ФИЗИЧЕСКАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ФАЙЛОВОЙ СИСТЕМЫ

Представление пользователя о файловой системе как об иерархически организованном множестве информационных объектов имеет мало общего с порядком хранения файлов на диске. Файл, имеющий образ цельного, непрерывающегося набора байт, на самом деле очень часто разбросан «кусочками» по всему диску, причем это разбиение никак не связано с логической структурой файла, например, его отдельная логическая запись может быть расположена в несмежных секторах диска.

Диски. Основным типом устройства, которое используется в современных вычислительных системах для хранения файлов, являются дисковые накопители. Эти устройства предназначены для считывания и записи данных на жесткие и гибкие магнитные диски. Жесткий диск состоит из одной или нескольких стеклянных или металлических пластин, каждая из которых покрыта с одной или двух сторон магнитным материалом. Таким образом, диск в общем случае состоит из пакета пластин.

Дорожки и секторы создаются в результате выполнения процедуры физического, или низкоуровневого, форматирования диска, предшествующей использованию диска. Для определения границ блоков на диск записывается идентификационная информация. Низкоуровневый формат диска не зависит от типа операционной системы, которая этот диск будет использовать.

Кластеры. Операционная система при работе с диском использует, как правило, собственную единицу дискового пространства, называемую кластером (cluster). При создании файла место на диске ему выделяется кластерами. Например, если файл имеет размер 2560 байт, а размер кластера в файловой системе определен в 1024 байта, то файлу будет выделено на диске 3 кластера.

10. FAT (англ. File Allocation Table — «таблица размещения файлов») — классическая архитектура файловой системы, которая из-за своей простоты всё ещё широко используется для флеш-накопителей. Используется в дискетах, и некоторых других носителях информации. Ранее использовалась и на жестких дисках.

VFAT — это расширение FAT, появившееся в Windows 95. В FAT имена файлов имеют формат 8.3 и состоят только из символов кодировки ASCII. В VFAT была добавлена поддержка длинных (до 255 символов) имён файлов (англ. Long File Name, LFN) в кодировке UTF-16LE, при этом LFN хранятся одновременно с именами в формате 8.3, ретроспективно называемыми SFN (англ. Short File Name). LFN нечувствительны к регистру при поиске, однако, в отличие от SFN, которые хранятся в верхнем регистре, LFN сохраняют регистр символов, указанный при создании файла.^[4][5]

FAT32 — последняя версия файловой системы FAT и улучшение предыдущей версии, известной как FAT16. Она была создана, чтобы преодолеть ограничения на размер тома в FAT16, позволяя при этом использовать старый код программ MS-DOS и сохранив формат. FAT32 использует 32-разряднуюадресацию кластеров. FAT32 появилась вместе с Windows 95OSR2.

11. HPFS (аббр. от англ. High Performance File System) — файловая система, разработанная специалистами Microsoft и IBM на основе опыта IBM по созданию файловых систем MVS, VM и виртуального метода доступа.

Эта система была разработана, чтобы преодолеть некоторые недостатки FAT, к числу которых относятся:

· ограничения, налагаемые на размер файлов и дискового пространства;

· ограничение длины имени файла;

· фрагментация файлов, приводящая к снижению быстродействия системы и износу оборудования;

· непроизводительные затраты памяти, вызванные большими размерами кластеров;

· подверженность потерям данных.

Каталоги в HPFS, как и в FAT, образуют древовидную структуру. Но при этом внутри каталога HPFS строит сбалансированное B*-дерево на основе имён файлов для быстрого поиска файла по имени внутри каталога. Например, если каталог содержит 4096 файлов, FAT будет читать в среднем 64 сектора для поиска файла внутри каталога, а HPFS считает 2-4 сектора и найдёт файл.

Размер блока, в терминах которых выделяются каталоги, равен 2KB в текущей версии HPFS. Размер записи, описывающей файл, зависит от размера имени файла. Если имя занимает 13 байт (8.3), то 2-килобайтовый блок вмещает 41 описатель файлов. Блоки прошиты списком (как и описатели экстентов) для облегчения последовательного обхода.

12. NTFS (от англ. New Technology File System — «файловая система новой технологии») — стандартная файловая система для семейства операционных систем Microsoft Windows NT.

NTFS заменила использовавшуюся в MS-DOS и Microsoft Windows файловую систему FAT. NTFS поддерживает систему метаданных и использует специализированные структуры данных для хранения информации о файлах для улучшения производительности, надёжности и эффективности использования дискового пространства. NTFS хранит информацию о файлах в главной файловой таблице — Master File Table (MFT). NTFS имеет встроенные возможности разграничения доступа к данным для различных пользователей и групп пользователей (списки контроля доступа — Access Control Lists (ACL)), а также назначать квоты (ограничения на максимальный объём дискового пространства, занимаемый теми или иными пользователями). NTFS использует систему журналирования USN для повышения надёжности файловой системы.

NTFS разработана на основе файловой системы HPFS (от англ. High Performance File System — высокопроизводительная файловая система), создававшейся Microsoft совместно с IBM для операционной системы OS/2. Но, получив такие несомненно полезные новшества, как квотирование, журналируемость, разграничение доступа и аудит, в значительной степени утратила^{[ источник не указан 461 день ]} присущую прародительнице (HPFS) весьма высокую производительность файловых операций.

Различают несколько версий NTFS: v1.2 используется в Windows NT 3.51 и Windows NT 4.0, v3.0 поставляется с Windows 2000, v3.1 — с Windows XP, Windows Server 2003, Windows Server 2003 R2, Windows Vista, Windows 7 и Windows Server 2008, Windows Server 2008 R2, Windows 8, Windows Server 2012 RTM

Спецификации файловой системы закрыты. Это создаёт определённые трудности при реализации её поддержки в сторонних продуктах, не принадлежащих Microsoft, в частности, разработчикам драйверов для свободных операционных систем приходится заниматься обратной разработкой системы.

13. UFS представляет собой дисковую файловую систему, которая используется по умолчанию в системном программном обеспечении Solaris. Файловая система UFS обладает следующими особенностями:

Флаги состояния. Показывают состояние файловой системы как чистое, стабильное, активное или неизвестное. Наличие флагов состояния исключает проведение дополнительных (излишних) проверок файловой системы. Если файловая система чистая или стабильная, то утилита проверки файловой системы под названием fsck (file system check) не запускается при загрузке системы.

Ф EFT (Extended Fundamental Types - расширенные фундаментальные типы). В их число входят 32-разрядные идентификатор пользователя UID, идентификатор группы GID и номера устройств.

Большие файловые системы. Файловая система UFS может иметь размер до I Тбайт и содержать стандартные файлы размером до 2 Гбайт. По умолчанию системное программное обеспечение Solaris не поддерживает расслоение дисков, которое требуется для формирования логических частей диска, достаточно больших для файловой системы размером в 1 Тбайт. Эту возможность предоставляют необязательные пакеты программного обеспечения, такие как Solstice DiskSuite.

В процессе инсталляции программного обеспечения Solaris на системном диске создается несколько файловых систем UFS. Это принятые по умолчанию файловые системы фирмы Sun.

Необходимость в создании (или в пересоздании) файловой системы UFS возникает только в тех случаях, когда вы выполняете одну из следующих операций:

Добавляете или заменяете диски

Изменяете части существующего диска

Выполняете полное восстановление файловой системы

Изменяете параметры файловой системы, такие как размер блока или размер свободного пространства При создании файловой системы UFS дисковая часть делится на группы цилиндров. Затем упомянутая часть делится на блоки для контроля и организации структуры файлов внутри данной группы цилиндров. В файловой системе каждый блок выполняет специфическую функцию. Файловая система UFS имеет следующие четыре типа блоков:

Загрузочный блок (boot block). Хранит информацию, которая используется при выполнении загрузки системы.

Суперблок (superblock). Хранит важную информацию о файловой системе.

Индексный дескриптор (inode). Хранит всю информацию о файле за исключением его имени.

Блок хранения, или блок данных. Хранит данные каждого файла.

Загрузочный блок

Загрузочный блок хранит процедуры, используемые при выполнении загрузки системы. Без загрузочного блока система не загружается. Если файловая система не используется при загрузке системы, загрузочный блок остается пустым. Загрузочный блок появляется только в первой группе цилиндров (группа 0) и занимает первые 8 Кбайт части диска.

Second Extended File System (дословно: «вторая расширенная файловая система»), сокращённо ext2 (иногда ext2fs) — файловая система ядра Linux. Была разработана Реми Кардом (англ.) взамен существующей тогда ext. По скорости и производительности работы она может служить эталоном в тестах производительности файловых систем. Так, в тестах на скорость последовательного чтения и записи, проведённых The Dell TechCenter, файловая система ext2 обгоняет ext3, и уступает лишь более современной ext4 в тесте на чтение.^[1]

Главный недостаток ext2 (и одна из причин демонстрации столь высокой производительности) заключается в том, что она не является журналируемой файловой системой. Он был устранён в файловой системе ext3 — следующей версии Extended File System, полностью совместимой с ext2.

Файловая система ext2 по-прежнему используется на флеш-картах и твердотельных накопителях (SSD), так как отсутствие журналирования является преимуществом при работе с накопителями, имеющими ограничение на количество циклов записи.

Third Extended File System (третья версия расширенной файловой системы), сокращённо ext3 или ext3fs — журналируемая файловая система, используемая в операционных системах наядре Linux, является файловой системой по умолчанию во многих дистрибутивах. Основана на ФС ext2, начало разработки которой положил Стивен Твиди.

Основное отличие от ext2 состоит в том, что ext3 журналируема, то есть в ней предусмотрена запись некоторых данных, позволяющих восстановить файловую систему при сбоях в работе компьютера.

14.

15. AUTOEXEC.BAT (от англ. automatic execution — автоматическое исполнение и англ. batch — пакет, группа) — системный пакетный файл (файл, содержащий последовательность команд на языке интерпретатора командной строки — поставляемого в составе MS-DOS COMMAND.COM или его клонов вроде 4DOS (англ.)), расположенный в корневом каталоге загрузочного устройства (англ. Boot disk) (дискеты или диска). Впервые этот файл появился в операционной системе MS-DOS, а его имя является аббревиатурой и описывает его функцию — автоматическое исполнение команд при загрузке системы. Аббревиатура была необходима из-за ограничения 8.3 на длину имени файла (8 знаков собственно имени и 3 знака расширения) в файловой системе FAT^[1].

AUTOEXEC.BAT ничем не отличается от прочих пакетных файлов (в отличие от другого файла конфигурирования DOS, Windows 9x и OS/2 — CONFIG.SYS). Как правило, он используется в DOS для установки ключевых переменных окружения (таких как PATH), загрузки драйверов и резидентных программ (SMARTDRV.EXE, MSCDEX, дра́йвера мыши, программ русификации клавиатуры и экрана и т. п.), а также запуска утилит конфигурации (например, для настройки параметров звуковых карт) и проверки системы (например, антивирусных сканеров).

CONFIG.SYS — файл конфигурирования операционных систем семейств DOS, Windows 9x и OS/2. Это текстовый файл, содержащий директивы настройки системы и команды загрузки драйверов, он должен располагаться в корневом каталоге загрузочного устройства (англ. Boot disk) (дискеты или диска).

Под DOS директивы в этом файле задают некоторые аппаратные (такие, как состояние индикатора Num Lock) и системные параметры (например, количество и вложенность стеков для обработки аппаратных прерываний, количество дисковых буферов и т. п.), а также загружают драйверы для управления дополнительной и расширенной памятью (HIMEM.SYS, EMM386.EXE), экраном (ANSI.SYS, DISPLAY.SYS), дисководом CD-ROM и т. п.

16. Реестр Windows (англ. Windows Registry), или системный реестр — иерархически построенная база данных параметров и настроек в большинстве операционных систем Microsoft Windows.

Реестр содержит информацию и настройки для аппаратного обеспечения, программного обеспечения, профилей пользователей, предустановки. Большинство изменений в Панели управления, ассоциации файлов, системные политики, список установленного ПО фиксируются в реестре.

Реестр Windows был введён для упорядочения информации, хранившейся до этого во множестве INI-файлов, обеспечения единого механизма (API) записи-чтения настроек и избавления от проблем коротких имён, отсутствия разграничения прав доступа и медленного доступа к ini-файлам, хранящимся на файловой системе |FAT16, имевшей серьёзные проблемы быстродействия при поиске файлов в директориях с большим их количеством. Со временем (окончательно — с появлением NTFS) проблемы, решавшиеся реестром, исчезли, но реестр остался из-за обратной совместимости, и присутствует во всех версиях Windows, включая последнюю. Поскольку сейчас не существует реальных предпосылок для использования подобного механизма, Microsoft Windows — единственная (не считая ReactOS) операционная система из используемых сегодня, в которой используется механизм реестра операционной системы.

Поиск по сайту: