Klassificering, struktur, egenskaper hos filsystem!!! Filsystemstruktur

Lämna en kommentar 6,950

Filsystemets struktur beror på operativ system. En av de första datorerna som använde filsystemet FAT (File Allocation Table), som användes i operativsystemet MS DOS.

FAT designades för att fungera med disketter mindre än 1 MB och gav från början inte stöd för hårddiskar. Därefter började FAT stödja filer och partitioner upp till 2 GB i storlek.

FAT använder följande filnamnkonventioner: namnet måste börja med en bokstav eller siffra och kan innehålla alla ASCII-tecken utom mellanslag och tecknen "/\ : ; | = , ^ * ? Namnet måste vara upp till 8 tecken långt, följt med en punkt och en valfri förlängning på upp till 3 tecken är inte skiftlägeskänslig och bevaras inte.

FAT-filsystemet kan inte kontrollera varje sektor separat, det kombinerar därför angränsande sektorer till kluster. Detta minskar det totala antalet lagringsenheter som filsystemet måste hålla reda på. Klusterstorleken i FAT är en potens av två och bestäms av storleken på volymen vid formatering av disken. Ett kluster representerar den minsta mängd utrymme en fil kan uppta. Detta resulterar i att en del av diskutrymmet slösas bort.

I operativsystem används begreppen katalog och mapp som objekt utformade för att lagra filer och ge tillgång till dem.

Access är en procedur för att upprätta kommunikation med minnet och en fil som finns i det för att skriva och läsa data.

När du kommer åt en fil är det extremt viktigt att ange dess exakta plats. Dessutom, om filen nås från kommandoraden, ser posten ut så här:

c:\Papka1\papka2\uchebnik.doc

En sådan post brukar kallas en rutt eller väg.

Namnet på den logiska enheten som visas före filnamnet i specifikationen anger den logiska enheten på vilken filen ska sökas. På samma disk finns en katalog där de fullständiga namnen på filerna lagras, såväl som deras egenskaper: datum och tid för skapandet; volym (i byte); speciella attribut. I analogi med bibliotekssystem katalogorganisation fullständiga namn fil som är registrerad i katalogen kommer att fungera som ett chiffer genom vilket operativsystemet hittar platsen för filen på disken.

Katalogkatalog filer som anger deras plats på disken.

I operativsystemet WINDOWS motsvarar begreppet katalog begreppet mapp.

Det finns två katalogtillstånd - aktuell (aktiv) och passiv.

Den aktuella (aktiva) katalogen är den katalog som användaren för närvarande arbetar i.

Passiv katalog - en katalog som det för närvarande inte finns någon anslutning till .

Operativsystemet antar en hierarkisk katalogorganisationsstruktur. Varje disk har alltid en enda huvudkatalog (rotkatalog). Den är belägen på nollnivån i den hierarkiska strukturen och betecknas med symbolen "\" - bakåtstreck. Rotkatalogen skapas vid formatering (initiering, partitionering) av disken och har en begränsad storlek. Huvudkatalogen kan innehålla andra kataloger och filer som skapas av operativsystemkommandon och som kan raderas med motsvarande kommandon.

Föräldrakatalog - en katalog med underkataloger .

Underkatalog - en katalog som ingår i en annan katalog .

Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, vilken katalog som helst som innehåller kataloger lägre nivå, kanske å ena sidan föräldraskap för dem, och å andra sidan underordnade katalogen på översta nivån.

Katalogstrukturen kan innehålla kataloger som inte innehåller några filer eller underkataloger. Sådana underkataloger kallas tomma .

Reglerna för att namnge underkataloger är desamma som reglerna för att namnge filer. För att formellt skilja dem från filer tilldelas underkataloger vanligtvis bara namn, även om en typ kan läggas till med samma regler som för filer.

FAT-filsystemet fylls alltid friplats på disken sekventiellt från början till slut. När du skapar en ny fil eller ändrar en befintlig, letar den efter det allra första lediga klustret i filallokeringstabellen. Om vissa filer raderades under arbetet och andra ändrades i storlek, kommer de resulterande tomma klustren att spridas över disken. Om klustren som innehåller fildata inte finns i en rad, blir filen fragmenterad. Kraftigt fragmenterade filer minskar arbetets effektivitet avsevärt. Operativsystem som stöder FAT inkluderar vanligtvis speciella diskdefragmenteringsverktyg utformade för att förbättra prestandan för filoperationer.

FAT-filsystemet har betydande stödbegränsningar stora volymer diskutrymme är gränsen 2 GB.

Nya generationer av hårddiskar med stora mängder diskutrymme krävde ett mer avancerat filsystem.

Operativsystemet Windows innehåller filsystemet FAT32, som stöder hårddiskar upp till två terabyte. FAT32 har utökade filattribut för att lagra tid och datum för skapande, ändring och senaste åtkomst av en fil eller katalog. Systemet tillåter långa filnamn och mellanslag i namn. Filsystemet FAT32 stöds på operativsystemen Windows XP och Windows Vista.

Det är värt att säga att ett annat filsystem utvecklades för dessa operativsystem: NTFS (New Technology Filsystem)

NTFS har avsevärt utökat funktionerna för att kontrollera åtkomst till enskilda filer och kataloger, med introduktion stort antal attribut, implementerad feltolerans, verktyg för dynamisk filkomprimering. NTFS tillåter filnamn upp till 255 tecken långa

NTFS har förmågan att återställa sig själv i händelse av ett OS- eller maskinvarufel, så att diskvolymen förblir tillgänglig och katalogstrukturen inte störs.

Varje fil på en NTFS-volym representeras av en post i en speciell fil - MFT (Master File Table). NTFS reserverar de första 16 tabellposterna på cirka 1 MB i storlek för särskild information. Poster ger säkerhetskopiering av huvudfiltabellen, filåterställning, styr tillståndet för kluster och bestämmer filattribut.

För att minska fragmenteringen försöker NTFS alltid att lagra filer i angränsande block. Det ger effektiv sökning efter filer i en katalog.

NTFS designades som ett återställningsbart filsystem med hjälp av en transaktionsbearbetningsmodell. Varje I/O-operation som modifierar en fil på en NTFS-volym betraktas som en transaktion av systemet och kan exekveras som ett odelbart block. När en fil modifieras av en användare, registrerar loggfilstjänsten all information som behövs för att upprepa eller återställa transaktionen.

Intressant möjlighet filsystem är dynamisk kryptering av filer och kataloger, vilket ökar tillförlitligheten för informationslagring.

Självtestfrågor.

1.Vad är ett filsystem?

2. Vad är en "fil"?

3. Huvudkomponenter i filstrukturen.

4. Vad är ett kluster?

5. Namnge huvudparametrarna som kännetecknar filen.

6.Hur bildas filnamnet?

7. Regler för namngivning av filer i FAT-systemet.

8. Varför är diskdefragmentering så viktigt?

9. Vad är en katalog?

10. Förklara begreppen "rutt", "väg".

11.Varför används tillägget i filnamn?

12. Huvudsyftet med filsystemet.

13. Vilka filsystem stöds av operativsystemen Windows XP och Windows Vista?

1. En logiskt sammankopplad samling av data eller program, för vars placering ett namngivet område är allokerat i externt minne, detta är

Klunga

2. Minsta enhet av diskutrymme som kan allokeras till en fil

3. Det fullständiga filnamnet innehåller

Egentligen namnet

Förlängning

4. Filer med filtillägg .ZIP,ARJ hänvisar till

Systemisk

Grafisk

Arkiv

Temporär

5. FAT-filsystemet bibehåller diskutrymme i volym

6. Filnamnsmall, som tjänar till att ersätta ett tecken

7. Filnamnsmall, som tjänar till att ersätta alla teckensekvenser

8. Katalog med filer som anger deras plats på disken

Katalog

Filallokeringstabell

Klunga

Förare

9.Procedur för att upprätta en anslutning till en fil som finns i minnet

Defragmentering

Läsning

10. Filer med tilläggen .COM,EXE tillhör

Systemisk

Grafisk

Körbar

Temporär

AVSNITT 3. Mjukvaruverktyg för implementering av informationsprocesser

Ämne 3.1. Klassificering programvara

- Implementering av filsystemet. Allmän filsystemstruktur

Filsystem lagras på diskar. De flesta diskar är uppdelade i ett antal partitioner, med ett oberoende filsystem på varje partition. Sektor "0" på disken kallas master boot record (MBR, Master Boot Record) och används för att starta upp datorn. I slutet av huvudstarten... [läs mer]

[Läs mer]

- Filsystemstruktur på disk

Övervägande av metoder för att arbeta med diskutrymme ger allmän uppfattning om uppsättningen tjänstdata som behövs för att beskriva filsystemet. Servicedatastrukturen för ett typiskt filsystem, till exempel Unix, på en av diskpartitionerna kan alltså...

[Läs mer]

- Filsystemstruktur

Implementering av filsystem I det här avsnittet kommer vi att börja överväga principerna och metoderna för att implementera filsystem, vars presentation fortsätter i "Virtuella filsystem (VFS). NFS-system". I detta och nästa...

Balashov Institute (filial) i Saratov statliga universitetet dem. N.V. Chernyshevsky

Kursarbetet slutfördes av student i grupp 142 Efanov A.P.

Balashov 2010

Introduktion

För närvarande finns i genomsnitt flera tiotusentals filer inspelade på en disk. Hur sorterar man igenom all denna mångfald för att korrekt adressera filen? Syftet med filsystemet är att effektivt lösa detta problem.

Utvecklingen av filsystem för persondatorer bestämdes av två faktorer - uppkomsten av nya standarder för lagringsmedia och tillväxten av krav på filsystemegenskaper från applikationsprogram (differentiering av åtkomstnivåer, stöd för långa filnamn i UNICODE-formatet) . Inledningsvis, för filsystem, var det av största vikt att öka hastigheten för dataåtkomst och minimera mängden lagrad tjänstinformation. Därefter, med tillkomsten av snabbare hårddiskar och en ökning av deras volymer, kom kravet på tillförlitlig informationslagring i förgrunden, vilket ledde till behovet av redundant datalagring.

Utvecklingen av filsystemet var direkt relaterad till utvecklingen av relationsdatabasteknologier. Filsystemet använde de senaste framstegen som utvecklats för användning i DBMS:er: transaktionsmekanismer, dataskydd och ett självläkande system i händelse av ett fel.

Utvecklingen av filsystem ledde till en förändring i själva begreppet "fil" från dess ursprungliga tolkning som en ordnad sekvens av logiska poster, till konceptet med en fil som ett objekt som har en uppsättning attribut som kännetecknar den (inklusive filnamn, dess alias, skapelsetid och själva data), implementerad i NTFS .

Under sin 20-åriga historia har filsystemet utvecklats från ett enkelt system som tog på sig filhanteringsfunktioner till ett system som är ett fullfjädrat DBMS med en inbyggd mekanism för loggning och dataåterställning.

Till skillnad från försök att införa en standard för ett protokoll som beskriver reglerna för åtkomst till fjärrfilsystem (CIFS, NFS), bör man inte förvänta sig uppkomsten av en liknande standard som beskriver filsystem för hårddiskar. Detta kan förklaras av det faktum att filsystemet för hårddiskar fortfarande fortsätter att vara en av de viktigaste delarna av operativsystemet som påverkar dess prestanda. Därför kommer varje tillverkare av operativsystem att sträva efter att använda ett filsystem som är "inbyggt" i dess operativsystem.

Den fortsatta utvecklingen av filsystem kommer att följa vägen för att förbättra datalagringsmekanismerna, optimera lagringen av multimediadata och använda ny teknik som används i databaser (fulltextsökningsmöjlighet, sortering av filer efter olika attribut).

Filer identifieras med namn. Användare ger filer symboliska namn, med hänsyn till OS-begränsningar för både de tecken som används och längden på namnet. Tills nyligen var dessa gränser mycket snäva. Således, i det populära FAT-filsystemet, är längden på namn begränsad till det välkända 8.3-schemat (8 tecken - själva namnet, 3 tecken - namntillägget), och i UNIX System V OS kan namnet inte innehålla mer än 14 tecken. Det är dock mycket bekvämare för användaren att arbeta med långa namn, eftersom de låter dig ge filen ett verkligt mnemoniskt namn, med vilket du, även efter en ganska lång tid, kan komma ihåg vad den här filen innehåller. Därför tenderar moderna filsystem att stödja långa symboliska filnamn. Till exempel anger Windows NT, i sitt nya NTFS-filsystem, att ett filnamn kan vara upp till 255 tecken långt, utan att räkna med det avslutande nolltecknet.

När du flyttar till långa namn finns det ett kompatibilitetsproblem med tidigare skapade applikationer som använder korta namn. För att applikationer ska få tillgång till filer enligt tidigare accepterade konventioner måste filsystemet kunna tillhandahålla motsvarande korta namn (alias) till filer som har långa namn. En av de viktiga uppgifterna blir alltså problemet med att generera lämpliga korta namn.

Långa namn stöds inte bara av nya filsystem, utan också av nya versioner av välkända filsystem. Till exempel använder Windows 95 filsystemet VFAT, som är en betydligt modifierad version av FAT. Bland många andra förbättringar är en av de främsta fördelarna med VFAT dess stöd för långa namn. Förutom problemet med att generera likvärdiga korta namn, när man implementerade den nya versionen av FAT, var en viktig uppgift problemet med att lagra långa namn, förutsatt att lagringsmetoden och strukturen för data på disken inte skulle förändras i grunden.

Vanligtvis olika filer kan ha samma symboliska namn. I det här fallet identifieras filen unikt av ett så kallat sammansatt namn, som är en sekvens av symboliska katalognamn. Vissa system kan inte ge samma fil flera olika namn, medan andra inte har någon sådan begränsning. I det senare fallet tilldelar operativsystemet ett ytterligare unikt namn till filen så att en en-till-en-överensstämmelse kan upprättas mellan filen och dess unika namn. Det unika namnet är en numerisk identifierare och används av operativsystemprogram. Ett exempel på ett sådant unikt filnamn är ett inodnummer på ett UNIX-system.

Filtyper. Filer finns i olika typer: vanliga filer, specialfiler, katalogfiler.

Vanliga filer är i sin tur uppdelade i text och binär. Textfiler består av teckensträngar representerade i ASCII-kod. Dessa kan vara dokument, källkoder för program osv. Textfiler kan läsas på skärmen och skrivas ut på en skrivare. Binära filer använder inte ASCII-koder och har ofta komplexa interna strukturer, såsom programobjektkod eller en arkivfil. Alla operativsystem måste kunna känna igen minst en filtyp - sina egna körbara filer.

Specialfiler är filer associerade med I/O-enheter som låter användaren utföra I/O-operationer med vanliga kommandon för att skriva till eller läsa från en fil. Dessa kommandon bearbetas först av filsystemprogram, och sedan i något skede av förfrågningsexekveringen omvandlas de av operativsystemet till kontrollkommandon för motsvarande enhet. Specialfiler, som I/O-enheter, är uppdelade i blockorienterade och byteorienterade.

En katalog är å ena sidan en grupp filer som kombineras av användaren utifrån vissa överväganden (till exempel filer som innehåller spelprogram eller filer som utgör ett programpaket), och å andra sidan är det en fil som innehåller systeminformation om gruppen av filer som den utgör. Katalogen innehåller en lista över filer som ingår i den, och en överensstämmelse upprättas mellan filerna och deras egenskaper (attribut).

Olika filsystem kan använda olika egenskaper som attribut, till exempel:

information om tillåten åtkomst,

lösenord för att komma åt filen,

filägare,

filskapare,

skrivskyddat tecken

"dold fil" tecken

"systemfil" tecken,

signera "arkivfil",

"binary/character"-attribut

"tillfälligt" tecken (ta bort efter avslutad process),

blockerande tecken,

rekordlängd,

pekare till nyckelfältet i posten,

nyckellängd,

tider för skapande, senaste åtkomst och senaste ändring,

nuvarande filstorlek,

maximal filstorlek.

Kataloger kan direkt innehålla värdena för filegenskaper, som görs i MS-DOS-filsystemet, eller hänvisa till tabeller som innehåller dessa egenskaper, som implementeras i UNIX OS (Figur 1). Kataloger kan bilda en hierarkisk struktur på grund av att en katalog på lägre nivå kan inkluderas i en katalog på högre nivå (Figur 2).

Kataloghierarkin kan vara ett träd eller ett nätverk. Kataloger bildar ett träd om en fil tillåts inkluderas i endast en katalog, och ett nätverk om en fil kan inkluderas i flera kataloger samtidigt. Kataloger i MS-DOS

Teckning. 1 Katalogstruktur: a - poststruktur MS-DOS-katalogen(32 bytes);

b - UNIX OS-katalogpoststruktur

Figur 2 Logisk organisation av filsystemet

a - ennivå; b - hierarkisk (träd); c - hierarkisk (nätverk)

form trädstruktur, och i UNIX är det en nätverksfil Liksom alla andra filer har en katalog ett symboliskt namn och identifieras unikt av ett sammansatt namn som innehåller en kedja av symboliska namn för alla kataloger som sökvägen från roten till denna katalog passerar.

Programmeraren hanterar den logiska organisationen av en fil, som representerar filen i form av logiska poster organiserade på ett visst sätt. En logisk post är den minsta databit som en programmerare kan manipulera vid utbyte med extern enhet. Även om det fysiska utbytet med enheten utförs i stora enheter, ger operativsystemet programmeraren tillgång till en separat logisk post. Figur 3 visar flera logiska filorganisationsdiagram. Poster kan vara fast längd eller variabel längd.

Figur 3 Sätt att logiskt organisera filer

Poster kan ordnas i en fil sekventiellt (sekventiell organisation) eller i en mer komplex ordning, med hjälp av så kallade indextabeller, vilket ger snabb åtkomst till en individuell logisk post (index-sekventiell

organisation).

Ett speciellt fält i posten som kallas nyckel kan användas för att identifiera en post. I UNIX- och MS-DOS-filsystem har en fil den enklaste logiska strukturen - en sekvens av en-byte-poster.

Fysisk filorganisation beskriver reglerna för att placera en fil på en extern lagringsenhet, särskilt på en disk. En fil består av fysiska poster - block. Ett block är den minsta dataenhet som en extern enhet utbyter med RAM. Kontinuerlig placering är den enklaste varianten av fysisk organisation (Figur 2.34, a), där en fil är försedd med en sekvens av diskblock som bildar en enda kontinuerlig sektion av diskminnet. För att ange filadressen i detta fall räcker det att endast ange startblocksnumret. En annan fördel med denna metod är dess enkelhet. Men det finns också två betydande nackdelar. För det första, när du skapar en fil, är dess längd inte känd i förväg, vilket innebär att det inte är känt hur mycket minne som ska reserveras för den här filen, och för det andra, med denna placeringsordning, uppstår oundvikligen fragmentering och diskutrymme används inte effektivt , eftersom enskilda små områden (minst 1 block) kan förbli oanvända.

Nästa metod för fysisk organisation är placering i form av en länkad lista med diskminnesblock (Figur 4, b). Med denna metod finns det i början av varje block en pekare till nästa block. I det här fallet kan filadressen också anges med ett nummer - numret på det första blocket. Till skillnad från den tidigare metoden kan varje block fästas till en kedja av vilken fil som helst, därför finns det ingen fragmentering. Filen kan ändras under sin existens, vilket ökar antalet block. Nackdelen är komplexiteten i att implementera åtkomst till en godtyckligt specificerad plats i filen: för att läsa det femte blocket av filen i ordning, är det nödvändigt att sekventiellt läsa de första fyra blocken, spåra kedjan av blocknummer. Dessutom, med denna metod, är mängden fildata som finns i ett block inte lika med en potens av två (ett ord förbrukas för nästa blocknummer), och många program läser data i block vars storlek är lika med en potens av två.

Figur 4 Fysisk filorganisation

a - kontinuerlig placering; b - länkad lista över block;

i - länkad lista över index; d - lista över blocknummer

En populär metod, som används till exempel i FAT-filsystemet i operativsystemet MS-DOS, är att använda en länkad lista med index. Varje block är associerat med ett visst element - ett index. Index finns i ett separat område på disken (i MS-DOS är detta en FAT-tabell). Om ett visst block är allokerat till en viss fil, så innehåller indexet för detta block numret på nästa block i denna fil. Med denna fysiska organisation bevaras alla fördelarna med den tidigare metoden, men båda noterade nackdelarna tas bort: för det första, för att komma åt en godtycklig plats i filen, räcker det att endast läsa indexblocket, räkna det nödvändiga antalet filblock längs kedjan och bestäm numret på det önskade blocket, och för det andra upptar fildata hela blocket, vilket innebär att den har en volym lika med en potens av två.

Sammanfattningsvis, låt oss överväga att specificera den fysiska platsen för filen genom att helt enkelt lista blocknumren som upptas av den här filen. UNIX OS använder alternativet den här metoden, vilket möjliggör en fast adresslängd oavsett filstorlek. Det finns 13 fält tilldelade för att lagra filadressen. Om filstorleken är mindre än eller lika med 10 block, listas numren på dessa block direkt i de första tio fälten i adressen. Om filstorleken är mer än 10 block innehåller nästa 11:e fält adressen till blocket där ytterligare 128 nummer av nästa block i filen kan finnas. Om filen är större än 10+128 block, används det 12:e fältet, som innehåller blocknumret, som innehåller 128 blocknummer, som vart och ett innehåller 128 blocknummer av denna fil. Och slutligen, om filen är större än 10+128+128(128), används det sista 13:e fältet för trippel inriktning, vilket låter dig ange adressen till en fil med en maximal storlek på 10+ 128 + 128( 128 + 128(128(128.

2. Allmänna begrepp för filsystemet

Funktionen hos vilket filsystem som helst kan representeras av en flernivåmodell (Figur 5), där varje nivå tillhandahåller ett visst gränssnitt (uppsättning funktioner) till den övre nivån, och själv i sin tur använder gränssnittet (hanterar en uppsättning förfrågningar) på den lägre nivån för att utföra sitt arbete.

Uppgiften för den symboliska nivån är att utifrån det symboliska filnamnet bestämma dess unika namn. I filsystem där varje fil bara kan ha ett symboliskt namn (till exempel MS-DOS), saknas denna nivå, eftersom det symboliska namnet som användaren tilldelat en fil är både unikt och kan användas av operativsystemet.

Figur 5 Allmän modell filsystem

I andra filsystem, där samma fil kan ha flera symboliska namn, går detta lager genom katalogkedjan för att bestämma ett unikt filnamn. I UNIX-filsystemet, till exempel, är det unika namnet filens inodnummer (i-nod).

På nästa grundläggande nivå Förbi unikt namn fil, dess egenskaper bestäms: åtkomsträttigheter, adress, storlek och annat. Som redan nämnts kan filegenskaper vara en del av en katalog eller lagras i separata tabeller. När du öppnar en fil flyttas dess egenskaper från disk till Bagge för att minska den genomsnittliga filåtkomsttiden. I vissa filsystem (till exempel HPFS), när en fil öppnas, flyttas de första blocken av filen som innehåller data till RAM tillsammans med dess egenskaper.

Nästa steg för att implementera en begäran till en fil är att kontrollera åtkomsträttigheterna till den. För att göra detta jämförs myndigheterna för användaren eller processen som utfärdade begäran med listan över tillåtna typer av åtkomst till den här filen. Om den begärda typen av åtkomst tillåts, fortsätter begäran om inte, skickas ett meddelande om kränkning av åtkomsträttigheter.

På den logiska nivån bestäms koordinaterna för den begärda logiska posten i filen, det vill säga det är nödvändigt att bestämma på vilket avstånd (i byte) från början av filen den nödvändiga logiska posten finns. I detta fall är den fysiska platsen för filen abstraherad som en kontinuerlig sekvens av bytes. Driftsalgoritmen för denna nivå beror på den logiska organisationen av filen. Till exempel, om en fil är organiserad som en sekvens av logiska poster med fast längd l, så har den n:te logiska posten en offset på l((n-1) byte. För att bestämma koordinaterna för en logisk post i en fil med en indexsekventiell organisation läses index(nyckel)tabellen, i vilken adressen för den logiska posten är direkt angiven.

Figur 6 Funktioner fysisk nivå filsystem

Inledande data:

V - blockstorlek

N - nummer för det första blocket i filen

S - förskjutning av den logiska posten i filen

Det krävs att bestämma på fysisk nivå:

n - nummer på blocket som innehåller den nödvändiga logiska posten

s - förskjutning av den logiska posten inom blocket

n = N + , där är heltalsdelen av talet S/V

s = R - bråkdel av talet S/V

Vid det fysiska lagret bestämmer filsystemet numret på det fysiska blocket som innehåller den nödvändiga logiska posten och förskjutningen av den logiska posten i det fysiska blocket. För att lösa detta problem används resultaten av den logiska nivån - förskjutningen av den logiska posten i filen, adressen till filen på den externa enheten, samt information om den fysiska organisationen av filen, inklusive blockstorleken . Figur 6 illustrerar funktionen av det fysiska lagret för den enklaste fysiska organisationen av en fil som en sammanhängande sekvens av block. Vi betonar att problemet med det fysiska lagret är löst oavsett hur filen var logiskt organiserad.

Efter att ha fastställt det fysiska blocknumret, kommer filsystemet åt I/O-systemet för att utföra en utbytesoperation med en extern enhet. Som svar på denna begäran kommer det erforderliga blocket att överföras till filsystembufferten, i vilken den erforderliga logiska posten väljs baserat på förskjutningen som tas emot under driften av det fysiska lagret.

Utvecklare av nya operativsystem strävar efter att ge användaren möjligheten att arbeta med flera filsystem samtidigt. I den nya förståelsen består filsystemet av många komponenter, som även inkluderar filsystem i traditionell mening.

Det nya filsystemet har en struktur på flera nivåer (Figur 7), på den översta nivån finns en så kallad filsystemswitch (i Windows 95, till exempel, kallas en sådan för installationsbar filsystemhanterare, IFS). . Det tillhandahåller ett gränssnitt mellan en applikations förfrågningar och det specifika filsystemet som applikationen kommer åt. Filsystemväxeln konverterar förfrågningar till ett format som kan förstås av nästa lager, filsystemlagret.

Figur 7 Modern filsystemsarkitektur

Varje filsystemlagerkomponent implementeras som en motsvarande filsystemdrivrutin och stöder en specifik filsystemorganisation. Switchen är den enda modulen som kan komma åt filsystemdrivrutinen. Applikationen kan inte komma åt den direkt. En filsystemsdrivrutin kan skrivas i reentrant-kod, vilket gör att flera applikationer kan utföra filoperationer samtidigt. Varje filsystemdrivrutin, under sin egen initiering, registrerar sig med switchen och skickar den en tabell över ingångspunkter som kommer att användas i efterföljande anrop till filsystemet.

För att utföra sina funktioner får filsystemsdrivrutiner åtkomst till I/O-undersystemet, som utgör nästa lager i det nya arkitekturfilsystemet. I/O-delsystemet är en komponent i filsystemet som ansvarar för att ladda, initiera och hantera alla moduler lägre nivåer filsystem. Vanligtvis är dessa moduler portdrivrutiner som direkt fungerar med hårdvara. Dessutom tillhandahåller I/O-undersystemet vissa tjänster till filsystemdrivrutiner, vilket gör att de kan göra förfrågningar till specifika enheter. I/O-delsystemet måste finnas permanent i minnet och organisera den gemensamma driften av hierarkin av enhetsdrivrutiner. Denna hierarki kan inkludera enhetsdrivrutiner av en specifik typ (hårddisk- eller banddrivrutiner), drivrutiner som stöds av leverantörer (sådana drivrutiner fångar upp förfrågningar om att blockera enheter och kan delvis ändra beteendet hos den befintliga enhetsdrivrutinen, såsom kryptering av data), port drivrutiner som styr specifika adaptrar.

Det stora antalet lager i filsystemarkitekturen ger drivrutinförfattarna större flexibilitet - föraren kan få kontroll i vilket skede som helst av förfrågningsexekveringen - från att applikationen anropar en funktion som hanterar filer till det ögonblick då drivrutinen körs kl. den lägsta nivån börjar titta på styrenhetens register. Flernivåmekanismen i filsystemet implementeras genom anropskedjor.

Under initiering kan en enhetsdrivrutin lägga till sig själv i en enhets samtalskedja och specificera nivån för efterföljande samtal. I/O-undersystemet placerar adressen för målfunktionen i enhetens anropskedja, med den specificerade nivån för att ordna kedjan korrekt. När en begäran exekveras anropar I/O-delsystemet sekventiellt alla funktioner som tidigare placerats i anropskedjan.

En förarprocedur placerad i samtalskedjan kan besluta att föra begäran vidare, antingen modifierad eller oförändrad, till nästa nivå, eller om möjligt kan proceduren tillgodose begäran utan att skicka den vidare upp i kedjan.

3. Typer av filsystem

3.1 FAT-filsystem

De flesta filsystem som finns idag är uppbyggda kring en File Allocation Table (FAT), som innehåller dataspår i varje kluster på disken. Det finns flera typer av FAT-filsystem - FAT 12, FAT 16 och FAT 32. De skiljer sig åt i antalet siffror som används i filallokeringstabellen. Med andra ord använder FAT 32 ett 32-bitars nummer för att lagra ett dataspår i varje kluster, FAT 16 använder ett 16-bitars nummer, etc. För närvarande finns följande typer av FAT-filsystem:

FAT 12, används i partitioner med en kapacitet på högst 16 MB (till exempel en diskett);

FAT 16, används i partitioner med kapaciteter från 16 MB till 2 GB;

FAT 32, används (valfritt) på partitioner som sträcker sig i storlek från 512 MB till 2 TB.

Filsystemen FAT 12 och FAT 16 användes ursprungligen i DOS och Windows och stöds av nästan alla operativsystem som är kända idag. De flesta persondatorer medföljer hårddiskar, där ett av FAT-filsystemen är installerat.

FAT 32-filsystemet stöds av Windows 95 och senare operativsystem senare versioner, samt Windows 2000.

För att ge användarapplikationer åtkomst till filer, oavsett vilken typ av disk som används, tillhandahåller operativsystemet flera strukturer. Dessa strukturer stöds av Windows-system och presenteras nedan i ordning efter plats på disken:

startsektorer för huvud- och ytterligare partitioner;

startsektorn logisk enhet;

Filallokeringstabeller (FAT);

rotkatalog;

dataområde;

cylinder för att utföra diagnostiska läs-/skrivoperationer.

Information om varje partition lagras i startsektorn för partitionen (eller den logiska enheten) i början av varje partition. Det finns också en huvudpartitionslista placerad i startsektorn för huvudpartitionen.

Startsektorn för huvudpartitionen (eller main startrekord(Master Boot Record - MBR)) är den första sektorn på hårddisken (cylinder 0, huvud 0, sektor 1) och består av två element.

Huvudpartitionstabell. Innehåller en lista över partitioner på disken och platsen för startsektorerna för motsvarande logiska enheter. Denna tabell är mycket liten och kan innehålla maximalt fyra poster. Således, för att få fler partitioner i ett operativsystem (till exempel DOS), kan du skapa en extra partition och placera flera logiska diskar på den.

Huvudstartkod. Litet program, som körs av BIOS-systemet. Huvudfunktionen för denna kod är att överföra kontrollen till den partition som är betecknad som aktiv (eller boot).

Startsektorn är den första sektorn på någon logisk DOS-enhet. Till exempel, på en diskett eller Zip-disk, är detta den allra första fysiska sektorn, eftersom en diskett inte kan partitioneras och bara har en logisk enhet. På en hårddisk är startsektorn/sektorerna placerade i början av varje icke-sekundär partition eller i början av någon del av disken som känns igen som en logisk DOS-disk.

Dessa sektorer är lite som partitionsstartsektorer genom att de innehåller tabeller med speciell information om den logiska enheten.

Ett diskparametrarblock som innehåller specifik information som partitionsstorlek, antal använda skivsektorer, klusterstorlek och volymetikett.

Bootkod är ett program som startar processen att ladda operativsystemet. För DOS och Windows 9x/Me är detta filen Io.sys.

Startsektorn för disketten laddas av ROM BIOS, och när systemet startar från hårddisken överför MBR kontrollen till startsektorn för den aktiva partitionen. I båda fallen får den logiska diskens startsektor kontroll. Den gör några kontroller och försöker sedan läsa den första systemfilen från disken (i DOS/Windows är detta filen Io.sys). Startsektorn är inte synlig eftersom den ligger utanför fillagringsområdet på den logiska disken.

En katalog är en databas som innehåller information om filer lagrade på en disk. Varje post i den är 32 byte lång, och det bör inte finnas några avgränsare mellan posterna. Katalogen lagrar nästan all information om filen som operativsystemet har.

Filnamn och filtillägg - åtta namntecken och tre tilläggstecken; Perioden mellan filnamnet och filtillägget är underförstått men ingår inte i denna post.

En filattributbyte som innehåller en flagga som representerar standardfilattributen.

Tid och datum då filen skapades eller ändrades.

Information om filens plats, d.v.s. platsen för de återstående klustren finns i FAT.

Alla kataloger har samma struktur. Poster i denna databas lagrar viktig information om filer som är relaterad till information lagrad i FAT genom ett av postens fält - numret på det första klustret på disken som upptas av filen. Om alla filer på disken inte översteg storleken på ett kluster skulle det inte behövas FAT alls. FAT innehåller information om filen som inte finns i katalogen - numren på klustren där hela filen finns.

Filallokeringstabellen (FAT) innehåller numren på de kluster där filerna finns på disken. Varje kluster i FAT motsvarar ett nummer. Sektorer som inte innehåller användardata (filer) återspeglas inte i FAT. Dessa sektorer inkluderar startsektorer, filallokeringstabeller och rotkatalogsektorer.

I FAT-filsystemet är diskutrymme inte uppdelat i sektorer, utan i grupper av sektorer, som kallas kluster (allokeringsceller). Ett kluster innehåller en eller flera sektorer. Klusterstorleken bestäms genom att dela upp disken i partitioner med hjälp av Fdisk-program och beror på storleken avsnittet som skapas. Den minsta diskstorlek som en fil som inte är noll kan uppta är ett kluster. Varje fil använder ett heltal av kluster. Till exempel, om en fil är en byte större än klusterstorleken, kommer två kluster att tilldelas för att rymma den på disken.

FAT är ett kalkylblad som styr tilldelningen av diskutrymme. Varje cell i denna tabell är associerad med ett specifikt kluster på disken. Numret i den här cellen anger om detta kluster används för någon fil och, om det används, var nästa kluster i denna fil finns.

Diskdataområdet är området efter startsektorn, filallokeringstabeller och rotkatalogen på valfri logisk enhet. Detta område kontrolleras av FAT och rotkatalogen och är uppdelat i allokeringsceller som kallas kluster. Filerna som är lagrade på disken finns i dessa kluster.

3.2 FAT-filsystemfel

Fel i filsystemet uppstår på grund av mjukvara snarare än hårdvarufel (till exempel när Windows stängs av felaktigt).

Förlorade kluster. Detta är det vanligaste filsystemfelet där kluster i FAT markeras som i användning när de faktiskt inte är det. Dessa föräldralösa kluster uppstår när ett program kraschar eller systemet kraschar. Diskåterställningsprogram kan upptäcka dessa kluster och reparera dem.

Diskåterställningsprogram skannar disken och skapar en kopia av FAT i RAM. Denna kopia jämförs sedan med den ”riktiga” FAT och därmed identifieras de förlorade klustren, d.v.s. inte tillhör någon av befintliga filer. Nästan alla återställningsprogram kan spara information från förlorade kluster till en fil och sedan återställa dem.

Till exempel skapar Chkdsk-programmet filer med namnet FILE0001.CHK, FILE0002.CHK, etc. från kedjor av förlorade kluster.

Överlappande filer. Dessa filer visas när två katalogposter felaktigt pekar på samma kluster. Som ett resultat "innehåller" klustret data från flera filer, vilket naturligtvis är oacceptabelt.

Oftast är en av de överlappande filerna skadad. Dataåterställningsprogram löser vanligtvis problemet med överlappande filer på följande sätt: filerna kopieras med nya namn för att frigöra diskutrymme, och det överlappande området för båda filerna (och deras återstående delar) raderas. Observera att båda filerna raderas, d.v.s. eliminering liknande misstag skapar inga nya problem: till exempel pekar en katalogpost på en obefintlig fil. Genom att titta på de två återställda filerna kan du avgöra vilken som är skadad.

Ogiltig fil eller katalog. Ibland informationen i en katalogpost för

fil eller underkatalog är inte sant: posten innehåller

kluster med ett felaktigt datum eller felaktigt format. Nästan alla diskåterställningsprogram eliminerar detta problem.

Kommandona Chkdsk, Recover och Scandisk är DOS:s "räddningsteam" för att återställa skadad data på en disk. Dessa kommandon är mycket enkla och inte alltför användarvänligt gränssnitt, deras användning har ofta en betydande inverkan på systemet, men ibland är de de enda som kan hjälpa.

3.3 Fil NTFS-system

Jämfört med FAT eller FAT32 ger NTFS användaren en hel kombination av fördelar: effektivitet, tillförlitlighet och kompatibilitet. NTFS-filsystemet används i operativsystemet Windows NT/2000/XP.

Som alla andra system delar NTFS allt användbar plats för kluster - datablock som används åt gången. NTFS stöder nästan alla klusterstorlekar - från 512 byte till 64 KB, medan ett 4 KB-kluster anses vara en viss standard

När du installerar NTFS är disken uppdelad i två olika delar: den första är tilldelad för MFT (Master File Table - en vanlig filtabell), som kallas MFT-zonen och upptar cirka 12% av den totala diskstorleken, den andra delen är upptas av din data själv. Det finns också en tredje zon, men mer om det senare. MFT ligger i början av skivan, varje post i MFT motsvarar en fil och tar upp cirka 1 Kb. I grunden är detta en katalog med alla filer som finns på disken. Det bör noteras att alla dataelement i NTFS betraktas som en fil, även MFT.

MFT-zonen hålls alltid tom - detta görs för att den viktigaste servicefilen (MFT) inte ska bli fragmenterad när den växer. De återstående 88 % av disken är normalt fillagringsutrymme.

Ledigt diskutrymme inkluderar dock allt fysiskt ledigt utrymme - ofyllda delar av MFT-zonen ingår också där. Mekanismen för att använda MFT-zonen är som följer: när filer inte längre kan skrivas till vanligt utrymme reduceras MFT-zonen helt enkelt (i nuvarande versioner av operativsystem med exakt hälften), vilket frigör utrymme för att skriva filer. När utrymme frigörs i det vanliga MFT-området kan området expandera igen.

De första 16 filerna (metafiler) i MFT-zonen är en speciell kast. De innehåller serviceinformation, de har en fast position och är otillgängliga även för operativsystemet. Förresten, den första av dessa 16 är själva MFT-filen. En kopia av de tre första posterna finns.

Den tredje zonen delar i sin tur skivan på mitten. Detta görs för tillförlitligheten; vid förlust av information i MFT-filen kan du alltid återställa informationen, och då är det en fråga om teknik, som de säger. Alla andra filer i MFT-zonen kan lokaliseras godtyckligt. Det bör noteras att det teoretiskt sett inte finns något i MFT-zonen förutom servicefiler. Men det finns tillfällen då det inte finns något utrymme kvar på den del av disken som är tilldelad för användaren, och då minskar MFT-zonen. Följaktligen uppstår utrymme i den andra halvan av skivan för inspelning av data. När tillräckligt med ledigt utrymme frigörs i denna zon expanderar MFT-zonen igen. Och det är här problemet uppstår. Vanliga filer hamnar i MFT-zonen och den börjar fragmenteras. Men låt oss återgå till metafiler. Var och en av dem ansvarar för något arbetsområde. De börjar med namnsymbolen $. Här är ett exempel på några av dem:

$MFT är inget annat än MFT i sig

$MFTmirr - samma kopia som finns i mitten av disken

$LogFile är loggfilen

$Boot - som namnet antyder är Hans Majestät stövelsektorn

$Bitmap - karta över partitionsfritt utrymme

Information om metafiler finns i MFT-filen. Detta system uppfanns för att öka tillförlitligheten hos NTFS och är motiverat. NTFS har praktiskt taget inga begränsningar för diskstorlekar (åtminstone med nuvarande hårddiskproduktionsteknik). Klustrets storlek kan variera från 512 b till 64 Kb, även om dess vanliga storlek är 4 Kb.

NTFS-katalog. Detta är en metafil med notationen $. Den är uppdelad i delar som var och en innehåller filnamnet, dess attribut och en länk till MFT-filen. Och all annan information finns redan där. Katalogen är ett binärt träd, dvs. i katalogen är information om data på disken placerad på ett sådant sätt att vid sökning efter en fil delas katalogen i två delar och svaret ligger i vilken del som innehåller det du letar efter. Samma operation upprepas sedan på den valda halvan. Och så vidare tills önskad fil hittas.

Filer. Det finns inga sådana saker, det finns så kallade flöden. Det vill säga att vilken informationsenhet som helst representerar flera strömmar. En tråd är själva data, det är den huvudsakliga. Andra strömmar är filattribut. Du kan bifoga vilken annan fil som helst till vilken fil som helst. Enkelt uttryckt kan du koppla en helt ny ström till strömmar av samma data och skriva ny data där. Men informationen om filstorleken tas baserat på volymen på huvudströmmen. Tomma eller små filer på disken visas endast i metafiler. Detta gjordes för att spara diskutrymme. Generellt bör det noteras att begreppet fil är mycket djupare och bredare och det är ganska svårt att beskriva alla egenskaper. Jag noterar det maximal längd Filnamnet kan vara upp till 255 tecken.

Dessutom har NTFS-filer det komprimerade attributet. Alla filer eller till och med kataloger kan komprimeras. Själva kompressionsoperationen sker obemärkt, eftersom dess hastighet är ganska hög. Till högen, den sk virtuell komprimering det vill säga, en del av filen kan komprimeras, men den andra kan inte. Kompression utförs i block. Varje block är lika med 16 kluster.

NTFS använder datakryptering. Således, om du av någon anledning var tvungen att installera om systemet igen, kommer du inte att kunna läsa de krypterade filerna utan lämplig auktorisation.

Journalföring. NTFS - feltolerant system, som enkelt kan återställa sig själv till rätt tillstånd i händelse av nästan alla verkliga fel. Varje modernt filsystem är baserat på konceptet med en transaktion - en åtgärd som utförs helt och korrekt eller inte utförs alls. NTFS har helt enkelt inga mellanliggande (felaktiga eller felaktiga) tillstånd - kvantiteten av dataförändringar kan inte delas in i före och efter felet, vilket leder till förstörelse och förvirring - det är antingen begått eller avbrutet.

Exempel: data skrivs till disk. Plötsligt visar det sig att det inte gick att skriva till den plats där vi precis bestämde oss för att skriva nästa databit - fysisk skada ytor. Beteendet för NTFS i det här fallet är ganska logiskt: skrivtransaktionen rullas tillbaka helt - systemet inser att skrivningen inte utfördes. Platsen markeras som misslyckad, och data skrivs till en annan plats - en ny transaktion börjar.

Således är loggning ett sätt att avsevärt minska antalet fel och systemfel. Det är osannolikt att den genomsnittliga NTFS-användaren någonsin kommer att märka ett systemfel eller tvingas köra chkdsk - erfarenheten visar att NTFS återställs till ett helt korrekt tillstånd även vid fel i stunder som är mycket upptagna med diskaktivitet. Du kan till och med optimera disken och trycka på återställning mitt i denna process - sannolikheten för dataförlust även i detta fall kommer att vara mycket låg. Det är dock viktigt att förstå att systemet NTFS-återställning garanterar korrektheten av filsystemet, inte dina data. Om du skrev till en disk och fick en krasch, kanske dina data inte skrivs.

3.4 Jämförande egenskaper FAT 32 och NTFS. Fördelar och nackdelar

Fördelar med NTFS:

1. Snabb hastighet tillgång till små filer;

2. Storleken på diskutrymme idag är praktiskt taget obegränsad;

3. Filfragmentering påverkar inte själva filsystemet;

4. Hög tillförlitlighet spara data och själva filstrukturen;

5. Hög prestanda när du arbetar med stora filer;

Nackdelar med NTFS:

1. Högre krav på RAM-kapacitet jämfört med FAT 32;

2. Att arbeta med medelstora kataloger är svårt på grund av deras fragmentering;

3. Mer låg hastighet arbete jämfört med FAT 32;

Fördelar med FAT 32:

1. Hög hastighet;

2. Lågt RAM-krav;

3. Effektivt arbete med medelstora och små filer;

4. Lägre skivslitage på grund av färre läs-/skrivhuvudrörelser.

Nackdelar med FAT 32:

1. Lågt skydd mot systemfel;

2. Inte effektivt arbete med stora filer;

3. Begränsning av den maximala volymen för en partition och fil;

4. Minskad prestanda på grund av fragmentering;

5. Minskad prestanda vid arbete med kataloger som innehåller ett stort antal filer.

3.5 Linux-filsystem

Det moderna, kraftfulla och gratis operativsystemet Linux ger ett brett område för utveckling av moderna system och anpassade programvara. Några av de mest intressanta händelserna på senare tid Linux-kärnor Dessa är nya, högpresterande tekniker för att hantera lagring, placering och uppdatering av data på disk.

3.5.1 EXT 2 (det andra utökade filsystemet)

Ext2 är standardfilsystemet skapat i Linux. Som ett resultat av dess skapelse kommer diskenhetspartitionen att bestå av många områden - grupper av block, som i sin tur är uppdelade i mindre områden.

En inode är en pekare till en fil som innehåller information relaterad till filen: ägare, åtkomsträttigheter, senaste ändringsdatum. Varje fil har en inod. Antalet inoder är konstant och ställs in när filsystemet skapas (som standard finns det en inod för varje 4096 byte).

Superblock - superblocket lagrar information om hela filsystemet. Det finns ett superblock i varje grupp av block, det är bara en säkerhetskopia av superblocket från den första gruppen av block.

Gruppbeskrivning - information om varje grupp av block lagras här. Det finns också pekare till inodtabellen.

En blockbitmapp är en uppsättning bitar som indikerar vilka block som har använts.

Inoddeskriptortabellen är en tabell med inoddeskriptorblock som faktiskt allokerats för en given grupp.

Datablock är block som innehåller data direkt.

Figur 8 visar ett diagram över Linux-filsystemet.

Figur 8 Ext2 filsystem

Ext3-filsystemet är i huvudsak en förbättrad version av ext2-filsystemet. Dessa förbättringar ger följande fördelar:

1)Tillgänglighet

I händelse av ett oväntat strömavbrott eller systemkrasch (kallad en graciös systemavstängning) måste varje monterat ext2-filsystem kontrolleras för integritet med e2fsck-programmet. Detta är en lång process som avsevärt kan sakta ner din systemstarttid, särskilt på stora enheter med många filer. Och tills skanningen är klar kommer data på diskarna att vara otillgängliga.

Journalföring utförd av ext3-filsystemet innebär att sådana filsystemkontroller inte längre är nödvändiga efter en felaktig systemavstängning. Integritetskontroller i ext3 utförs endast i mycket sällsynta fall, till exempel när det finns ett hårdvarufel, till exempel ett hårddiskfel. Återställningstiden för ett ext3-filsystem efter en felaktig systemavstängning beror inte på storleken på filsystemet eller antalet filer, det beror på storleken på loggen som används för att upprätthålla integriteten. Återställning vid standardloggstorleken tar ungefär en sekund, beroende på datorns hastighet.

2) Dataintegritet

Ext3-filsystemet säkerställer tillförlitligt dataintegritet i händelse av en felaktig systemavstängning. Filsystemet ext3 låter dig välja typ och skyddsnivå för dina data. Som standard ger ext3-volymer en hög nivå av dataintegritet baserat på filsystemets tillstånd.

3) Hastighet

Även om vissa data skrivs upprepade gånger är ext3 snabbare än ext2 i de flesta fall eftersom ext3 journalisering optimerar rörelsen av hårddiskhuvudet. Du kan optimera hastigheten genom att välja mellan tre lägen loggning, men observera att detta påverkar nivån på dataintegritet.

4. Program för att arbeta med hårddiskar och filsystem

4.1 Acronis Disk Director Suite 10

Acronis Disk Director Suite 10 tillhandahåller funktioner som att hantera hårddiskar, dela upp dem i partitioner utan att förlora data, flytta operativsystemet från disk till disk och mycket mer. Detta är ett professionellt program för att arbeta med hårddiskar hemma.

För att kunna använda Acronis Disk Director Suite fullt ut måste du ha:

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

Processor med klockfrekvens 300 MHz eller högre;

256 MB RAM;

100 MB fritt utrymme på hårddisken;

Skrivbar CD/DVD-enhet.

Att installera programmet orsakar inga problem. Allt är intuitivt.

Programgränssnittet är extremt enkelt och tydligt

En professionell inställning till arbetet är organiserad med hänsyn till vanliga användares färdigheter. I Acronis program Disk Director Suite 10 innehåller uppdaterade verktyg som tidigare endast var tillgängliga individuellt. Partition Manager (Partition Expert) hjälper dig att kopiera, dela, flytta hårddiskpartitioner utan att förlora data. Denna funktion är en av de mest populära och användbara. Du kan överföra ditt operativsystem med alla filer till nytt hårt disk om den gamla är trasig. Detta eliminerar behovet av att installera om operativsystemet med alla program. Eller så kan du helt enkelt dela upp din hårddisk i partitioner (lokala enheter) för enkel användning. Att skära en disk i flera partitioner utan att förlora data är lika enkelt som att skala päron. För att göra detta behöver du bara göra några musrörelser: starta programmet, högerklicka på hårddisken, välj "Ändra storlek" och, genom att flytta de visuella gränserna för partitionen, ställ in den storlek du vill. Det är allt. Ja, en sak till: för att slutföra en operation individuellt eller alla på en gång, klicka på "Slutför flaggan" (Figur 9).

Figur 9: Ändra storlek på en partition

Diskredigeraren utför specialiserade operationer för att arbeta med en hårddisk: från kontroll till att korrigera fel. Du kan springa automatisk kontroll hårddisk för fel, om det är första gången vi använder det här programmet eller ens använder en hexadecimal editor. För att utföra en kontroll, välj bara en hårddisk eller partition genom att högerklicka på den och välj "Kontrollera". Verktyget kommer att göra din hårddisk i ordning. Partitionsåterställningsverktyg (återställningsexpert) - professionellt verktyg för att återgå till livet och återställa förlorade eller raderade partitioner. Det kan hända att en hårddiskpartition av misstag raderas eller att det händer som ett resultat av ett programvarufel. Detta verktyg kan återställa data med hög noggrannhet som raderades för flera månader sedan. För att anropa det här verktyget måste du klicka på fliken "Wizards" och välja "Partition Recovery".

Programmet för en händelselogg du kan alltid se vad som hände med hårddisken och vilka åtgärder som vidtogs av programmet själv. Detta kommer att vara användbart om vi har glömt hur man korrekt utför en viss åtgärd på en hårddisk eller tar reda på sekvensen av steg för att utföra en operation. Programmet har alla sina drag inspelade (Figur 10)!

Figur 10: Programhändelselogg

Och en annan användbar funktion i programmet är att skapa en startskiva. Om Windows plötsligt dog och vi aldrig lyckades göra en kopia av våra filer, tro inte att värdefull information går förlorad för alltid. Låt oss använda en startskiva: den kan fungera med en hårddisk utan att ladda operativsystemet. Vi kan arbeta fullt ut med innehållet i hårda disk, överför filer, testa för fel och försök åtgärda problemet med att ladda operativsystemet. Funktionerna och utseendet på programmet i det här fallet kommer inte att skilja sig från de som används i Windows. Ett litet "men": du måste göra en startskiva i förväg, helst omedelbart efter att du har installerat programmet (Figur 11).

Figur 11 Skapa en startdiskett

Att skapa en startbar disk tar några minuter och kräver inga färdigheter. För detta behöver du tom disk CD-R. Välj "Skapa startbara diskar" på fliken "Verktyg". Du behöver bara klicka på "Nästa" överallt och vänta på att skivan ska brännas. Det är allt. Nu kommer Acronis Disk Director Suite 10 att finnas på CD:n.

4.2. Power Quest Partition Magic 8.0

Power Quest Partition Magic 8.0-programmet fungerar med alla versioner av Windows, kräver minst 32 MB RAM och en processor på minst Pentium-150. Partition Magic 8.0 förstår FAT16, FAT32, NTFS, Linux Ext2/3 filsystem, och vet också vad en partition är för Linux swap-filen Linux Swap.

Låt oss se vad utvecklarna lovar oss när det gäller kompetens ny version program:

Skapa och ta bort partitioner på din hårddisk, samt ändra storlek på dessa partitioner utan att förlora data. Som ni ser så vilar FDISK.

Slå samman partitioner utan att förlora data (du kan till exempel kombinera huvudpartitionen och en logisk enhet till en).

Konvertera FAT32 till FAT16 och NTFS filsystem, samt NTFS till FAT32.

Ändra storlek på klustret för att minska slöseri med diskutrymme.

Efter att ha ändrat enhetsbeteckningen kommer det inbyggda DriveMapper-verktyget att kontrollera sökvägarna till program och vid behov göra ändringar i registret, samt göra lämpliga korrigeringar av systemgenvägar.

Kontrollerar hårddiskar för dåliga sektorer.

Arbeta med partitioner upp till 160 GB.

Stöder nya enheter med USB2 och FireWire (IE 1394) kommunikationsprotokoll.

Verktyget Boot Magic 8.0 som ingår i programpaketet Partition Magic 8.0 kommer om nödvändigt att skapa en bekväm meny för att välja start av ett visst operativsystem.

Möjlighet att skapa startdisketter för att göra ändringar eller patchar i en DOS-miljö. Förresten, dessa disketter (2 stycken) kan skapas direkt under installationen av programmet, eller efter, genom att välja alternativet Skapa räddningsdisketter i Start-menyn > Program > PartitionMagic 8.0-verktyg. Var inte lat för att utföra denna operation, för livet är en oförutsägbar sak.

Programmets huvudfönster kommer omedelbart att tydligt visa alla avsnitt som är tillgängliga på hårddiskar din dator (Figur 12).

Figur 12: Partition Magic 8.0 huvudfönster

Dessutom är varje partition markerad med en speciell färg, som Partition Magic markerar filsystem med - det kommer att vara svårt att göra ett misstag. Mängden ledigt utrymme på partitionen är också tydligt (oallokerat utrymme är markerat i vitt). Kommandon för alla operationer med partitioner finns tillgängliga både i menyn och i snabbmenyn. Så, vad har vi när vi tittar på fig. 9? Bilden indikerar att det finns två fysiska hårddiskar installerade i PC-systemenheten.

Den nya versionen har en åtgärdspanel, som finns på vänster sida av huvudfönstret. Avsnittet Välj en uppgift presenterar en uppsättning "Hjälpare" för grundläggande operationer med partitioner som hjälper nybörjare att utföra de nödvändiga manipulationerna för att skapa en ny partition, omfördela ledigt utrymme och installera ett nytt operativsystem. Varje "Master" består av en cykel successiva steg, som är gjorda i form av helt förståeliga fönster.

Låt oss försöka vägra dessa "mästares" tjänster och göra alla grundläggande operationer själva. Låt oss först överväga situationen med en enda huvudpartition (där Windows är installerat), där vi måste skapa en logisk disk.

Naturligtvis, för den extra partitionen vi skapar, kommer vi att behöva ledigt utrymme, som vi kommer att låna från huvudpartitionen. Högerklicka på partitionsbilden i fönstret Partition Magic och välj kommandot Ändra storlek/flytta från snabbmenyn. I fönstret med samma namn kan du omedelbart ställa in storleken på den extra partitionen i fältet Ny storlek, eller så kan du dra markören och välja önskad storlek "efter ögat" (Figur 13).

Figur 13: ändra storlek på partitionen

Programmet kommer omedelbart att visa information om de lägsta och högsta värdena för storleken på den nya partitionen, vilket kommer att förhindra oss från att hamna i problem.

Efter proceduren med att "ärligt ta" diskutrymme från huvudpartitionen, kommer det lediga utrymmet att markeras i en ansiktslös grå färg - Oallokerad.

Det är på denna "obearbetade jungfruliga jord" som vi kommer att skapa en extra partition med en logisk disk. Klicka med musen igen, men på det grå fältet, varefter vi väljer kommandot Skapa i snabbmenyn (Figur 14):

Bild 14

Eftersom vi tänkte skapa en logisk disk kommer vi i fältet Skapa som att välja parametern Logisk och filsystemet FAT32, som förstås av alla Microsoft-system.

Behov för ytterligare formatering det finns ingen partition att skapa, eftersom vi har angett filsystemstypen, men om du vill formatera en logisk disk, till exempel i NTFS, har vi kommandot Format i snabbmenyn, eller samma kommando i partitionen menyn i huvudfönstret. När ovanstående procedurer har slutförts kommer den nya partitionen, tillsammans med den helt nya logiska enheten D:, att visa oss sitt rena ansikte (Figur 15):

Bild 15: Den logiska enheten nästan klar

Som du kan se tog programmet själv hand om att tilldela en bokstav till den nya enheten. Allt som återstår är att klicka på knappen Verkställ i det nedre vänstra hörnet av huvudfönstret, varefter ändringarna träder i kraft direkt i Windows-miljön (Figur 16):

Figur 16: processen har startat

Men detta är inte slutet: det inbyggda Drive Mapper-verktyget kommer omedelbart att be om tillåtelse att spåra de ändrade sökvägarna till program för att göra korrigeringar i registret, så snart någon hittas - trots allt har vi en ny enhet med bokstaven D:, och CD-ROM-enhet blev känd som bokstaven E: (Figur 17).

Bild 17

4.2.1 DOS-version av Partitin Magic

Efter att ha laddat DOS-versionen kommer ett programfönster att dyka upp, inte lika vackert som i 32-bitars inkarnationen, men ändå låter dig utföra nästan alla operationer som en användare kan göra under Windows. För att ändra storlek på en partition och skapa en ny partition, klicka bara i fältet för den befintliga partitionen och välj kommandot Ändra storlek/flytta i snabbmenyn (Figur 18).

Bild 18

Fönstret med storleksändringsmotorn är redan bekant för oss från Windows-versionen och uppvisar inga svårigheter: på samma sätt drar du motorn till önskad storlek på den nya partitionen eller anger omedelbart det erforderliga antalet mega- eller gigabyte för den nya partitionen i fältet Ledigt utrymme efter (Figur 19 ).

Bild 20

I listan Skapa som väljer du önskad parameter: Logisk partiton för en logisk disk, eller Primär partiton när du skapar en annan primär (huvud)partition. I listan Partitionstyp, notera filsystemstypen för den framtida partitionen eller logiska enheten: FAT32, NTFS eller efter eget gottfinnande (Figur 21).

Bild 21

Efter dessa manipulationer visas ett PROJEKT av den nya hårddiskstrukturen i programfönstret (Figur 22).

Bild 22

För att spara ändringarna klickar du sedan på knappen Verkställ och svarar Ja på den eviga frågan - att vara, eller till exempel inte vara (Figur 23). Efter en kort tids körning av programmet (Figur 24) kommer alla ändringar att träda i kraft.

Bild 23

Bild 24

Som redan nämnts kan Partition Magic förvandla primära partitioner till logiska enheter, och vice versa, samt konvertera FAT32 > NTFS och vice versa. DOS-versionen gör samma sak: när du klickar på önskad sektion väljer du det välbekanta kommandot Konvertera, varefter inget fönster visas, utan en rullgardinsmeny öppnas med de kommandon som är tillgängliga för Den här delen. Så här ser till exempel kommandona ut för en logisk disk med NTFS-filsystemet: du kan göra om den till en primär partition (Logical to Primary) eller konvertera filsystemet till FAT32 (NTFS till FAT32) - Figur 25.

figur 25

Men här är vad du kan göra med en FAT32-partition (Figur 26): som du kan se är det möjligt att konvertera den primära partitionen till en logisk enhet (Primary to Logical) och konvertera filsystemet till...FAT (vilket betyder att FAT16-system). Varför är kommandot för att konvertera till NTFS inte tillgängligt? Jag ska berätta en liten hemlighet: det fanns inga data i den här partitionen, och därför fanns det inget att förlora, och för att omvandla partitionens filsystem till NTFS bör du välja kommandot Format - det är allt.

Bild 26

Alla kommandon i snabbmenyn för DOS-versionen av Partition Magic är tillgängliga i Operations-menyn i huvudfönstret (Figur 27).

Bild 27

Som du kan se har Partition Magic 8.0-programmet en hel del möjligheter och hjälpprogram, och kan lösa nästan alla problem som användaren tänker lösa när man arbetar med diskpartitioner.

Slutsats

Filsystemet, ur användarens synvinkel, är "utrymmet" där filerna finns. Och som en vetenskaplig term är det en del av operativsystemet, vars syfte är att ge användaren ett bekvämt gränssnitt när han arbetar med data lagrad på disken, och att säkerställa delning av filer mellan flera användare och processer.

I en vid mening inkluderar begreppet "filsystem":

samlingen av alla filer på disken,

uppsättningar av datastrukturer som används för att hantera filer, såsom filkataloger, filbeskrivningar, ledigt och använt diskutrymmesallokeringstabeller,

en uppsättning systemprogramvaruverktyg som implementerar filhantering, i synnerhet: skapande, förstörelse, läsning, skrivning, namngivning, sökning och andra operationer på filer.

Närvaron av ett filsystem låter dig bestämma vad filen heter och var den finns. Sedan dess personliga datorer Information lagras huvudsakligen på diskar, sedan bestämmer filsystemen som används på dem organisationen av data på diskar (mer exakt, på logiska diskar). Denna artikel undersöker flera typer av filsystem och deras jämförande egenskaper.

Bibliografi

Guk M. IBM PC Hardware: Bestseller - 2nd ed.: St. Petersburg, 2005.

Figurnov V.E. "IBM PC for the User" - 7:e upplagan, reviderad. och ytterligare – M. INFA-M, 1998.

Organisation av datorer och system

Orlov S., Tsilker B. Organisation av datorer och system: Peter, 2007, 672 sid.

Melekhin V.F., Pavlovsky E.G. Datormaskiner, system och nätverk, 3:e upplagan: M.: Publishing center "Academy", 2007, 560 s.

Gordeev A.V. OS. Lärobok för universitet. 2:a uppl.: Peter, 2004, 416 sid.

Tanenbaum E.S. Översättning: A. Leontyev Moderna operativsystem: St. Petersburg, 2002, 1040 s.

Gladky A. A. Windows XP för alla: Peter, 2005, 208 sid.

Elektroniska resurser

Översikt över FAT- och NTFS-filsystem http://support.microsoft.com/kb/100108

www.powerquest.com

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

Filsystemstruktur

Filsystemets struktur beror på operativsystemet. En av de första datorerna som använde filsystemet FAT (File Allocation Table), som användes i operativsystemet MS DOS.

FAT designades för att fungera med disketter som är mindre än 1 MB och gav från början inte stöd för hårddiskar. Därefter började FAT stödja filer och partitioner upp till 2 GB i storlek.

FAT använder följande filnamnkonventioner:
namnet måste börja med en bokstav eller siffra och kan innehålla vilket ASCII-tecken som helst utom mellanslag och tecknen "/\ : ; | = , ^ * ?
Namnet är högst 8 tecken långt, följt av en punkt och en valfri förlängning på upp till 3 tecken.
Kassetten för tecken i filnamn särskiljs inte och bevaras inte.

FAT-filsystemet kan inte kontrollera varje sektor separat, så det grupperar intilliggande sektorer i kluster. Detta minskar det totala antalet lagringsenheter som filsystemet måste hålla reda på. Klusterstorleken i FAT är en potens av två och bestäms av storleken på volymen vid formatering av disken. Ett kluster representerar den minsta mängd utrymme som en fil kan uppta. Detta resulterar i att en del av diskutrymmet slösas bort.

I operativsystem används begreppen katalog och mapp som objekt utformade för att lagra filer och ge tillgång till dem.

Access är en procedur för att upprätta kommunikation med minnet och en fil som finns i det för att skriva och läsa data.

När du kommer åt en fil måste du ange dess exakta plats. Dessutom, om filen nås från kommandoraden, ser posten ut så här:

c:\Papka1\papka2\uchebnik.doc

En sådan post kallas en rutt eller väg.

Namnet på den logiska enheten som visas före filnamnet i specifikationen anger den logiska enheten på vilken filen ska sökas. På samma disk finns en katalog där de fullständiga namnen på filerna lagras, såväl som deras egenskaper: datum och tid för skapandet; volym (i byte); speciella attribut. På samma sätt som ett biblioteks katalogiseringssystem kommer det fullständiga namnet på en fil som är registrerad i en katalog att fungera som ett chiffer genom vilket operativsystemet hittar filens plats på disken.

Katalog är en katalog med filer som anger deras plats på disken.

I operativsystemet WINDOWS motsvarar begreppet katalog begreppet mapp.

Det finns två katalogtillstånd - aktuell (aktiv) och passiv.

Den aktuella (aktiva) katalogen är den katalog som användaren för närvarande arbetar i.

Passiv katalog - en katalog som det för närvarande inte finns någon anslutning till .

Operativsystemet antar en hierarkisk katalogstruktur. Varje disk har alltid en enda huvudkatalog (rotkatalog). Den är belägen på nollnivån i den hierarkiska strukturen och betecknas med symbolen "\" - bakåtstreck. Rotkatalogen skapas vid formatering (initiering, partitionering) av disken och har en begränsad storlek. Huvudkatalogen kan innehålla andra kataloger och filer som skapas av operativsystemkommandon och kan raderas med lämpliga kommandon.

Föräldrakatalog - en katalog med underkataloger .

Underkatalog - en katalog som ingår i en annan katalog .

Således kan vilken katalog som helst som innehåller kataloger på lägre nivå å ena sidan vara förälder till dem och å andra sidan underordna katalogen på översta nivån.

Katalogstrukturen kan innehålla kataloger som inte innehåller några filer eller underkataloger. Sådana underkataloger kallas tomma .

FAT-filsystemet fyller alltid ledigt diskutrymme sekventiellt från början till slut. När du skapar en ny fil eller ändrar en befintlig, letar den efter det allra första lediga klustret i filallokeringstabellen. Om vissa filer raderades under drift och andra ändrades i storlek, kommer de resulterande tomma klustren att spridas över disken. Om klustren som innehåller fildata inte finns i en rad, blir filen fragmenterad. Kraftigt fragmenterade filer minskar arbetets effektivitet avsevärt. Operativsystem som stöder FAT inkluderar vanligtvis speciella diskdefragmenteringsverktyg utformade för att förbättra prestandan för filoperationer.

FAT-filsystemet har en betydande begränsning när det gäller att stödja stora mängder diskutrymme, gränsen är 2 GB.

Nya generationer av hårddiskar med stora mängder diskutrymme krävde ett mer avancerat filsystem.

Operativsystemet Windows innehåller filsystemet FAT32, som stöder hårddiskar upp till två terabyte.
FAT32 har utökade filattribut för att lagra tid och datum för skapande, ändring och senaste åtkomst av en fil eller katalog.
Systemet tillåter långa filnamn och mellanslag i namn.
Filsystemet FAT32 stöds på operativsystemen Windows XP och Windows Vista.

Ett annat filsystem utvecklades för dessa operativsystem: NTFS (New Technology File System)

NTFS har avsevärt utökat funktionerna för att kontrollera åtkomst till enskilda filer och kataloger, introducerat ett stort antal attribut, implementerat feltolerans och dynamiska filkomprimeringsverktyg. NTFS tillåter filnamn upp till 255 tecken långa

NTFS har förmågan att återställa sig själv i händelse av ett OS- eller maskinvarufel, så att diskvolymen förblir tillgänglig och katalogstrukturen inte störs.

Varje fil på en NTFS-volym representeras av en post i en speciell fil - MFT (Master File Table). NTFS reserverar de första 16 tabellposterna, cirka 1 MB stora, för speciell information. Poster ger säkerhetskopiering av huvudfiltabellen, filåterställning, styr tillståndet för kluster och bestämmer filattribut.

För att minska fragmenteringen försöker NTFS alltid att lagra filer i angränsande block. Det ger effektiv sökning efter filer i en katalog.

En intressant egenskap hos filsystemet är dynamisk kryptering av filer och kataloger, vilket ökar tillförlitligheten för informationslagring.

Självtestfrågor.

1.Vad är ett filsystem?

2. Vad är en "fil"?

3. Huvudkomponenter i filstrukturen.

4. Vad är ett kluster?

5. Namnge huvudparametrarna som kännetecknar filen.

6.Hur bildas filnamnet?

7. Regler för namngivning av filer i FAT-systemet.

8. Varför finns det ett behov av att defragmentera disken?

9. Vad är en katalog?

10. Förklara begreppen "rutt", "väg".

11.Varför används tillägget i filnamn?

12. Huvudsyftet med filsystemet.

13. Vilka filsystem stöds av operativsystemen Windows XP och Windows Vista?

Förr eller senare ställs en nybörjardatoranvändare inför ett sådant koncept som ett filsystem (FS). Som regel uppstår den första bekantskapen med denna term när du formaterar ett lagringsmedium: logiska enheter och anslutna media (flash-enheter, minneskort, extern hård disk).

Innan du formaterar, uppmanar operativsystemet Windows dig att välja typ av filsystem på media, klusterstorlek och formateringsmetod (snabb eller full). Låt oss ta reda på vad ett filsystem är och varför det behövs?

All information registreras på media i formuläret, som måste placeras i en viss ordning, annars kommer operativsystemet och programmen inte att kunna arbeta med datan. Denna ordning organiseras av filsystemet med hjälp av vissa algoritmer och regler för att placera filer på media.

När ett program behöver en fil lagrad på disk behöver det inte veta hur eller var den lagras. Allt som krävs av programmet är att känna till filnamnet, dess storlek och attribut för att överföra dessa data till filsystemet, som ger tillgång till önskad fil. Samma sak händer när man skriver data till ett medium: programmet överför information om filen (namn, storlek, attribut) till filsystemet, som sparar den enligt sina egna specifika regler.

För att bättre förstå, föreställ dig att en bibliotekarie ger en bok till en kund baserat på dess titel. Eller in omvänd ordning: Kunden lämnar tillbaka boken han har läst till bibliotekarien, som ställer tillbaka den i förvaringen. Kunden behöver inte veta var och hur boken förvaras. Detta är anläggningens medarbetares ansvar. Bibliotekarien känner till reglerna för bibliotekskatalogisering och söker enligt dessa regler efter publikationen eller återställer den, d.v.s. utför sina officiella uppgifter. I i detta exempel ett bibliotek är ett lagringsmedium, en bibliotekarie är ett filsystem, en klient är ett program.

Grundläggande filsystemfunktioner

Filsystemets huvudfunktioner är:

placering och organisation på en databärare i form av filer;
bestämma den maximala stödda mängden data på lagringsmediet;
skapa, läsa och ta bort filer;
tilldela och ändra filattribut (storlek, skapande och modifieringstid, filägare och skapare, skrivskyddad, dold fil, temporär fil, arkiverad, körbar, maximal filnamnslängd, etc.);
bestämma filstrukturen;
Katalogorganisation för logisk organisation av filer;
filskydd vid systemfel;
skydda filer från obehörig åtkomst och ändra deras innehåll.

Information som registreras på en hårddisk eller något annat medium placeras där utifrån en klusterorganisation. Ett kluster är en sorts cell av en viss storlek som hela filen eller en del av den passar in i.

Om filen har en klusterstorlek, upptar den bara ett kluster. Om filstorleken överstiger cellstorleken placeras den i flera klusterceller. Dessutom kanske fria kluster inte är placerade bredvid varandra, utan kan vara utspridda över den fysiska ytan av skivan. Detta system låter dig utnyttja utrymmet på bästa sätt när du lagrar filer. Filsystemets uppgift är att distribuera filen vid skrivning i fria kluster på ett optimalt sätt, och även att sätta ihop den vid läsning och ge den till programmet eller operativsystemet.

Typer av filsystem

Under utvecklingen av datorer, lagringsmedia och operativsystem har ett stort antal filsystem kommit och gått. I processen med ett sådant evolutionärt urval, idag för att arbeta med hårddiskar och externa lagringsenheter (flash-enheter, minneskort, externa hårddiskar, CD-skivor) används huvudsakligen följande typer av FS:

FAT32
ISO9660

De två sista systemen är designade för att fungera med CD-skivor. Filsystemen Ext3 och Ext4 fungerar med Linux-baserade operativsystem. NFS Plus är ett filsystem för OS X-operativsystem som används på Apple-datorer.

De mest använda filsystemen är NTFS och FAT32, och det är inte förvånande, eftersom... de är designade för Windows-operativsystem, som kör de allra flesta datorer i världen.

Nu ersätts FAT32 aktivt av det mer avancerade NTFS-systemet på grund av dess större tillförlitlighet i datasäkerhet och skydd. Dessutom kommer de senaste versionerna av Windows OS helt enkelt inte att låta sig installeras om hårddiskpartitionen är formaterad i FAT32. Installationsprogrammet kommer att be dig att formatera partitionen till NTFS.

NTFS-filsystemet stöder diskar med en kapacitet på hundratals terabyte och en enda filstorlek på upp till 16 terabyte.

FAT32-filsystemet stöder diskar på upp till 8 terabyte och en filstorlek på upp till 4 GB. Oftast används denna FS på flashenheter och minneskort. Externa enheter är formaterade i FAT32 på fabriken.

Men begränsningen på 4 GB filstorlek är redan idag en stor nackdel, eftersom... På grund av distributionen av högkvalitativ video kommer filmens filstorlek att överskrida denna gräns och det kommer inte att vara möjligt att spela in den på media.

Dela med sig.

Klassificering, struktur, egenskaper hos filsystem!!!

1. Koncept, struktur och drift av filsystemet.

Ett filsystem är en uppsättning (ordning, struktur och innehåll) för att organisera datalagring på lagringsmedia, som direkt ger tillgång till lagrad data på vardagsnivå, det är en uppsättning av alla filer och mappar på en disk. Huvudenheterna i ett filsystem anses vara ett kluster, en fil, en katalog, en partition, en volym och en disk.
En samling nollor och ettor på ett lagringsmedium utgör ett kluster (minsta storleken på utrymmet för att lagra information, de brukar också kallas för begreppet en sektor, deras storlek är en multipel av 512 byte).
Filer - en namngiven samling av bytes indelade i sektorer. Beroende på filsystemet kan en fil ha en annan uppsättning egenskaper. För att underlätta arbetet med filer används deras (symboliska identifierare) namn.
För att organisera strukturen i filsystemet grupperas filer i kataloger .
Kapitel - ett område på en disk som skapades när den partitionerades och som innehåller en eller flera formaterade volymer.
Volym - partitionsområde med filsystem, filtabell och dataområde. En eller flera sektioner utgör disk .
All information om filer lagras i ett speciellt område av partitionen - filtabellen. Filtabellen låter dig associera numeriska filidentifierare och ytterligare information om dem (ändringsdatum, åtkomsträttigheter, namn, etc.) med det faktiska filinnehållet som är lagrat i ett annat partitionsområde.

MBR (Master Boot Record) ett speciellt område som finns i början av skivan - som innehåller den information som behövs för att BIOS ska kunna starta operativsystemet från hårddisken.
Partitionstabellen finns också i början av disken, dess uppgift är att lagra information om partitionerna: början, längd, belastning. På startpartition Startsektorn finns och lagrar operativsystemets startprogram.

Nedräkningen startar från MBR (från sektor nummer 0) för alla primära partitioner, både vanliga och utökade, och endast för primära.
Alla vanliga logiska (ej utökade logiska) sektioner specificeras med en förskjutning i förhållande till början av den utökade sektionen där de beskrivs.
Alla utökade logiska partitioner specificeras med en förskjutning i förhållande till början av den utökade primära partitionen.

Startprocessen för operativsystemet är som följer:
När du slår på datorn tar BIOS kontroll över processorn. läser in(boot) från hårddisken laddas den första sektorn av disken (MBR) in i datorns RAM och kontrollen överförs till den).

MBR kan skrivas som en "standard" bootloader,

och bootloaders som LILO/GRUB.

Standardstarthanteraren hittar den första partitionen med den startbara flaggan i huvudpartitionstabellen, läser dess första sektor (bootsektor) och överför kontrollen till koden som skrivits i denna bootsektor. Om det istället för standard MBR-bootloader finns en annan, tittar den inte på den startbara flaggan och kan starta från vilken partition som helst (föreskrivs i dess inställningar).

Till exempel, för att ladda operativsystemet Windows NT/2k/XP/2003, skrivs kod i startsektorn som laddar huvudladdaren (ntloader) från den aktuella partitionen till minnet.
Varje FAT16/FAT32/NTFS-filsystem använder sin egen starthanterare. Roten till avsnittet måste innehålla ntldr filen. Om du ser meddelandet "NTLDR saknas" när du försöker starta Windows, så är detta just fallet när ntldr-filen saknas. Även för normala ntldr fungerar Du kan behöva filerna bootfont.bin, ntbootdd.sys, ntdetect.com och en korrekt skriven boot.ini.

Exempel boot.ini

C:\boot.ini

timeout=8
default=C:\gentoo.bin

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

Exempel konfigurationsfil grub.conf

#grub.conf genererad av anaconda
#
#Observera att du inte behöver köra grub igen efter att ha gjort ändringar i den här filen
#
#OBS: Du har en /boot-partition. Detta innebär att
#alla kärn- och initrd-sökvägar är relativa till /boot/, t.ex.
#root (hdO.O)
#kernel /vmlinuz-version ro root=/dev/sda2
#initrd/initrd-version.img
#boot=/dev/sda default=0 timeout=5
splashimage=(hdO,0)/grub/splash.xpm.gz
dold meny
titel Röd Hatt Enterprise Linux-server (2.6.18-53.el 5)
root (hdO.O)
kärna /vmlinuz-2.6.18-53.el5 ro root=LABEL=/ rhgb tyst-
initrd /initrd-2.6.18-53.el5.img

Strukturen för lilo.conf-filen

# LILO-konfigurationsfil genererad av "liloconfig"
//Avsnitt för beskrivning av globala parametrar
# Starta LILO globala sektionen
//Platsen där Lilo är inspelad. I I detta fall detta är MBR
boot = /dev/hda
//Meddelande som visas vid laddning
meddelande = /boot/boot_message.txt
//Utmatningsinbjudan
prompt
//Time Out för att välja operativsystem
timeout = 1200
# Åsidosätt farliga standardinställningar som skriver om partitionstabellen:
ändra-regler
återställa
#VESA framebuffer-konsol @ 800x600x256
//Väljar videoläge för menyvisning
vga=771
# Avsluta LILO globala avsnitt
//Avsnitt för att beskriva Windows startparametrar
# DOS startbar partitionskonfiguration börjar
annat = /dev/hda1
etikett = Windows98
tabell = /dev/hda
# DOS startbar partitionskonfiguration slutar
//Avsnitt för beskrivning av QNX-startparametrar
# QNX startbar partitionskonfiguration börjar
//Sökväg till operativsystemet
annat = /dev/hda2
etikett = QNX
tabell = /dev/hda
# QNX startbar partitionskonfiguration slutar
//Beskrivning av parametrar Linux nedladdningar
# Linux startbar partitionskonfiguration börjar
//Sökväg till kärnbilden
image = /boot/vmlinuz
root = /dev/hda4
etikett = Slackware
skrivskyddad
# Linux startbar partitionskonfiguration slutar

2.De mest kända filsystemen.

Avancerat skivarkiveringssystem
AdvFS
Var filsystem
CSI - DOS
Krypterar filsystem
Utökat filsystem
Andra utökade filsystemet
Tredje utökade filsystemet
Fjärde utökade filsystemet
Filallokeringstabell (FAT)
Filer - 11
Hierarkiskt filsystem
HFS Plus
Högpresterande filsystem (HPFS)
ISO 9660
Journaled filsystem
Macintosh filsystem
MINIX filsystem
MicroDOS
Nästa 3
Ny implementering av ett loggstrukturerat 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 var som helst fillayout
Zettabyte filsystem (ZFS)

3. Huvudegenskaper hos filsystem.

Operativsystemet förser applikationer med en uppsättning funktioner och strukturer för att arbeta med filer. Operativsystems kapacitet kräver ytterligare begränsningar om filsystemets begränsningar inkluderar de huvudsakliga begränsningarna:

Maximal (minsta) volymstorlek;
- Maximalt (minsta) antal filer i rotkatalogen;
- Maximalt antal filer i en icke-rotkatalog;
- Säkerhet på filnivå;
- Stöd för långa filnamn;
- Självläkning;
- Komprimering på filnivå;
- Upprätthålla transaktionsloggar;

4. Kort beskrivning av de vanligaste filsystemen FAT, NTFS, EXT.

Filsystem FAT.

FAT (file allocation table) står för filallokeringstabell.
I FAT-filsystemet är det logiska diskutrymmet för alla logiska enheter uppdelat i två områden:
- systemområde;
- dataområde.
Systemområdet skapas under formatering och uppdateras när filstrukturen manipuleras. Dataområdet innehåller filer och kataloger som är underordnade roten och är tillgängligt via användargränssnitt. Systemområdet består av följande komponenter:
- boot record;
- reserverade sektorer.
- Filallokeringstabeller (FAT);
- rotkatalog.
Filallokeringstabellen är en karta (bild) av dataområdet, som beskriver tillståndet för varje sektion av dataområdet. Dataområdet är indelat i kluster. Ett kluster är en eller flera sammanhängande sektorer i ett logiskt diskadressutrymme (endast dataområde). I FAT-tabellen är kluster som tillhör samma fil (icke-rotkatalog) länkade till kedjor. FAT16-filhanteringssystemet använder ett 16-bitars ord för att indikera klusternumret, så du kan ha upp till 65 536 kluster.
Ett kluster är den minsta adresserbara enheten av diskminne som allokeras till en fil eller icke-rotkatalog. En fil eller katalog upptar ett heltal av kluster. Det sista klustret kanske inte används fullt ut, vilket kommer att leda till märkbar förlust diskutrymme med en stor klusterstorlek.
Eftersom FAT används mycket intensivt vid åtkomst till disken, laddas det in i RAM-minnet och förblir där så länge som möjligt.
Rotkatalogen skiljer sig från en vanlig katalog genom att den ligger på en fast plats på en logisk disk och har ett fast antal element. För varje fil och katalog lagrar filsystemet information enligt följande struktur:
- fil- eller katalognamn - 11 byte;
- filattribut - 1 byte;
- reservfält - 1 byte;
- skapande tid - 3 byte;
- Skapandedatum - 2 byte;
- senaste åtkomstdatum – 2 byte;
- reserverat - 2 byte;
- senaste ändringstid - 2 byte;
- initialt klusternummer i FAT – 2 byte;
- filstorlek - 4 byte.
Filsystemets struktur är hierarkisk.

Filsystem FAT32.
FAT32 är ett helt oberoende 32-bitars filsystem och innehåller många förbättringar och tillägg jämfört med FAT16. Den grundläggande skillnaden mellan FAT32 är dess mer effektiva användning av diskutrymme: FAT32 använder mindre kluster, vilket leder till besparingar i diskutrymme.
FAT32 kan flytta rotkatalogen och använda säkerhetskopia FET istället för standard. FAT32 Enhanced Boot Record låter dig skapa kopior av kritiska datastrukturer, vilket gör enheterna mer motståndskraftiga mot FAT-strukturöverträdelser än tidigare versioner. Rotkatalogen är en vanlig kedja av kluster, så den kan placeras på vilken plats som helst på disken, vilket tar bort begränsningen på rotkatalogens storlek.

Filsystem NTFS.
Filsystemet NTFS (New Technology File System) innehåller ett antal betydande förbättringar och ändringar som avsevärt skiljer det från andra filsystem. Ur användarnas synvinkel lagras filer fortfarande i kataloger, men att arbeta på stora diskar i NTFS är mycket effektivare:
- det finns sätt att begränsa åtkomsten till filer och kataloger;
- Mekanismer har införts som avsevärt ökar filsystemets tillförlitlighet;
- många restriktioner på högsta belopp disksektorer och/eller kluster.

Huvudegenskaper hos NTFS-filsystemet:
- tillförlitlighet. Högpresterande datorer och system delning måste ha ökad tillförlitlighet för detta ändamål, en transaktionsmekanism har införts, där filoperationer loggas;
- utökad funktionalitet. Nya funktioner har introducerats i NTFS: förbättrad feltolerans, emulering av andra filsystem, kraftfull modell säkerhet, parallell bearbetning av dataströmmar, skapande filattribut, användardefinierad;
- POSIX standardstöd. Grundläggande funktioner inkluderar valfria skiftlägeskänsliga filnamn, lagring av senaste gången en fil öppnades och en aliasmekanism som gör att samma fil kan refereras av flera namn;
- flexibilitet. Diskutrymmesallokering är mycket flexibel: klusterstorleken kan variera från 512 byte till 64 KB.
NTFS fungerar bra med stora datamängder och stora volymer. Den maximala volymen (och filstorleken) är 16 EB. (1 EB är lika med 2**64 eller 16000 miljarder gigabyte.) Antalet filer i rot- och icke-rotkatalogerna är inte begränsat. Eftersom NTFS-katalogstrukturen är baserad på en effektiv datastruktur som kallas ett "binärt träd", är söktiden för filer i NTFS inte linjärt relaterad till antalet filer.
NTFS har vissa självläkande funktioner och stöder olika systemintegritetskontroller, inklusive transaktionsloggning för att spåra system-logg filoperationer uppgifter.
NTFS-filsystemet stöder säkerhetsobjektmodellen och behandlar alla volymer, kataloger och filer som oberoende NTFS-objekt. Åtkomsträttigheter till volymer, kataloger och filer beror på konto användare och den grupp han tillhör.
NTFS-filsystemet har inbyggda komprimeringsmöjligheter som kan tillämpas på volymer, kataloger och filer.

Ext3 filsystem.
Ext3-filsystemet kan stödja filer upp till 1 TB i storlek. Med Linuxkärnan 2.4 begränsas filsystemets storlek av den maximala blockenhetsstorleken, som är 2 terabyte. I Linux 2.6 (för 32-bitars processorer) är den maximala blockenhetsstorleken 16 TB, men ext3 stöder endast upp till 4 TB.
Ext3 har bra NFS-kompatibilitet och har inga prestandaproblem när det är ont om ledigt diskutrymme En annan fördel med ext3 är att den är baserad på ext2-koden. Diskformatet för ext2 och ext3 är identiskt; Av detta följer att ext3-filsystemet vid behov kan monteras som ext2 utan problem. Och det är inte allt. På grund av att ext2 och ext3 använder identisk metadata är det möjligt operativ uppdatering ext2 till ext3.
Ext3 tillförlitlighet
Förutom ext2-kompatibel ärver ext3 andra fördelar med det vanliga metadataformatet. ext3-användare har till sitt förfogande fsck-verktyget som har beprövats i åratal. Naturligtvis är den främsta anledningen till att byta till ett journalsystem för att eliminera behovet av periodiska och långa kontroller konsistens av metadata på disk. Däremot skyddar "loggning" inte mot kärnkraschar eller korruption av diskytan (eller något liknande). I en nödsituation kommer du att uppskatta det faktum att ext3 har kontinuitet från ext2 med sin fsck.
Journalföring i ext3.
Nu när vi har en allmän förståelse av problemet, låt oss titta på hur ext3 gör journalföring. Ext3-loggningskoden använder ett speciellt API som kallas Journaling Block Device layer eller JBD. JBD designades för att logga på vilken blockenhet som helst. Ext3 är kopplat till JBD API. I det här fallet informerar ext3-filsystemkoden JBD om behovet av ändring och begär tillstånd från JBD för att utföra det. Journalen hanteras av JBD på uppdrag av ext3 filsystemdrivrutinen. Denna konvention är mycket bekväm, eftersom JBD är utvecklat som ett separat, universellt objekt och kan användas i framtiden för journalföring i andra filsystem.
Dataskydd i Ext3
Nu kan vi prata om hur ext3-filsystemet ger loggning för både data och metadata. Det finns faktiskt två metoder för att garantera konsekvens i ext3.
ext3 designades ursprungligen för loggning fullständiga data och metadata. I detta läge (kallat "data=journal"-läge) journalför JBD alla ändringar i filsystemet, relaterade till både data och metadata. I det här fallet kan JBD använda journalen för att återställa och återställa metadata och data. Nackdelen med "full" loggning är dess ganska låga prestanda och förbrukningen av en stor mängd diskutrymme för journalen.
Nyligen lades ett nytt journaliseringsläge till ext3 som kombinerar hög prestanda med garanti för konsistens i filsystemets struktur efter en krasch (som "vanliga" journaliserade filsystem). Det nya driftläget serverar endast metadata. Ext3 filsystemdrivrutinen spårar dock fortfarande behandlingen av hela datablock (om de involverar metadatamodifiering) och grupperar dem i ett separat objekt som kallas transaktion. Transaktionen kommer att slutföras först efter att all data har skrivits till disken. En bieffekt av denna grova teknik (kallat "data=ordered"-läge) är att ext3 ger en högre sannolikhet för dataintegritet (jämfört med "avancerade" journalföringsfilsystem) samtidigt som man garanterar metadatakonsistens. I det här fallet loggas endast ändringar av filsystemets struktur. Ext3 använder detta läge som standard.
Ext3 har många fördelar. Den är designad för maximal enkel installation. Den är baserad på år av beprövad ext2-kod och ärvde det underbara fsck-verktyget. Ext3 är i första hand avsedd för applikationer som inte har inbyggda möjligheter för att garantera dataintegritet. Sammantaget är ext3 ett underbart filsystem och en värdig fortsättning på ext2. Det finns ytterligare en egenskap som positivt skiljer ext3 från andra journaliserade filsystem under Linux - hög tillförlitlighet.

Ext4-filsystemet är en värdig evolutionär fortsättning på ext-systemet.