemarkitekturen gir enhetsdriverforfattere mye fleksibilitet - en sjåfør kan få kontroll når som helst i utførelsen av en forespørsel, fra en applikasjon kaller en funksjon som håndterer filer til det punktet hvor den laveste- nivå enhetsdriveren begynner å se på kontrollerregistrene ... Flernivåmekanismen til filsystemet implementeres gjennom anropskjeder.

Under initialisering kan en enhetsdriver legge seg selv til anropskjeden til en bestemt enhet, og bestemme nivået for påfølgende tilgang. I/O-undersystemet plasserer adressen til målfunksjonen i enhetsanropskjeden ved å bruke det spesifiserte nivået for å kunne bestille kjeden riktig. Når forespørselen utføres, kaller I/O-delsystemet sekvensielt opp alle funksjonene som tidligere er plassert i anropskjeden.

Sjåførprosedyren som er introdusert i anropskjeden kan bestemme seg for å sende forespørselen videre - i modifisert eller uendret form - til neste nivå, eller, hvis mulig, prosedyren kan tilfredsstille forespørselen uten å sende den videre nedover i kjeden.

3. Typer filsystemer

3.1 FAT-filsystem

De fleste filsystemer som eksisterer i dag er bygget rundt en filallokeringstabell (FAT), som inneholder dataspor i hver klynge på disken. Det finnes flere typer FAT-filsystemer - FAT 12, FAT 16 og FAT 32. De er forskjellige i antall sifre som brukes i filallokeringstabellen. Med andre ord, FAT 32 bruker et 32-bits nummer for å lagre datasporet i hver klynge, FAT 16 bruker et 16-bits nummer, og så videre. Følgende typer FAT-filsystemer eksisterer for tiden:

FAT 12, brukt på partisjoner med en maksimal kapasitet på 16 MB (for eksempel en diskett);

FAT 16, brukt på partisjoner fra 16 MB til 2 GB;

FAT 32, brukt (valgfritt) på partisjoner fra 512 MB til 2 TB.

Filsystemene FAT 12 og FAT 16 brukes opprinnelig i DOS og Windows og støttes av nesten alle operativsystemer som er kjent i dag. De fleste personlige datamaskiner leveres med harddisker med et av FAT-filsystemene installert.

FAT 32-filsystemet støttes av Windows 95 og nyere og Windows 2000.

For å gi brukerapplikasjoner tilgang til filer, uavhengig av hvilken type disk som brukes, har operativsystemet flere strukturer. Disse strukturene støttes av Windows-systemer og presenteres nedenfor i diskrekkefølge:

oppstartssektorer til hoved- og tilleggspartisjonene;

logisk disk boot sektor;

filallokeringstabeller (FAT);

rotkatalogen;

dataområde;

sylinder for å utføre diagnostiske lese-/skriveoperasjoner.

Informasjon om hver partisjon lagres i oppstartssektoren til partisjonen (eller den logiske disken) i begynnelsen av hver partisjon. Det er også en hovedpartisjonslistetabell plassert i oppstartssektoren til hovedpartisjonen.

Oppstartssektoren til masterpartisjonen (eller Master Boot Record (MBR)) er den første sektoren på harddisken (sylinder 0, hode 0, sektor 1) og består av to elementer.

Hovedseksjonstabell. Inneholder en liste over partisjoner på disken og plasseringen av oppstartssektorene til de tilsvarende logiske diskene. Denne tabellen er veldig liten og kan inneholde maksimalt fire poster. Derfor, for å få flere partisjoner i operativsystemet (for eksempel DOS), kan du opprette en ekstra partisjon og sette inn flere logiske stasjoner i den.

Hovedoppstartskode. Et lite program som kjøres av BIOS. Hovedfunksjonen til denne koden er å overføre kontroll til en partisjon som er utpekt som aktiv (eller oppstartbar).

Oppstartssektoren er den første sektoren på en hvilken som helst logisk DOS-stasjon. For eksempel, på en diskett eller på en Zip-disk, er dette den aller første fysiske sektoren, siden en diskett ikke kan partisjoneres og har bare én logisk disk. På en harddisk er oppstartssektoren(e) plassert i begynnelsen av hver ikke-valgfri partisjon, eller i begynnelsen av et hvilket som helst område av disken som gjenkjennes som en logisk DOS-stasjon.

Disse sektorene er litt som oppstartssektorene til partisjoner, da de inneholder tabeller med spesiell informasjon om den logiske disken.

En diskparameterblokk som inneholder spesifikk informasjon som partisjonsstørrelse, antall disksektorer som brukes, klyngestørrelse og volumetikett.

Oppstartskode er programmet som starter oppstartsprosessen til operativsystemet. For DOS og Windows 9x / Me er dette Io.sys-filen.

Oppstartssektoren til disketten lastes inn av ROM BIOS, og når systemet startes opp fra harddisken, overfører MBR kontrollen til oppstartssektoren til den aktive partisjonen. I begge tilfeller får oppstartssektoren til den logiske disken kontroll. Den gjør noen kontroller og prøver deretter å lese den første systemfilen fra disken (på DOS / Windows er dette Io.sys-filen). Oppstartssektoren er ikke synlig fordi den er utenfor fillagringsområdet til den logiske disken.

En katalog er en database som inneholder informasjon om filer skrevet til disk. Hver post i den er 32 byte lang, og det skal ikke være noen skilletegn mellom postene. Katalogen lagrer nesten all informasjon om filen som operativsystemet har.

Filnavn og filtype - åtte tegn i navnet og tre tegn i utvidelsen; perioden mellom filnavn og filtype er underforstått, men ikke inkludert i denne oppføringen.

En filattributtbyte som inneholder et flagg som representerer standard filattributter.

Tidspunkt og dato da filen ble opprettet eller endret.

Informasjon om plasseringen av filen, dvs. plasseringen av de gjenværende klyngene er inneholdt i FAT.

Alle kataloger har samme struktur. Postene i denne databasen lagrer viktig informasjon om filene, som er knyttet til informasjonen som er lagret i FAT, gjennom et av postfeltene - nummeret til den første klyngen på disken som er okkupert av filen. Hvis alle filene på disken ikke oversteg størrelsen på en klynge, ville det ikke være behov for FAT i det hele tatt. FAT inneholder informasjon om filen som ikke er i katalogen - numrene til klyngene der hele filen ligger.

Filallokeringstabellen (FAT) inneholder klyngenumrene der filene er plassert på disken. Hver klynge i FAT tilsvarer ett tall. Sektorer som ikke inneholder brukerdata (filer) reflekteres ikke i FAT. Disse sektorene inkluderer oppstartssektorer, filallokeringstabeller og rotsektorer.

I FAT-filsystemet er ikke diskplass delt inn i sektorer, men i grupper av sektorer kalt klynger (allokeringsceller). En klynge inneholder en eller flere sektorer. Klyngestørrelsen bestemmes når disken er partisjonert ved hjelp av Fdisk-programmet og avhenger av størrelsen på partisjonen som opprettes. Den minste diskstørrelsen som en fil som ikke er null kan oppta er én klynge. Hver fil bruker et heltall med klynger. For eksempel, hvis en fil er én byte større enn klyngestørrelsen, vil to klynger bli tildelt for å romme den på disken.

FAT er et regneark som styrer tildelingen av diskplass. Hver celle i denne tabellen er knyttet til en bestemt klynge på disken. Nummeret i denne cellen indikerer om denne klyngen brukes for en fil, og, hvis den brukes, hvor er den neste klyngen i denne filen.

Diskdataområdet er området som følger oppstartssektoren, filallokeringstabeller og rotkatalogen på en hvilken som helst logisk disk. Dette området kontrolleres av FAT og rotkatalogen og er delt inn i plasseringsceller kalt klynger. Det er i disse klyngene filene som er lagret på disken er plassert.

3.2 Feil i FAT-filsystem

Feil i filsystemet vises mer på grunn av programvare enn maskinvarefeil (for eksempel feilaktig nedleggelse av Windows).

Tapte klynger. Dette er den vanligste filsystemfeilen der klynger i FAT er merket som brukt når de faktisk ikke er det. Disse foreldreløse klyngene er forårsaket av en unormal programavslutning eller systemkrasj. Diskreparasjonsprogrammer kan oppdage disse klyngene og reparere dem.

Diskgjenopprettingsprogrammer skanner disken og lager en kopi av FAT i RAM. Denne kopien blir så sammenlignet med den "ekte" FAT og dermed blir de tapte klyngene identifisert. ikke eid av noen av de eksisterende filene. Nesten alle gjenopprettingsprogrammer kan lagre informasjon fra tapte klynger til en fil og deretter tilbakestille dem.

Chkdsk-programmet lager for eksempel filer med navnene FILE0001.CHK, FILE0002.CHK osv. fra kjeder av tapte klynger.

Overlappende filer. Disse filene vises når to katalogoppføringer feilaktig peker til samme klynge. Som et resultat "inneholder" klyngen data fra flere filer, noe som selvfølgelig er uakseptabelt.

Oftest er en av de overlappende filene skadet. Datagjenopprettingsprogrammer løser vanligvis problemet med overlappende filer som følger: filene kopieres med nye navn til ledig diskplass, og det overlappende området til begge filene (og deres andre deler) slettes. Merk at begge filene slettes, dvs. eliminering av denne feilen skaper ikke nye problemer: for eksempel peker en katalogoppføring til en fil som ikke eksisterer. Ved å se på de to gjenopprettede filene, kan du finne ut hvilken som er skadet.

Ugyldig fil eller katalog. Noen ganger informasjonen i en katalogoppføring for

fil eller underkatalog er ikke sant: oppføringen inneholder

en klynge med feil dato eller feil format. Nesten alle diskgjenopprettingsprogrammer løser også dette problemet.

Chkdsk-, Recover- og Scandisk-kommandoene er DOS-"gjenopplivingsteamet" dedikert til å gjenopprette ødelagte diskdata. Disse kommandoene har et veldig enkelt og lite brukervennlig grensesnitt, bruken av dem har ofte en betydelig innvirkning på systemet, men noen ganger er det bare de som kan hjelpe.

3.3 NTFS-filsystem

Sammenlignet med FAT eller FAT32, gir NTFS brukeren en kombinasjon av fordeler: effektivitet, pålitelighet og kompatibilitet. NTFS-filsystemet brukes i operativsystemet Windows NT / 2000 / XP.

Som ethvert annet system deler NTFS all nyttig plass i klynger – blokker med data som brukes om gangen. NTFS støtter nesten alle klyngestørrelser - fra 512 byte til 64 KB, en 4 KB-klynge anses som en viss standard

Når du installerer NTFS, er disken delt inn i to ulike deler: den første er reservert for MFT (Master File Table), kalt MFT - sonen og tar omtrent 12% av den totale diskstørrelsen, den andre delen er okkupert av din egen data. Det er også en tredje sone, men mer om den senere. MFT ligger i begynnelsen av disken, hver post i MFT tilsvarer en fil og tar omtrent 1 Kb. I kjernen er det en katalog med alle filene på disken. Det skal bemerkes at ethvert dataelement i NTFS behandles som en fil, selv en MFT.

MFT-sonen holdes alltid tom – dette gjøres for at den viktigste servicefilen (MFT) ikke skal bli fragmentert etter hvert som den vokser. De resterende 88 % av stasjonen er konvensjonell fillagring.

Ledig diskplass inkluderer imidlertid all fysisk ledig plass - tomme deler av MFT-sonen er også inkludert der. Mekanismen for å bruke MFT-sonen er som følger: når filer ikke lenger kan skrives til den vanlige plassen, reduseres MFT-sonen ganske enkelt (i gjeldende versjoner av operativsystemer, nøyaktig to ganger), og dermed frigjøres plass for å skrive filer. Hvis det frigjøres plass i det vanlige MFT-området, kan området utvide seg igjen.

De første 16 filene (metafiler) i MFT-sonen er en spesiell kaste. De inneholder serviceinformasjon, de har en fast posisjon og de er utilgjengelige selv for operativsystemet. Forresten, den første av disse 16 er selve MFT-filen. Det er en kopi av de tre første oppføringene.

Den tredje sonen deler på sin side platen i to. Dette gjøres for pålitelighet, ved tap av informasjon i MFT-filen kan du alltid gjenopprette informasjonen, og der er det allerede et spørsmål om teknologi, som de sier. Alle andre filer i MFT - sonen kan lokaliseres vilkårlig. Det skal bemerkes at det teoretisk sett ikke er noe i MFT-sonen bortsett fra tjenestefilene. Men det er tider når det ikke er plass igjen på den delen av disken som er reservert for brukeren, og da reduseres MFT-sonen. Følgelig er det plass i andre halvdel av platen for opptak av data. Når det frigjøres tilstrekkelig mengde ledig plass i denne sonen, utvides MFT-sonen igjen. Og det er her problemet dukker opp. Vanlige filer kommer inn i MFT-sonen og den begynner å bli fragmentert. Men tilbake til metafilene. Hver av dem er ansvarlig for et eller annet arbeidsområde. De begynner med navnet $. La oss gi et eksempel på noen av dem:

$ MFT er ikke noe mer enn selve MFT

$ MFTmirr - den samme kopien som er i midten av disken

$ LogFile er loggfilen

$ Boot - som navnet tilsier, er Hans Majestet støvelsektoren

$ Bitmap - kart over den ledige plassen til partisjonen

Informasjon om metafiler er i MFT-filen. Et slikt system ble oppfunnet for å øke påliteligheten til NTFS og rettferdiggjøre seg selv. NTFS har praktisk talt ingen grense for diskstørrelse (i det minste med dagens harddiskteknologier). Klyngestørrelsen kan variere fra 512 b til 64 Kb, selv om dens vanlige størrelse er 4 Kb.

NTFS-katalog. Dette er en metafil med et $-symbol. Den er delt inn i deler, som hver inneholder filnavnet, dets attributter og en lenke til MFT-filen. Og det er allerede all resten av informasjonen. Katalogen er et binært tre, dvs. I katalogen er informasjon om data på disken ordnet på en slik måte at ved søk etter en fil ble katalogen delt i to deler, og svaret var i hvilken del som var ønsket. Deretter gjentas samme operasjon i den valgte halvdelen. Og så videre til den nødvendige filen er funnet.

Filer. Som sådan eksisterer de ikke, det finnes såkalte bekker. Det vil si at enhver informasjonsenhet representerer flere strømmer. En strøm er selve dataen, den er den viktigste. Andre strømmer er filattributter. Enhver annen fil kan legges ved en hvilken som helst fil. Enkelt sagt kan du knytte en helt ny strøm til strømmer av én data og skrive ny data der. Her er bare informasjon om størrelsen på filen er tatt av volumet til hovedstrømmen. Tomme eller små filer på disk vises bare i metafiler. Dette gjøres for å spare diskplass. Generelt bør det bemerkes at konseptet med en fil er mye dypere og bredere, og det er ganske vanskelig å beskrive alle egenskapene. Merk at maksimal filnavnlengde kan være opptil 255 tegn.

I tillegg har NTFS-filer det komprimerte attributtet. Enhver fil eller til og med katalog kan komprimeres. Selve kompresjonsoperasjonen er umerkelig, siden hastigheten er ganske høy. Til haugen brukes såkalt virtuell komprimering, det vil si at en del av filen kan komprimeres, og den andre ikke. Komprimering utføres i blokker. Hver blokk er lik 16 klynger.

NTFS bruker datakryptering. Derfor, hvis du av en eller annen grunn måtte installere systemet på nytt, vil du ikke kunne lese de krypterte filene uten passende autorisasjon.

Journalføring. NTFS er et feiltolerant system som kan bringe seg selv til riktig tilstand i tilfelle nesten enhver reell feil. Ethvert moderne filsystem er basert på et slikt konsept som en transaksjon - en handling utført helt og riktig eller ikke utført i det hele tatt. NTFS har rett og slett ikke mellomliggende (feilaktige eller ukorrekte) tilstander - dataendringskvanten kan ikke deles inn i før og etter feilen, noe som forårsaker ødeleggelse og forvirring - den er enten perfekt eller kansellert.

Eksempel: data blir skrevet til disk. Plutselig viser det seg at vi ikke kunne skrive til stedet der vi nettopp bestemte oss for å skrive neste databit – fysisk skade på overflaten. Oppførselen til NTFS i dette tilfellet er ganske logisk: hele skrivetransaksjonen rulles tilbake - systemet innser at skrivingen ikke er gjort. Plasseringen merkes som dårlig, og dataene skrives til et annet sted – en ny transaksjon starter.

Dermed er logging et middel for å redusere antallet feil og systemkrasj betydelig. Det er usannsynlig at en vanlig NTFS-bruker noen gang vil legge merke til en systemfeil eller bli tvunget til å kjøre chkdsk - erfaring viser at NTFS gjenopprettes til en helt korrekt tilstand selv i tilfelle feil til tider svært belastet med diskaktivitet. Du kan til og med optimere disken og trykke tilbakestill midt i denne prosessen - sannsynligheten for tap av data, selv i dette tilfellet, vil være svært lav. Det er imidlertid viktig å forstå at NTFS-gjenoppretting garanterer riktigheten av filsystemet, ikke dataene dine. Hvis du skrev til disk og fikk en krasj, kan det hende at dataene dine ikke blir skrevet.

3.4 Sammenlignende egenskaper for FAT 32 og NTFS. Fordeler og ulemper

Fordeler med NTFS:

1. Rask tilgang til små filer;

2. Størrelsen på diskplass er praktisk talt ubegrenset i dag;

3. Filfragmentering påvirker ikke selve filsystemet;

4. Høy pålitelighet av datalagring og selve filstrukturen;

5. Høy ytelse når du arbeider med store filer;

Ulemper med NTFS:

1. Høyere krav til mengde RAM sammenlignet med FAT 32;

2. Arbeid med mellomstore kataloger er vanskelig på grunn av deres fragmentering;

3. Lavere driftshastighet sammenlignet med FAT 32;

FAT 32 fordeler:

1. Høy arbeidshastighet;

2. Lavt krav til mengden RAM;

3. Effektivt arbeid med filer av mellomstore og små størrelser;

4. Lavere diskslitasje på grunn av færre bevegelser av lese-/skrivehodene.

Ulemper med FAT 32:

1. Lav beskyttelse mot systemfeil;

2. Ineffektivt arbeid med store filer;

3. Begrensning på maksimalt volum for en seksjon og en fil;

4. Nedgang i ytelse under fragmentering;

5. Redusert ytelse når du arbeider med kataloger som inneholder et stort antall filer.

3.5 Linux-filsystemer

Det moderne, kraftige og gratis Linux-operativsystemet gir rikelig territorium for utvikling av moderne systemer og tilpasset programvare. Noen av de mer interessante utviklingene i nyere Linux-kjerner er nye, høyytelsesteknologier for å administrere lagring, plassering og oppdatering av data på disk.

3.5.1 EXT 2 (det andre utvidede filsystemet)

Ext2 er standard Linux-filsystem. Som et resultat av opprettelsen vil en diskstasjonspartisjon bestå av mange områder - grupper av blokker, som igjen er delt inn i mindre områder.

En inode er en peker til en fil som inneholder informasjon relatert til filen: eier, tilgangsrettigheter, dato for siste endring. Hver fil har en inode. Antall inoder er konstant og angis under opprettelse av filsystem (som standard, én deskriptor for hver 4096 byte).

Superblokk – superblokken lagrer informasjon om hele filsystemet. Det er en superblokk i hver blokkgruppe, det er bare en sikkerhetskopi av superblokken fra den første blokkgruppen.

Gruppebeskrivelse - informasjon om hver gruppe blokker lagres her. Den inneholder også pekere til inodetabellen.

Block bitmap - En rekke biter som indikerer de brukte blokkene.

Inodetabell - En tabell over de faktisk tildelte inodeblokkene for en gitt gruppe.

Datablokker er blokker som direkte inneholder data.

Figur 8 viser et diagram over Linux-filsystemet ..

Figur 8 Filsystem Ext2

Ext3-filsystemet er i hovedsak en forbedret versjon av ext2-filsystemet. Disse forbedringene gir følgende fordeler:

1) Tilgjengelighet

I tilfelle et uventet strømbrudd eller systemkrasj (kalt en feilaktig systemavslutning), må hvert montert ext2-filsystem kontrolleres for konsistens ved hjelp av e2fsck-programmet. Dette er en tidkrevende prosess og kan redusere systemoppstarten betydelig, spesielt på store disker med mange filer. Og inntil kontrollen er over, vil dataene på diskene være utilgjengelige.

Journalføringen utført av filsystemet ext3 gjør at en slik sjekk av filsystemet etter en feilaktig avstenging av systemet ikke lenger er nødvendig. Integritetskontroller i ext3 utføres kun i svært sjeldne tilfeller når maskinvarefeil, for eksempel en harddiskfeil. Tiden det tar å gjenopprette et ext3-filsystem etter en feilaktig avslutning er uavhengig av størrelsen på filsystemet eller antall filer; det avhenger av størrelsen på journalen som brukes for å opprettholde konsistensen. Det tar omtrent et sekund å gjenopprette ved standard loggstørrelse, avhengig av hastigheten til datamaskinen.

2) Dataintegritet

ext3-filsystemet sikrer pålitelig dataintegritet i tilfelle feil systemavslutning. Ext3-filsystemet lar deg velge type og beskyttelsesnivå for dataene dine. Som standard gir ext3-volumer et høyt nivå av datakonsistens basert på tilstanden til filsystemet.

3) Hastighet

Selv om noen data skrives gjentatte ganger, er ext3 i de fleste tilfeller raskere enn ext2 fordi ext3 journalføring optimaliserer bevegelsen til harddiskhodet. Du kan optimalisere hastigheten ved å velge mellom tre loggingsmoduser, men merk at dette påvirker nivået av dataintegritet.

4. Programmer for arbeid med harddisker og filsystemer

4.1 Acronis Disk Director Suite 10

Acronis Disk Director Suite 10 gir funksjoner som å administrere harddisker, dele dem inn i partisjoner uten å miste data, overføre et operativsystem fra disk til disk og mye mer. Det er en profesjonell harddiskprogramvare for hjemmebruk.

For å bruke Acronis Disk Director Suite fullt ut, må du ha til din disposisjon:

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

Prosessor med en klokkehastighet på 300 MHz eller høyere;

256 MB RAM;

100 MB ledig harddiskplass;

CD/DVD-brenner.

Installasjon av programmet forårsaker ikke problemer. Alt er intuitivt.

Programgrensesnittet er ekstremt enkelt og greit

Den profesjonelle tilnærmingen til arbeidet er organisert under hensyntagen til ferdighetene til vanlige brukere. Acronis Disk Director Suite 10 inkluderer oppdaterte verktøy som tidligere kun var tilgjengelig separat. Partisjonsekspert hjelper deg med å kopiere, dele, flytte harddiskpartisjoner uten å miste data. Denne funksjonen er en av de mest populære og nyttige. Du kan overføre operativsystemet med alle filer til en ny harddisk hvis den gamle går i stykker. Dette eliminerer behovet for å installere operativsystemet på nytt med alle programmer. Eller du kan ganske enkelt dele opp harddisken i partisjoner (lokale stasjoner) for enkel bruk. Å kutte en disk i flere partisjoner uten å miste data er en bit av kaken. For å gjøre dette, trenger du bare å gjøre noen få musebevegelser: start programmet, høyreklikk på harddisken, velg "Endre størrelse" og flytt de visuelle grensene til seksjonen, angi størrelsen du liker. Og det er alt. Ja, en ting til: for å fullføre en operasjon individuelt eller alle på en gang, klikk på "Fullfør flagget" (Figur 9).

Figur 9: Endre størrelsen på en partisjon

Disk Editor utfører spesialiserte operasjoner for å arbeide med en harddisk: fra kontroll til å fikse feil. Du kan kjøre en automatisk sjekk av harddisken for feil hvis du bruker dette programmet for første gang, eller til og med bruke en hex-editor. For å utføre en sjekk, velg bare en harddisk eller en partisjon ved å høyreklikke på den og velg "Sjekk". Verktøyet vil rydde opp i harddisken. Gjenopprettingseksperten er et profesjonelt verktøy for å gjenopprette og gjenopprette tapte eller slettede partisjoner. Det kan skje at en harddiskpartisjon slettes ved et uhell, eller det skjer som følge av en programvarefeil. Dette verktøyet kan gjenopprette data med høy nøyaktighet som ble slettet for noen måneder siden. For å kalle dette verktøyet, klikk på "Veiviser"-fanen og velg "Partisjonsgjenoppretting".

Programmet fører en logg over hendelser, du kan alltid se hva som skjedde med harddisken, hvilke handlinger som ble utført av selve programmet. Dette vil være nyttig hvis vi har glemt hvordan vi skal utføre en eller annen handling på en harddisk eller finne ut trinnene for å utføre en operasjon. Programmet har alle trekkene registrert (Figur 10)!

Figur 10: Programhendelseslogg

Og en annen nyttig funksjon av programmet er å lage en oppstartbar disk. Hvis plutselig Windows "beordret til å leve lenge", og vi ikke klarte å lage en kopi av filene våre, ikke tro at verdifull informasjon går tapt for alltid. La oss bruke en oppstartbar disk: den er i stand til å jobbe med en harddisk uten å laste operativsystemet. Vi vil være i stand til å jobbe fullt ut med innholdet på harddisken, overføre filer, teste for feil og prøve å fikse problemet med lasting av operativsystemet. Funksjonene og utseendet til programmet i dette tilfellet vil ikke avvike fra de som brukes i Windows. Et lite "men": du må lage en oppstartbar disk på forhånd, helst umiddelbart etter at du har installert programmet (Figur 11).

Figur 11 Lag en oppstartbar disk

Å lage en oppstartbar disk tar noen minutter og krever ingen ferdigheter. Dette krever en tom CD-R-plate. Velg "Opprett oppstartbare disker" på fanen "Tjeneste". Du trenger bare å klikke "Neste" overalt og vente på at platen skal brenne. Det er alt. Acronis Disk Director Suite 10 vil nå være til stede på CD-en.

4.2. Power Quest Partition Magic 8.0

Power Quest Partition Magic 8.0 fungerer med alle versjoner av Windows, ønsker å se minst 32 MB RAM og en prosessor som ikke er lavere enn Pentium-150. Partition Magic 8.0 forstår FAT16, FAT32, NTFS, Linux Ext2 / 3 filsystemer, og vet også hva en partisjon er for en Linux Swap Linux swap-fil.

La oss se hva utviklerne lover oss når det gjelder ferdighetene til den nye versjonen av programmet:

Opprett og slett partisjoner på harddisken din, samt endre størrelsen på disse partisjonene uten å miste data. Som du ser hviler FDISK.

Slå sammen partisjoner uten å miste data (du kan for eksempel slå sammen en primær partisjon og en logisk disk til en helhet).

Konverter filsystemene FAT32 til FAT16 og NTFS, og NTFS til FAT32.

Endre størrelsen på klyngen for å redusere bortkastet diskplass.

Etter å ha endret stasjonsbokstaven, vil det innebygde DriveMapper-verktøyet sjekke banene til programmene, og om nødvendig gjøre endringer i registeret, samt foreta de riktige rettelsene i systemsnarveiene.

Sjekker harddisker for dårlige sektorer.

Arbeid med partisjoner på opptil 160 GB.

Støtte for nye enheter med USB2- og FireWire-kommunikasjonsprotokoller (IE 1394).

Boot Magic 8.0-verktøyet, inkludert i Partition Magic 8.0-pakken, vil lage en praktisk meny for å velge oppstart av et bestemt operativsystem, om nødvendig.

Muligheten til å lage oppstartbare disketter for å gjøre endringer eller rettelser i DOS-miljøet. Forresten, disse diskettene (2 stykker) kan opprettes umiddelbart under installasjonen av programmet, eller etter det, ved å velge alternativet Lag redningsdisketter i menyen Start> Programmer> PartitionMagic 8.0 Verktøy. Ikke vær lat til å utføre denne operasjonen, for livet er en uforutsigbar ting.

Hovedvinduet til programmet vil umiddelbart vise alle partisjonene som er tilgjengelige på harddiskene til datamaskinen din (Figur 12).

Figur 12: Partition Magic 8.0 Hovedvindu

Dessuten er hver seksjon uthevet i en spesiell farge, som Partition Magic markerer filsystemer - det vil være vanskelig å gjøre en feil. Mengden ledig plass i partisjonen er også godt synlig (utildelt plass er uthevet i hvitt). Kommandoer for alle operasjoner med seksjoner er tilgjengelige både i menyen og i kontekstmenyen. Så hva har vi når vi ser på figur 9? Bildet indikerer at det er to fysiske harddisker installert i PC-systemenheten.

Den nye versjonen har et handlingspanel på venstre side av hovedvinduet. Velg en oppgave-seksjonen presenterer et sett med "Hjelpere" for grunnleggende operasjoner med partisjoner, som vil hjelpe nybegynnere med å utføre de nødvendige manipulasjonene for å opprette en ny partisjon, omfordele ledig plass og installere et nytt operativsystem. Hver "Wizard" består av en syklus av sekvensielle trinn, som utføres i form av ganske forståelige vinduer.

La oss prøve å nekte tjenestene til disse "mesterne", og vi vil selv gjøre alle de grunnleggende operasjonene. La oss først se på situasjonen med den eneste hovedpartisjonen (der Windows er installert) der vi trenger å lage en logisk stasjon.

Selvfølgelig, for den ekstra delen vi lager, trenger vi ledig plass, som vi vil låne fra hoveddelen. Høyreklikk på bildet av partisjonen i Partition Magic-vinduet, og velg Endre størrelse / Flytt-kommandoen fra kontekstmenyen. I vinduet med samme navn kan du umiddelbart angi størrelsen på tilleggsseksjonen i feltet Ny størrelse, eller du kan dra glidebryteren med markøren og velge ønsket størrelse "etter øyet" (Figur 13).

Figur 13: Endre størrelse på partisjonen

Programmet vil umiddelbart gi informasjon om minimums- og maksimumsverdiene for størrelsen på den nye delen, som ikke lar oss få fingeren i himmelen.

Etter prosedyren for "ærlig fjerning" av diskplass fra hovedpartisjonen, vil den ledige plassen bli uthevet i en ansiktsløs grå farge - Ikke tildelt.

Det er på denne "uutnyttede jomfruelige jorda" vi vil lage en ekstra partisjon med en logisk disk. Klikk på musen igjen, men denne gangen på det grå feltet, og velg deretter Opprett-kommandoen fra kontekstmenyen (Figur 14):

Figur 14

Så snart vi har satt oss for å lage en logisk disk, velger du i feltet Opprett som den logiske parameteren og FAT32-filsystemet, som forstås av alle systemer fra Microsoft.

Det er ikke behov for ytterligere formatering av partisjonen som opprettes, siden vi har satt filsystemtypen, men hvis du ønsker å formatere en logisk disk, for eksempel i NTFS, kan vi bruke kommandoen Format i kontekstmenyen, eller den samme kommandoen i Partisjon-menyen i hovedvinduet. På slutten av prosedyrene ovenfor vil den nye partisjonen sammen med den splitter nye logiske stasjonen D: vise oss sitt rene ansikt (Figur 15):

Figur 15: Den logiske stasjonen er nesten klar

Som du kan se, sørget programmet selv for å tildele en bokstav til den nye disken. Det gjenstår å klikke på Bruk-knappen i nedre venstre hjørne av hovedvinduet, hvoretter endringene trer i kraft direkte i Windows-miljøet (Figur 16):

Figur 16: prosessen har begynt

Men dette er ikke slutten: det innebygde Drive Mapper-verktøyet vil umiddelbart be om tillatelse til å spore de endrede banene til programmene for å gjøre korrigeringer i registeret, det vil være de allerede - vi har tross alt en ny disk med bokstaven D :, og CD-ROM-stasjonen begynte å bli kalt bokstaven E: (Figur 17).

Figur 17

4.2.1 DOS-versjon av Partitin Magiс

Etter å ha lastet inn DOS-versjonen vil et programvindu dukke opp som ikke er så vakkert som i 32-biters inkarnasjon, men det lar deg utføre nesten alle operasjoner som brukeren kan kontrollere fra under Windows. For å endre størrelse på en partisjon og opprette en ny, klikker du bare i feltet til den eksisterende partisjonen og velger Endre størrelse / Flytt-kommandoen fra kontekstmenyen - Figur 18.

Figur 18

Vinduet med motoren for å endre størrelse er allerede kjent for oss fra Windows-versjonen, og byr ikke på noen vanskeligheter: på samme måte drar vi motoren til ønsket størrelse på den nye partisjonen, eller angir umiddelbart det nødvendige antallet megabyte eller gigabyte for den nye partisjonen i feltet Free Space After (Figur 19).

Figur 20

I Opprett som-listen velger du ønsket parameter: Logisk partiton for en logisk disk, eller Primær partiton når du oppretter en annen primær (primær) partisjon. I Partisjonstype-listen noterer du filsystemtypen til den fremtidige partisjonen eller logiske disken: FAT32, NTFS eller etter eget skjønn (Figur 21).

Figur 21

Etter disse manipulasjonene vil PROSJEKTET til den nye strukturen til harddisken vises i programvinduet (Figur 22).

Figur 22

Deretter, for å lagre endringene som er gjort, trykker du på Bruk-knappen og svarer Ja på det eldgamle spørsmålet - å være, eller for eksempel å ikke være (Figur 23). Etter kort tid med programoperasjonen (Figur 24), vil alle endringer tre i kraft.

Figur 23

Figur 24

Som allerede nevnt, kan Partition Magic konvertere primære partisjoner til logiske stasjoner og omvendt, samt konvertere FAT32> NTFS og omvendt. DOS-versjonen gjør det samme: når du klikker på ønsket seksjon, må du velge den velkjente Konverter-kommandoen, hvoretter det ikke vises noe vindu, men en rullegardinmeny med kommandoene tilgjengelig for denne seksjonen åpnes. For eksempel er det slik kommandoene for en logisk disk med NTFS-filsystemet ser ut: du kan gjøre den om til en primær partisjon (Logical to Primary) eller konvertere filsystemet til FAT32 (NTFS til FAT32) - Figur 25.

figur 25

Og her er hva du kan gjøre med en FAT32-partisjon (Figur 26): som du kan se, kan du gjøre hovedpartisjonen om til en logisk disk (primær til logisk) og konvertere filsystemet til ... FAT (som betyr FAT16-systemet ). Hvorfor er kommandoen for konvertering til NTFS ikke tilgjengelig? Jeg skal fortelle deg en liten hemmelighet: det var ingen data i denne delen, og derfor var det ingenting å tape, og for å konvertere filsystemet til partisjonen til NTFS, bør du velge Format-kommandoen - det er alt.

Figur 26

Alle kommandoer i kontekstmenyen til DOS-versjonen av Partition Magic er tilgjengelige i operasjonsmenyen i hovedvinduet (Figur 27).

Figur 27

Som du kan se, har Partition Magic 8.0-programmet mange muligheter og hjelpeprogrammer, og vil kunne løse nesten alle oppgavene som brukeren skal løse når han jobber med diskpartisjoner.

Konklusjon

Filsystemet, fra brukerens synspunkt, er "plassen" der filene er plassert. Og som et vitenskapelig begrep er det en del av operativsystemet, hvis formål er å gi et brukervennlig grensesnitt når man arbeider med data lagret på disk, og å sikre fildeling av flere brukere og prosesser.

I vid forstand inkluderer begrepet "filsystem":

samlingen av alle filer på disken,

sett med datastrukturer som brukes til å administrere filer, for eksempel filkataloger, filbeskrivelser, tabeller for tildeling av ledig og brukt diskplass,

et sett med systemprogramvareverktøy som implementerer filbehandling, spesielt: opprettelse, ødeleggelse, lesing, skriving, navngiving, søking og andre operasjoner på filer.

Tilstedeværelsen av filsystemet lar deg bestemme hva filen heter, hvor den er plassert. Siden informasjon lagres på personlige datamaskiner hovedsakelig på disker, bestemmer filsystemene som brukes på dem organiseringen av data på disker (mer presist, på logiske disker). Denne artikkelen diskuterer flere typer filsystemer, deres komparative egenskaper.

Bibliografi

Guk M. Hardware IBM PC: Bestseller - 2. utgave .: Peter, 2005.

Figurnov V.E. "IBM PC for the user" - 7. utgave, Revidert. og legg til. - M. INFA-M, 1998.

Organisering av datamaskiner og systemer

Orlov S., Tsilker B. Organisering av datamaskiner og systemer: Peter, 2007, 672 s.

Melekhin V.F., Pavlovsky E.G. Datamaskiner, systemer og nettverk, 3. utgave .: M .: Publishing Center "Academy", 2007, 560 s.

A.V. Gordeev OS. Lærebok for universiteter. 2. utgave: Peter, 2004, 416 s.

Tanenbaum E.S. Oversettelse: A. Leontiev Moderne operativsystemer: Peter, 2002, 1040 s.

Smooth A.A. Windows XP for alle: Peter, 2005, 208 s.

Elektroniske ressurser

Oversikt over FAT- og NTFS-filsystemer http://support.microsoft.com/kb/100108

www.powerquest.com

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

Filsystemstruktur

Strukturen til filsystemet avhenger av operativsystemet. En av de første datamaskinene brukte filsystemet FAT (File Allocation Table), som ble brukt i MS DOS-operativsystemet.

FAT ble designet for å fungere med disketter mindre enn 1 MB i størrelse, og støttet i utgangspunktet ikke harddisker. Deretter begynte FAT å støtte filer og partisjoner på opptil 2 GB.

FAT bruker følgende konvensjoner for filnavn:
Navnet må begynne med en bokstav eller et tall og kan inneholde alle ASCII-tegn unntatt mellomrom og "/ \:; | =, ^ *?
Navnet er opptil 8 tegn langt, etterfulgt av et punktum og en valgfri utvidelse på opptil 3 tegn.
filnavn skiller ikke mellom store og små bokstaver og er ikke bevart.

FAT-filsystemet kan ikke kontrollere hver sektor separat, så det kombinerer sammenhengende sektorer i klynger. Dette reduserer det totale antallet lagringsenheter som filsystemet må holde styr på. FAT-klyngestørrelsen er en potens av to og bestemmes av størrelsen på volumet når disken formateres. En klynge er minimumsplassen som en fil kan ta opp. Dette resulterer i at noe av diskplassen blir bortkastet.

Operativsystemer bruker begrepene katalog og mappe som objekter for lagring og tilgang til filer.

Access er en prosedyre for å etablere forbindelse med minnet og en fil som ligger i det for å skrive og lese data.

Når du får tilgang til en fil, må du spesifisere den nøyaktige plasseringen av dens plassering. I dette tilfellet, hvis filen åpnes fra kommandolinjen, ser posten slik ut:

c: \ Papka1 \ papka2 \ uchebnik.doc

En slik post kalles en rute, eller sti.

Katalog-katalog med filer som angir plasseringen på disken.

I WINDOWS-operativsystemet tilsvarer konseptet med en katalog til konseptet med en mappe.

Det er to tilstander i katalogen - gjeldende (aktiv) og passiv.

Gjeldende (aktiv) katalog - katalogen som brukeren jobber i.

Passiv katalog - en katalog som det for øyeblikket ikke er noen forbindelse med .

Operativsystemet tar i bruk en hierarkisk katalogstruktur, der hver disk alltid har en enkelt hovedkatalog (rotkatalog). Den er plassert på nullnivået i den hierarkiske strukturen og er merket med "\" - omvendt skråstrek. Rotkatalogen opprettes når du formaterer (initialiserer, partisjonerer) disken, har en begrenset størrelse. Hovedkatalogen kan inneholde andre kataloger og filer som er opprettet av operativsystemkommandoer og kan fjernes med de tilsvarende kommandoene.

Overordnet katalog - katalog som har underkataloger .

Underkatalog - en katalog som er en del av en annen katalog .

Dermed kan enhver katalog som inneholder katalogene på lavere nivå på den ene siden være foreldre til dem, og på den andre siden underordnet katalogen på øverste nivå.

Katalogstrukturen kan inneholde kataloger som ikke inneholder noen filer eller underkataloger. Slike underkataloger sies å være tomme. .

FAT-filsystemet fyller alltid ledig diskplass sekvensielt fra begynnelse til slutt. Når du oppretter en ny fil eller endrer en eksisterende, ser den etter den aller første ledige klyngen i filallokeringstabellen. Hvis noen filer ble slettet under drift, og andre endret i størrelse, vil de resulterende tomme klyngene bli spredt over disken. Hvis klyngene som inneholder filens data ikke er ordnet i en rad, blir filen fragmentert. Sterkt fragmenterte filer reduserer arbeidseffektiviteten betydelig. Operativsystemer som støtter FAT inkluderer vanligvis spesielle diskdefragmenteringsverktøy for å forbedre ytelsen til filoperasjoner.

FAT-filsystemet har en betydelig begrensning i å støtte store mengder diskplass, grensen er 2 GB.

Nye generasjoner av harddisker med store mengder diskplass har krevd et forbedret filsystem.

Windows-operativsystemet inneholder filsystemet FAT32, som støtter harddisker på opptil to terabyte.
FAT32 har utvidede filattributter for nå å lagre klokkeslett og dato for opprettelse, endring og siste tilgang til en fil eller katalog.
Systemet tillater lange filnavn og mellomrom i navnene.
FAT32-filsystemet støttes på Windows XP og Windows Vista.

For disse operativsystemene ble det utviklet et annet filsystem: NTFS (New Technology File System)

NTFS har muligheten til å gjenopprette seg selv i tilfelle en OS- eller maskinvarefeil, slik at diskvolumet forblir tilgjengelig og katalogstrukturen forblir intakt.

For å redusere fragmentering prøver NTFS alltid å lagre filer i sammenhengende blokker. Det gir effektivt søk etter filer i en katalog.

NTFS ble designet som et utvinnbart filsystem ved bruk av en transaksjonsbehandlingsmodell. Hver I/O-operasjon som endrer en fil på et NTFS-volum, behandles som en transaksjon av systemet og kan utføres som en udelelig blokk. Når brukeren endrer filen, registrerer loggfiltjenesten all nødvendig informasjon for å gjenta eller rulle tilbake transaksjonen.

En interessant funksjon ved filsystemet er dynamisk kryptering av filer og kataloger, noe som øker påliteligheten til informasjonslagring.

Spørsmål til selvransakelse.

1. Hva er et filsystem?

2. Hva er en "fil"?

3. Hovedkomponentene i filstrukturen.

4. Hva er en klynge?

5. Navngi hovedparametrene som karakteriserer filen.

6.Hvordan dannes filnavnet?

7. Regler for navngivning av filer i FAT-systemet.

8. Hvorfor er det nødvendig å defragmentere disken?

9. Hva er en katalog?

10. Forklar begrepene "rute", "sti".

11.Hva brukes utvidelsen til i filnavn?

12. Hovedformålet med filsystemet.

13. Hvilke filsystemer støttes av Windows XP, Windows Vista?

Før eller siden blir en nybegynner datamaskinbruker møtt med et konsept som et filsystem (FS). Som regel oppstår det første bekjentskapet med dette begrepet når du formaterer et lagringsmedium: logiske stasjoner og plug-in-medier (flash-stasjoner, minnekort, ekstern harddisk).

Før du formaterer, ber Windows-operativsystemet deg om å velge type filsystem på mediet, størrelsen på klyngen, formateringsmetoden (rask eller full). La oss se hva et filsystem er og hva er det for?

All informasjon registreres på mediet i en form som må ordnes i en bestemt rekkefølge, ellers vil ikke operativsystemet og programmene kunne operere med dataene. Denne rekkefølgen organiserer filsystemet ved å bruke visse algoritmer og regler for plassering av filer på media.

Når et program trenger en fil på disk, trenger det ikke å vite hvordan eller hvor den er lagret. Alt programmet trenger å gjøre er å kjenne filnavnet, størrelsen og attributtene for å sende disse dataene til filsystemet, som vil gi tilgang til ønsket fil. Det samme skjer når du skriver data til et medium: programmet overfører informasjon om filen (navn, størrelse, attributter) til filsystemet, som lagrer den i henhold til sine egne spesifikke regler.

For en bedre forståelse, se for deg en bibliotekar som deler ut en bok etter tittel til en klient. Eller i omvendt rekkefølge: klienten gir den leste boken til bibliotekaren, som legger den tilbake til oppbevaring. Klienten trenger overhodet ikke vite hvor og hvordan boken oppbevares, dette er den ansatte i institusjonens ansvar. Bibliotekaren kjenner reglene for katalogisering av biblioteket og søker i henhold til disse reglene etter publikasjonen eller legger den tilbake, dvs. utfører sine offisielle funksjoner. I dette eksemplet er biblioteket lagringsmediet, bibliotekaren er filsystemet, og klienten er programmet.

Hovedfunksjonene til filsystemet

Hovedfunksjonene til filsystemet er:

plassering og bestilling på databæreren i form av filer;
bestemmelse av den maksimale støttede mengden data på lagringsmediet;
opprette, lese og slette filer;
tilordning og endring av filattributter (størrelse, tidspunkt for opprettelse og endring, eier og oppretter av filen, skrivebeskyttet, skjult fil, midlertidig fil, arkiv, kjørbar, maksimal filnavnlengde, etc.);
definere filstrukturen;
organisering av kataloger for logisk organisering av filer;
filbeskyttelse i tilfelle systemfeil;
beskyttelse av filer mot uautorisert tilgang og endringer i innholdet.

Informasjon registrert på en harddisk eller et annet medium plasseres i den på grunnlag av en klyngeorganisasjon. En klynge er en slags celle av en viss størrelse, der hele filen eller deler av den kan plasseres.

Hvis filen har en klyngestørrelse, okkuperer den bare én klynge. Hvis filstørrelsen overstiger cellestørrelsen, plasseres den i flere klyngeceller. Dessuten kan det hende at frie klynger ikke er plassert ved siden av en annen, men er spredt over den fysiske overflaten av disken. Et slikt system tillater den mest effektive bruken av plass ved lagring av filer. Filsystemets oppgave er å dekomponere filen optimalt under skriving til frie klynger, samt å samle den under lesing og gi den til programmet eller operativsystemet.

Typer filsystemer

I prosessen med utviklingen av datamaskiner, lagringsmedier og operativsystemer har et stort antall filsystemer dukket opp og forsvunnet. I prosessen med et slikt evolusjonært utvalg brukes i dag følgende typer FS hovedsakelig til å jobbe med harddisker og eksterne stasjoner (flash-stasjoner, minnekort, eksterne harddisker, CDer):

FAT32
ISO9660

De to siste systemene er laget for å fungere med CD-er. Filsystemene Ext3 og Ext4 fungerer med Linux-baserte operativsystemer. NFS Plus er et filsystem for OS X-operativsystemer som brukes på Apple-datamaskiner.

De mest utbredte filsystemene er NTFS og FAT32, og dette er ikke overraskende, siden de er designet for Windows-operativsystemene som kjører de aller fleste datamaskiner i verden.

Nå erstattes FAT32 aktivt av det mer avanserte NTFS-systemet på grunn av dets større pålitelighet når det gjelder datasikkerhet og beskyttelse. I tillegg vil de nyeste versjonene av Windows rett og slett ikke la seg installere hvis harddiskpartisjonen er formatert i FAT32. Installasjonsprogrammet vil be deg om å formatere partisjonen til NTFS.

NTFS-filsystemet støtter arbeid med disker på hundrevis av terabyte og en enkelt fil på opptil 16 terabyte.

FAT32-filsystemet støtter stasjoner på opptil 8 terabyte og en enkelt filstørrelse på opptil 4 GB. Oftest brukes denne FS på flash-stasjoner og minnekort. Det er i FAT32 at eksterne stasjoner formateres på fabrikken.

Imidlertid er filstørrelsesgrensen på 4 GB allerede en stor ulempe i dag. på grunn av spredningen av høykvalitetsvideo, vil filmfilstørrelsen overskride denne grensen, og det vil ikke være mulig å ta opp på media.

Dele.

Klassifisering, struktur, egenskaper ved filsystemer !!!

1. Konsept, struktur og drift av filsystemet.

Et filsystem er et sett (rekkefølge, struktur og innhold) for å organisere datalagring på lagringsmedier, som direkte representerer tilgang til lagrede data; på husholdningsnivå er det et sett med alle filer og mapper på en disk. Hovedenhetene i filsystemet anses å være en klynge, fil, katalog, partisjon, volum, disk.
Settet med nuller og enere på informasjonsbæreren utgjør en klynge (minste størrelse på plass for lagring av informasjon, det er også vanlig å kalle dem konseptet med en sektor, størrelsen deres er et multiplum av 512 byte).
Filer - en navngitt samling av bytes, delt inn i sektorer. Avhengig av filsystemet kan en fil ha et annet sett med egenskaper. For enkelhets skyld, når du arbeider med filer, brukes deres (symbolske identifikatorer) navn.
For å organisere strukturen til filsystemet, grupperes filer i kataloger .
Kapittel - et område av disken som ble opprettet under partisjoneringen og som inneholder ett eller flere formaterte volumer.
Volum - området til partisjonen med filsystemet, filtabellen og dataområdet. En eller flere seksjoner utgjør disk .
All informasjon om filer lagres i et spesielt område av seksjonen - filtabellen. Filtabellen lar deg knytte numeriske filidentifikatorer og tilleggsinformasjon om dem (endringsdato, tilgangsrettigheter, navn osv.) med det direkte innholdet i filen som er lagret i et annet område av seksjonen.

MBR (Master Boot Record) et spesielt område plassert i begynnelsen av disken - som inneholder informasjon som er nødvendig for at BIOS skal kunne starte operativsystemet fra harddisken.
Partisjonstabellen er også plassert på begynnelsen av disken, dens oppgave er å lagre informasjon om partisjoner: start, lengde, last. Oppstartspartisjonen inneholder oppstartssektoren, som lagrer oppstartsprogrammet for operativsystemet.

Tellingen starter fra MBR (fra sektor med nummer 0) for alle primære (primære) partisjoner, både for vanlige og utvidede, og kun for primære.
Alle ikke-utvidede logiske partisjoner er forskjøvet fra begynnelsen av den utvidede partisjonen der de er beskrevet.
Alle utvidede logiske partisjoner er forskjøvet fra starten av den utvidede primære.

Oppstartsprosessen for operativsystemet er som følger:
Når datamaskinen er slått på, mottar BIOS kontroll over prosessoren, den lastes (boot) fra harddisken, den første sektoren av disken (MBR) lastes inn i datamaskinens RAM og kontrollen overføres til den).

MBR kan skrives som en "standard" bootloader,

og oppstartslastere som LILO / GRUB.

Standard oppstartslaster finner den første partisjonen med det oppstartbare flagget i den primære partisjonstabellen, leser dens første sektor (oppstartssektoren) og overfører kontrollen til koden skrevet i denne oppstartssektoren. Hvis det i stedet for standard MBR bootloader er en annen, ser den ikke på det oppstartbare flagget, den kan starte opp fra hvilken som helst partisjon (spesifisert i innstillingene).

For å starte opp operativsystemet Windows NT / 2k / XP / 2003, skrives det for eksempel en kode i oppstartssektoren som laster hovedlasteren (ntloader) fra gjeldende partisjon inn i minnet.
Hvert FAT16 / FAT32 / NTFS filsystem bruker sin egen bootloader. ntldr-filen må være til stede i roten av delen. Hvis du ser meldingen "NTLDR mangler" når du prøver å starte Windows, er dette tilfellet når ntldr-filen mangler. For normal drift av ntldr kan det også være nødvendig med filene bootfont.bin, ntbootdd.sys, ntdetect.com og en korrekt skrevet boot.ini.

Boot.ini eksempel

C: \ boot.ini

timeout = 8
default = C: \ gentoo.bin

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

Eksempel på grub.conf konfigurasjonsfil

# grub.conf generert av anaconda
#
#Merk at du ikke trenger å kjøre grub på nytt etter å ha gjort endringer i denne filen
#
#MERKNAD: Du har en / boot-partisjon. Dette betyr at
#alle kjerne- og initrd-baner er relative til / boot /, f.eks.
#root (hdO.O)
#kernel / vmlinuz-versjon ro root = / dev / sda2
#initrd /initrd-versjon.img
# boot = / dev / sda standard = 0 timeout = 5
splashimage = (hdO, 0) /grub/splash.xpm.gz
skjult meny
tittel Red Hat Enterprise Linux-server (2.6.18-53.el 5)
root (hdO.O)
kjerne /vmlinuz-2.6.18-53.el5 ro rot = LABEL = / rhgb stille-
initrd /initrd-2.6.18-53.el5.img

Lilo.conf filstruktur

# LILO konfigurasjonsfil generert av "liloconfig"
// Del som beskriver globale parametere
# Start LILO global seksjon
// Hvor Lilo er skrevet til. I dette tilfellet er det MBR
boot = / dev / hda
// Meldingen som vises ved lasting
melding = /boot/boot_message.txt
// Vis ledeteksten
ledetekst
// Time Out for å velge operativsystem
timeout = 1200
# Overstyr farlige standarder som omskriver partisjonstabellen:
endre-regler
nullstille
# VESA-rammebufferkonsoll @ 800x600x256
// Velg videomodus for å vise menyen
vga = 771
# Avslutt LILOs globale seksjon
// Del som beskriver oppstartsparametrene til windows
# DOS oppstartbar partisjonskonfigurasjon begynner
annet = / dev / hda1
etikett = Windows98
tabell = / dev / hda
# DOS-oppstartbar partisjonskonfigurasjon avsluttes
// Del som beskriver QNX oppstartsparametere
# QNX oppstartbar partisjonskonfigurasjon begynner
// Bane til operativsystemet
annet = / dev / hda2
etikett = QNX
tabell = / dev / hda
# QNX oppstartbar partisjonskonfigurasjon avsluttes
// Del som beskriver Linux-oppstartsparametere
# Linux oppstartbar partisjonskonfigurasjon begynner
// Bane til kjernebildet
image = / boot / vmlinuz
root = / dev / hda4
label = Slackware
skrivebeskyttet
# Linux oppstartbar partisjonskonfigurasjon avsluttes

2. De mest kjente filsystemene.

Avansert platearkiveringssystem
AdvFS
Vær filsystem
CSI - DOS
Kryptering av filsystem
Utvidet filsystem
Andre utvidede filsystem
Tredje utvidet filsystem
Fjerde utvidede filsystem
Filallokeringstabell (FAT)
Filer - 11
Hierarkisk filsystem
HFS Plus
Høyytelses filsystem (HPFS)
ISO 9660
Journalført filsystem
Macintosh filsystem
MINIX filsystem
Mikrodoser
Neste 3
Ny implementering av en loggstrukturert F (NILFS)
Novell Storage Services
New Technology File System (NTFS)
Protogon
ReiserFS
Smart filsystem
Squashfs
Unix filsystem
Universal Disk Format (UDF)
Veritas filsystem
Windows Future Storage (WinFS)
Skriv hvor som helst filoppsett
Zettabyte filsystem (ZFS)

3. Hovedkarakteristikkene til filsystemer.

Operativsystemet gir applikasjoner et sett med funksjoner og strukturer for arbeid med filer. Mulighetene til operativsystemet pålegger ytterligere begrensninger på begrensningene til filsystemet, hovedbegrensningene inkluderer:

Maksimal (minimum) volumstørrelse;
- Maksimalt (minimum) antall filer i rotkatalogen;
- Maksimalt antall filer i en ikke-rotkatalog;
- Sikkerhet på filnivå;
- Støtte for lange filnavn;
- Selv helbreding;
- Komprimering på filnivå;
- Føre transaksjonslogger;

4. En kort beskrivelse av de vanligste filsystemene FAT, NTFS, EXT.

FAT filsystem.

FAT står for filallokeringstabell.
I FAT-filsystemet er den logiske diskplassen til enhver logisk disk delt inn i to områder:
- systemområde;
- dataområde.
Systemområdet opprettes ved formatering og oppdateres ved manipulering av filstrukturen. Dataområdet inneholder filer og kataloger underordnet roten og er tilgjengelig via brukergrensesnittet. Systemområdet består av følgende komponenter:
- oppstartsrekord;
- reserverte sektorer;
- filallokeringstabeller (FAT);
- rotkatalogen.
Filallokeringstabellen er et kart (bilde) av dataområdet, som beskriver tilstanden til hver del av dataområdet. Dataområdet er delt inn i klynger. En klynge er en eller flere sammenhengende sektorer i en logisk diskadresseplass (kun dataområde). I FAT-tabellen er klynger som tilhører samme fil (ikke-rotkatalog) lenket sammen. FAT16-filbehandlingssystemet bruker et 16-bits ord for å spesifisere klyngenummeret, slik at du kan ha opptil 65536 klynger.
En klynge er den minste adresserbare enheten med diskplass som er allokert til en fil eller ikke-rotkatalog. Filen eller katalogen opptar et heltall med klynger. I dette tilfellet kan det hende at den siste klyngen ikke er fullstendig involvert, noe som vil føre til et merkbart tap av diskplass med en stor klyngestørrelse.
Siden FAT brukes svært intensivt ved tilgang til disken, lastes det inn i RAM og blir der så lenge som mulig.
Rotkatalogen skiller seg fra en vanlig katalog ved at den ligger på en fast plassering på en logisk disk og har et fast antall elementer. For hver fil og katalog lagrer filsystemet informasjon i henhold til følgende struktur:
- fil- eller katalognavn - 11 byte;
- filattributter - 1 byte;
- reservefelt - 1 byte;
- opprettelsestid - 3 byte;
- opprettelsesdato - 2 byte;
- dato for siste tilgang - 2 byte;
- Reservert - 2 byte;
- tidspunkt for siste endring - 2 byte;
- nummeret på den første klyngen i FAT - 2 byte;
- filstørrelse - 4 byte.
Strukturen til filsystemet er hierarkisk.

Filsystemet er FAT32.
FAT32 er et helt uavhengig 32-bits filsystem og inneholder en rekke forbedringer og tillegg i forhold til FAT16. Den grunnleggende forskjellen mellom FAT32 er mer effektiv bruk av diskplass: FAT32 bruker mindre klynger, noe som fører til besparelser i diskplass.
FAT32 kan flytte rotkatalogen og bruke en FAT backup i stedet for standarden. FAT32 Extended Boot Record lar deg lage kopier av kritiske datastrukturer, noe som øker motstandskraften til disker mot FAT-strukturbrudd sammenlignet med tidligere versjoner. Rotkatalogen er en vanlig kjede av klynger, så den kan lokaliseres hvor som helst på disken, noe som fjerner begrensningen på størrelsen på rotkatalogen.

Filsystem NTFS.
Filsystemet NTFS (New Technology File System) inneholder en rekke betydelige forbedringer og endringer som skiller det betydelig fra andre filsystemer. Fra brukerens synspunkt er filer fortsatt lagret i kataloger, men å jobbe på store disker i NTFS er mye mer effektivt:
- det finnes verktøy for å begrense tilgangen til filer og kataloger;
- introduserte mekanismer som betydelig øker påliteligheten til filsystemet;
- fjernet mange restriksjoner på maksimalt antall disksektorer og/eller klynger.

De viktigste egenskapene til NTFS-filsystemet:
- pålitelighet. Høyytelsesdatamaskiner og delte systemer må ha økt pålitelighet, for dette formålet er det innført en transaksjonsmekanisme der filoperasjoner logges;
- utvidet funksjonalitet. NTFS introduserer nye funksjoner: forbedret feiltoleranse, emulering av andre filsystemer, kraftig sikkerhetsmodell, parallell behandling av datastrømmer, opprettelse av brukerdefinerte filattributter;
- POSIX standard støtte. Grunnleggende funksjoner inkluderer valgfri bruk av filnavn som skiller mellom store og små bokstaver, lagring av forrige gang en fil ble åpnet, og en aliasmekanisme som lar flere navn referere til samme fil;
- fleksibilitet. Tildelingen av diskplass er veldig fleksibel: klyngestørrelsen kan variere fra 512 byte til 64 KB.
NTFS fungerer godt med store datamengder og store volumer. Maksimal volum (og fil) størrelse er 16 EB. (1 EB tilsvarer 2 ** 64 eller 16000 milliarder gigabyte.) Antall filer i rot- og ikke-rotkatalogene er ikke begrenset. Siden NTFS-katalogstrukturen er basert på en effektiv datastruktur kalt et "binært tre", er ikke søketiden for filer i NTFS lineært relatert til antallet.
NTFS har noen selvhelbredende funksjoner og støtter ulike mekanismer for å sjekke systemintegritet, inkludert transaksjonslogging, som lar deg spore filskriveoperasjoner mot systemloggen.
NTFS-filsystemet støtter sikkerhetsobjektmodellen og behandler alle volumer, kataloger og filer som uavhengige NTFS-objekter. Tilgangsrettigheter til volumer, kataloger og filer avhenger av brukerkontoen og gruppen den tilhører.
NTFS-filsystemet har innebygd komprimering som kan brukes på volumer, kataloger og filer.

Filsystem Ext3.
ext3-filsystemet kan støtte filer på opptil 1 TB i størrelse. Med Linux-kjerne 2.4 er filsystemet begrenset av maksimal blokkenhetsstørrelse, som er 2 terabyte. Linux 2.6 (for 32-bits prosessorer) har en maksimal blokkenhetsstørrelse på 16TB, men ext3 støtter kun opptil 4TB.
Ext3 har god NFS-kompatibilitet og har ikke et ytelsesproblem når det er mangel på ledig diskplass.En annen fordel med ext3 kommer av at den er basert på ext2-kode. Diskformatene ext2 og ext3 er identiske; det følger at ext3-filsystemet kan monteres som ext2 uten problemer om nødvendig. Og det er ikke alt. På grunn av det faktum at ext2 og ext3 bruker identiske metadata, er det mulig å varme opp ext2 til ext3.
Ext3 pålitelighet
I tillegg til ext2-kompatibel, arver ext3 andre fordeler med det vanlige metadataformatet. Ext3-brukere har et velprøvd fsck-verktøy til disposisjon i årevis. Selvfølgelig er hovedårsaken til å flytte til journalfilsystemet for å eliminere behovet for periodiske og lange kontroller for konsistensen av metadata på disken. Men "journalføring" beskytter ikke mot kjernekrasj eller diskoverflateskader (eller noe sånt). I nødstilfeller vil du sette pris på det faktum at ext3 er arvet fra ext2 med sin fsck.
Ext3 journalføring.
Nå som du har en generell forståelse av problemet, la oss se hvordan ext3 håndterer journalføring. Journalføringskoden for ext3 bruker en spesiell API kalt Journaling Block Device layer eller JBD. JBD ble designet for å logges til enhver blokkeringsenhet. Ext3 er knyttet til JBD API. Ext3-filsystemkoden ber JBD om å gjøre en endring og ber JBD om tillatelse til å gjøre det. Loggen administreres av JBD på vegne av ext3-filsystemdriveren. Denne konvensjonen er veldig praktisk fordi JBD utvikler seg som et separat, generisk objekt og kan brukes i fremtiden for journalføring til andre filsystemer.
Ext3 databeskyttelse
Nå kan vi snakke om hvordan ext3-filsystemet gir journalføring for både data og metadata. Det er faktisk to metoder for å sikre konsistens i ext3.
Ext3 ble opprinnelig designet for full data og metadata journalføring. I denne modusen (kalt "data = journal"-modus) journaliserer JBD alle endringer i filsystemet knyttet til både data og metadata. Ved å gjøre det kan JBD bruke loggen til å rulle tilbake og gjenopprette metadata og data. Ulempen med "full" journalføring er den ganske lave ytelsen og forbruket av en stor mengde diskplass for journalen.
Nylig er det lagt til en ny journalføringsmodus for ext3, som kombinerer høy ytelse og garanti for en konsistent filsystemstruktur etter en krasj (som "vanlige" journalføringsfilsystemer). Den nye driftsmodusen serverer kun metadata. Imidlertid holder ext3-filsystemdriveren fortsatt styr på behandlingen av hele databiter (hvis de involverer modifisering av metadata) og grupperer dem i et eget objekt kalt en transaksjon. Transaksjonen vil bli fullført først etter at alle data er skrevet til disken. En "bivirkning" av denne "grove" teknikken (kalt "data = bestilt"-modus) er ext3 gir en høyere sjanse for dataoppbevaring (sammenlignet med "avanserte" journalføringsfilsystemer) samtidig som det garanterer metadatakonsistens. I dette tilfellet logges kun endringer i filsystemstrukturen. Ext3 bruker denne modusen som standard.
Ext3 har mange fordeler. Den er designet for enkel distribusjon. Den er basert på mange år med utprøvd ext2-kode og har arvet det fantastiske fsck-verktøyet. Ext3 er først og fremst ment for applikasjoner som ikke har innebygde funksjoner for dataintegritetssikring. Totalt sett er ext3 et flott filsystem og en verdig oppfølging av ext2. En annen egenskap som skiller ext3 fra andre journaliserte filsystemer under Linux er dens høye pålitelighet.

Ext4-filsystemet er en verdig evolusjonær fortsettelse av ext-filsystemet.