Средства файловой системы — это средства для формирования порядка, который определяет организационные методы сохранения и переименования данных на информационных носителях.
Файловая система
Одна из главных задач операционной системы заключается в организации удобного взаимодействия пользователя с информацией, которая хранится в различных устройствах памяти. С этой целью операционная система преобразует реальную аппаратную структуру сохранения данных в некую удобную для человека логическую модель, которая выполнена как дерево каталогов, отображаемое на экране дисплея прикладными утилитами.
Главным компонентом такого моделирования считается файл, который подобно файловой системе в общем, возможно охарактеризовать как структурой логики, так и физической организацией.
Под файлом понимается поименованный сектор памяти, который предназначен для записи и считывания информации.
Файлы сохраняются в энергонезависимой области памяти, за исключением случая электронного диска, когда в оперативной памяти формируется имитация файловой системы. Файловая система является элементом операционной системы, который обеспечивает процедуры формирования, сохранения и обращения к поименованным комплектам информационных данных, то есть к файлам.
Файловая система состоит из:
- Совокупности комплекта файлов на дисках.
- Комплекта структурных организаций данных, которые применяются для операций над файлами (файловые каталоги, табличные указатели распределения пространства памяти на диске).
- Набора системных программ, которые реализуют выполнение разных действий над файлами, формирование, стирание, и так далее.
Проблемы, которые решает файловая система, определяются методикой выполнения процесса вычислений в общем случае. Наиболее простой тип файловых систем используется в операционных системах, рассчитанных на одного пользователя и одну программу. Главный функционал таких файловых систем предназначен для разрешения следующих задач:
- Переименование файлов
- Создание программного интерфейса для прикладных программ.
- Создание логической модели файловой системы, отображающей физическую структуру памяти данных.
- Обеспечение стабильной работы файловой системы при перебоях питания, аппаратных и программных ошибках.
Функции файловой системы существенно расширяются, если работает один пользователь, но в многозадачной операционной системе. То есть операционная система рассчитана на одного человека, но позволяет выполнять сразу некоторое количество приложений. В этом случае, к указанным выше, прибавляется ещё одна задача, а именно обеспечение совместного доступа к файлу из разных приложений. При этом файл становится подразделяемым ресурсом и, следовательно, файловой системе необходимо уметь разрешать все возникающие проблемы, которые связаны с разделяемым ресурсом, а именно, необходимо иметь методы, позволяющие блокировать файл и его составляющие, согласовывать копирование, исключать гонки и тупики. Если же число пользователей более одного, то возникает необходимость защиты файлов пользователей друг от друга.
Дальнейшее наращивание необходимых средств файловой системы связано с работой в сетевой операционной системе. Нужно также отличать термины «файловая система» и «система управления файлами». Файловая система диктует правила обращения к информационным данным, которые сформированы в виде файлов. А определение «система управления файлами» необходимо применять относительно уже реализованной конкретным образом файловой системы, то есть набора программ, которые обеспечивают действия с файлами в данной операционной системе. Например, файловая система FAT была реализована в большом количестве разных вариантов системы управления файлами:
- FAT-12 — это система, созданная на заре персональных компьютеров (сначала именовалась FAT, сегодня это FAT-12) и предназначенная для обслуживания дисководов и в течение некоторого периода жёстких дисков.
- Система была модернизирована и получила возможность работать с памятью увеличенного объёма, модификация FAT-16.
- Далее была разработана система super-FAT, которая могла выполнять более широкий набор атрибутов для любого файла.
- Реализована система управления файлами в модификации FAT-32.
Виды файлов
Типовые файлы могут содержать данные различного характера, заносимые в них пользователями или образованные по итогам функционирования различных программных приложений. Содержимое типового фала формирует программа, которая его использует при работе. Типовые (обычные) файлы бывают следующих видов:
- Программы (выполняемые файлы) — это программные приложения, которые написаны на языке команд операционной системы, и осуществляют специальные функции системы.
- Файлы, которые содержат информационные данные, то есть это все остальные виды файлов (текст, графика, таблицы и так далее).
Под каталогами понимается набор файлов, которые объединил пользователь по своим критериям. Или это особенный вид файлов, содержащих данные для системы о комплекте файлов, сформированных пользователем по особенному ненормированному условию.
Файловая структура
Под файловой структурой понимается весь набор файлов на диске и их взаимных связей (правила сохранения файлов на диске).
Существуют следующие типы файловых структур:
- С одним уровнем (простая), где каталог является линейной последовательностью файлов.
- С иерархией или большим числом уровней. Отдельные каталоги могут быть в составе других каталогов и иметь в своём составе много файлов и подкаталогов.
Идентификация файлов выполняется по именам. Пользователь может присвоить файлу имя в виде набора символов, но с учётом существующих ограничений операционной системы на применяемую символику и размер имён. В старых файловых системах эти ограничения были достаточно существенными. Например, в FAT имя файла не должно было превышать восемь символов.
