Файлы и файловая система

Содержание 

 

1. Теоретическая часть 

Введение …………………………………………………………………..

1.1. Понятие файлов.  Имена  и типы файлов ………………………..

2. Понятие файловой системы …………………………………….

1.3.  Современные архитектуры  файловых систем………………….

1.4. Файловая система FAT……………………………………………

1.5. Файловая система NTFS………………………………………….

1.6.  Файловые системы  Linux…………………………………………..

1.7.  EXT 2 (The Second Extended File System)…………………………

1.8.  EXT 3 ………………………………………………………………

2. Практическая  часть

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

В настоящее время на одном  диске в среднем записывается несколько десятков тысяч файлов. Как разобраться во всем этом многообразии с тем, чтобы точно адресоваться к файлу? Назначение файловой системы  – эффективное решение указанной  задачи.

Развитие файловых систем персональных компьютеров определялось двумя факторами - появлением новых  стандартов на носители информации и  ростом требований к характеристикам  файловой системы со стороны прикладных программ (разграничение уровней  доступа, поддержка длинных имен файлов в формате UNICODE). Первоначально, для файловых систем первостепенное значение имело увеличение скорости доступа к данным и минимизация  объема хранимой служебной информации. Впоследствии с появлением более  быстрых жестких дисков и увеличением  их объемов, на первый план вышло требование надежности хранения информации, которое  привело к необходимости избыточного  хранения данных.

Эволюция файловой системы  была напрямую связана с развитием  технологий реляционных баз данных. Файловая система использовала последние  достижения, разработанные для применения в СУБД: механизмы транзакций, защиты данных, систему самовосстановления в результате сбоя.

Развитие файловых систем привело к изменению самого понятия "файл" от первоначального толкования как упорядоченная последовательность логических записей, до понятия файла, как объекта, имеющего набор характеризующих  его атрибутов (включая имя файла, его псевдоним, время создания и  собственно данные), реализованного в NTFS.

За свою 20 летнюю историю  файловая система прошла путь от простой  системы, взявшей на себя функции  управления файлами, до системы, представляющей собой полноценную СУБД, обладающую встроенным механизмом протоколирования и восстановления данных.

В отличие от попыток ввести стандарт на протокол, описывающий  правила доступа к удаленным  файловым системам (CIFS, NFS), не стоит  ожидать появления подобного стандарта, описывающего файловые системы для жестких дисков. Это можно объяснить тем, что файловая система жестких дисков все еще продолжает оставаться одной из главных частей операционной системы, влияющей на ее производительность. Поэтому каждый производитель операционных систем будет стремиться использовать файловую систему, "родную" для его ОС.

Дальнейшая эволюция файловых систем пойдет по пути совершенствования  механизмов хранения данных, оптимизации  хранения мультимедийных данных, использования новых технологий, применяемых в базах данных (возможность полнотекстового поиска, сортировка файлов по различным атрибутам).

 

1.1. Понятие файлов. Имена и типы файлов

 

Файл (по английски File) - папка, скоросшиватель.  Файл - это поименованная область памяти на каком-либо физическом носителе, предназначенная для хранения информации.

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

Файл – это последовательность байтов, обладающая собственным именем.

В отдельном файле хранят данные, относящиеся к одному типу, тип  данных определяет тип файла. В размерах файла нет ограничений: он может  иметь любое число байтов, в  том числе и нуль (пустой).

Имя файла содержит адресные данные, без которых данные, хранящиеся в  файле, не станут информацией из-за отсутствия метода доступа к ним. Кроме функций, связанных с адресацией, имя файла может хранить и  сведения о типе данных, заключенных  в нем.

Имя файла состоит из двух частей, разделенных точкой: собственно имя  файла и расширение, определяющее его тип (программа, данные и т. д.). Собственно имя файлу дает пользователь, а тип файла обычно задается программой автоматически при его создании (Приложение 1).

В различных операционных системах существуют различные форматы  имен файлов. В операционной системе MS-DOS собственно имя файла должно содержать не более восьми букв латинского алфавита и цифр, а расширение состоит  из трех латинских букв, например: proba.txt

В операционной системе Windows имя файла может иметь до 255 символов, причем допускается использование русского алфавита, например: Единицы измерения информации.doc

До появления операционной системы Windows 95 на большинстве компьютеров IBM PC работала операционная система MS-DOS, в которой действовали весьма строгие правила присвоения имен файлам. Эти правила называют соглашением 8.3

По соглашению 8.3 имя файла  может состоять из двух частей, разделенных  точкой. Первая часть может иметь  длину до 8 символов, а вторая часть (после точки) — до 3 символов. Вторая часть, стоящая после точки, называется расширением имени.

При записи имени файла  разрешается использовать только буквы  английского алфавита и цифры. Начинаться имя должно с буквы. Пробелы и  знаки препинания не допускаются, за исключением восклицательного знака (!), тильды (~) и символа подчеркивания (_).

После введения в действие операционной системы Windows 95 требования к именам файлов стали существенно мягче. Они действуют и во всех последующих версиях операционных систем Windows. 1. Разрешается использовать до 255 символов. 2. Разрешается использовать символы национальных алфавитов, в частности русского. 3. Разрешается использовать пробелы и другие ранее запрещенные символы, за исключением следующих девяти: /\:*?"<>|. 4. В имени файла можно использовать несколько точек. Расширением имени считаются все символы, стоящие за последней точкой.

Роль расширения имени  файла чисто информационная, а  не командная. Если файлу с рисунком присвоить расширение имени ТХТ, то содержимое файла от этого не превратится в текст. Его можно  просмотреть в программе, предназначенной  для работы с текстами, но ничего вразумительного такой просмотр не даст.

Файлы бывают разных типов: обычные файлы, специальные файлы, файлы-каталоги. 

Обычные файлы в свою очередь подразделяются на текстовые и двоичные. Текстовые файлы состоят из строк символов, представленных в ASCII-коде. Это могут быть документы, исходные тексты программ и т.п. Текстовые файлы можно прочитать на экране и распечатать на принтере. Двоичные файлы не используют ASCII-коды, они часто имеют сложную внутреннюю структуру, например, объектный код программы или архивный файл. Все операционные системы должны уметь распознавать хотя бы один тип файлов - их собственные исполняемые файлы. 

Специальные файлы - это файлы, ассоциированные с устройствами ввода-вывода, которые позволяют пользователю выполнять операции ввода-вывода, используя обычные команды записи в файл или чтения из файла. Эти команды обрабатываются вначале программами файловой системы, а затем на некотором этапе выполнения запроса преобразуются ОС в команды управления соответствующим устройством. Специальные файлы, так же как и устройства ввода-вывода, делятся на блок-ориентированные и байт-ориентированные. 

Каталог - это, с одной стороны, группа файлов, объединенных пользователем исходя из некоторых соображений (например, файлы, содержащие программы игр, или файлы, составляющие один программный пакет), а с другой стороны - это файл, содержащий системную информацию о группе файлов, его составляющих. В каталоге содержится список файлов, входящих в него, и устанавливается соответствие между файлами и их характеристиками (атрибутами). 

Каталоги могут непосредственно  содержать значения характеристик  файлов, как это сделано в файловой системе MS-DOS, или ссылаться на таблицы, содержащие эти характеристики, как  это реализовано в ОС UNIX. Каталоги могут образовывать иерархическую  структуру за счет того, что каталог  более низкого уровня может входить  в каталог более высокого уровня.

 

 

 

 

 

2. Понятие файловой системы 

Совокупность средств операционной системы, обеспечивающих доступ к информации на внешних носителях называется системой управления файлами или файловой системой. Файловая система (file system) –функциональная часть операционной системы, которая отвечает за обмен данными с внешними запоминающими устройствами.

На каждом носителе информации (гибком, жестком или лазерном диске) может храниться большое количество файлов. Порядок хранения файлов на диске определяется установленной  файловой системой.

Файловая система - это  система хранения файлов и организации  каталогов. Для дисков с небольшим количеством файлов (до нескольких десятков) удобно применять одноуровневую файловую систему, когда каталог (оглавление диска) представляет собой линейную последовательность имен файлов. Для отыскания файла на диске достаточно указать лишь имя файла (Приложение 2).

Если на диске хранятся сотни и тысячи файлов, то для  удобства поиска файлы организуются в многоуровневую иерархическую  файловую систему, которая имеет  «древовидную» структуру (имеет  вид перевернутого дерева) (Приложение 3).

Начальный, корневой, каталог  содержит вложенные каталоги 1-го уровня, в свою очередь, в каждом из них  бывают вложенные каталоги 2-го уровня и т. д. Необходимо отметить, что в  каталогах всех уровней могут  храниться и файлы.

Для облегчения понимания  этого вопроса воспользуемся  аналогией с традиционным «бумажным» способом хранения информации. В такой  аналогии файл представляется как некоторый  озаглавленный документ (текст, рисунок  и пр.) на бумажных листах. Следующий  по величине элемент файловой структуры  называется каталогом. Продолжая «бумажную» аналогию, каталог будем представлять как папку, в которую можно  вложить множество документов, т.е. файлов. Каталог также получает собственное имя (представьте, что оно написано на обложке папки).

Каталог сам может входить  в состав другого, внешнего по отношению  к нему каталога. Это аналогично тому, как папка вкладывается в  другую папку большего размера. Таким  образом, каждый каталог может содержать  внутри себя множество файлов и вложенных  каталогов (их называют подкаталогами). Каталог самого верхнего уровня, который  не вложен ни в какие другие, называется корневым каталогом.

А теперь полную картину  файловой структуры представьте  себе так: вся внешняя память компьютера — это шкаф с множеством выдвижных  ящиков. Каждый ящик — аналог диска; в ящике — большая папка (корневой каталог); в этой папке множество  папок и документов (подкаталогов и файлов) и т.д. Самые глубоко  вложенные папки хранят в себе только документы (файлы) или могут  быть пустыми.

Для того чтобы найти файл в иерархической файловой структуре  необходимо указать путь к файлу. В путь к файлу входят записываемые через разделитель "\" логическое имя диска и последовательность имен вложенных друг в друга каталогов, в последнем из которых находится данный нужный файл (Приложение 4).

Например, путь к файлам на рисунке можно записать так: C:\Рефераты\ C:\Рефераты\Физика\ C:\Рефераты\Информатика\ C:\Рисунки\

Полное имя файла. Путь к файлу вместе с именем файла называют полным именем файла. Пример полного имени файлов: C:\Рефераты\Физика\Оптические явления.doc C:\Рефераты\Информатика\Интернет.doc C:\Рефераты\Информатика\Компьютерные вирусы.doc C:\Рисунки\Закат.jpg C:\Рисунки\ Зима.jpg

В операционной системе Windows вместо каталогов используется понятие «папка». Папка – это объект Windows, предназначенное для объединения файлов и других папок в группы. Понятие папки шире, чем понятие «каталог».

В Windows на вершине иерархии папок находится папка Рабочий стол. (Следующий уровень представлен папками Мой компьютер, Корзина и Сетевое окружение (если компьютер подключен к локальной сети) (Приложение 5).

Если мы хотим ознакомиться с ресурсами компьютера, необходимо открыть папку Мой компьютер (Приложение 6).

С файлами и папками  можно выполнить ряд стандартных  действий. Такие действия с файлами, как «создать», «сохранить», «закрыть» можно выполнить только в прикладных программах («Блокнот», «Paint», …).

Действия «открыть», «переименовать», «переместить», «копировать», «удалить»  можно выполнить в системной среде:

 • Копирование (копия файла помещается в другой каталог);

 • Перемещение (сам файл перемещается в другой каталог);

 • Удаление (запись о файле удаляется из каталога);

 • Переименование (изменяется имя файла).

Графический интерфейс Windows позволяет производить операции над файлами с помощью мыши с использованием метода Drag&Drop (тащи и бросай). Существуют также специализированные приложения для работы с файлами, так называемые файловые менеджеры.

Размещено