Файловая система

Открытый файл может использоваться для чтения и записи последовательностей байтов. Для этого поддерживаются два  системных вызова:

read(fd, buffer, count) и  write(fd, buffer, count)

Здесь fd - дескриптор файла (полученный при ранее выполненном системном вызове open или creat), buffer - указатель символьного массива и count - число байтов, которые должны быть прочитаны из файла или в него записаны. Значение функции read или write - целое число, которое совпадает со значением count, если операция заканчивается успешно, равно нулю при достижении конца файла и отрицательно при возникновении ошибок.

В каждом открытом файле существует текущая позиция. Сразу после открытия файл позиционируется  на первый байт. Другими словами, если сразу после открытия файла выполняется  системный вызов read (или write), то будут прочитаны (или записаны) первые count байтов содержимого файла (конечно, они будут успешно прочитаны только в том случае, если файл реально содержит по крайней мере count байтов). После выполнения системного вызова read (или write) указатель чтения/записи файла будет установлен в позицию count+1 и т.д.

Современные архитектуры файловых систем

Новая файловая система имеет многоуровневую структуру, на верхнем уровне которой располагается  так называемый переключатель файловых систем (в Windows 95, например, такой переключатель  называется устанавливаемым диспетчером  файловой системы - installable filesystem manager, IFS). Он обеспечивает интерфейс между  запросами приложения и конкретной файловой системой, к которой обращается это приложение. Переключатель файловых систем преобразует запросы в  формат, воспринимаемый следующим уровнем - уровнем файловых систем.  
 

Архитектура современной файловой системы

Каждый компонент  уровня файловых систем выполнен в  виде драйвера соответствующей файловой системы и поддерживает определенную организацию файловой системы. Переключатель  является единственным модулем, который  может обращаться к драйверу файловой системы. Приложение не может обращаться к нему напрямую. Драйвер файловой системы может быть написан в  виде реентерабельного кода, что позволяет  сразу нескольким приложениям выполнять  операции с файлами. Каждый драйвер  файловой системы в процессе собственной  инициализации регистрируется у  переключателя, передавая ему таблицу  точек входа, которые будут использоваться при последующих обращениях к  файловой системе.

Для выполнения своих функций драйверы файловых систем обращаются к подсистеме ввода-вывода, образующей следующий слой файловой системы новой архитектуры. Подсистема ввода вывода - это составная часть  файловой системы, которая отвечает за загрузку, инициализацию и управление всеми модулями низших уровней файловой системы. Обычно эти модули представляют собой драйверы портов, которые непосредственно  занимаются работой с аппаратными средствами. Кроме этого подсистема ввода-вывода обеспечивает некоторый сервис драйверам файловой системы, что позволяет им осуществлять запросы к конкретным устройствам. Подсистема ввода-вывода должна постоянно присутствовать в памяти и организовывать совместную работу иерархии драйверов устройств. В эту иерархию могут входить драйверы устройств определенного типа (драйверы жестких дисков или накопителей на лентах), драйверы, поддерживаемые поставщиками (такие драйверы перехватывают запросы к блочным устройствам и могут частично изменить поведение существующего драйвера этого устройства, например, зашифровать данные), драйверы портов, которые управляют конкретными адаптерами.

Большое число  уровней архитектуры файловой системы  обеспечивает авторам драйверов  устройств большую гибкость - драйвер  может получить управление на любом  этапе выполнения запроса - от вызова приложением функции, которая занимается работой с файлами, до того момента, когда работающий на самом низком уровне драйвер устройства начинает просматривать регистры контроллера. Многоуровневый механизм работы файловой системы реализован посредством  цепочек вызова.

В ходе инициализации  драйвер устройства может добавить себя к цепочке вызова некоторого устройства, определив при этом уровень  последующего обращения. Подсистема ввода-вывода помещает адрес целевой функции  в цепочку вызова устройства, используя  заданный уровень для того, чтобы  должным образом упорядочить  цепочку. По мере выполнения запроса, подсистема ввода-вывода последовательно вызывает все функции, ранее помещенные в  цепочку вызова.

Внесенная в  цепочку вызова процедура драйвера может решить передать запрос дальше - в измененном или в неизмененном виде - на следующий уровень, или, если это возможно, процедура может  удовлетворить запрос, не передавая  его дальше по цепочке.

Разработчики  новых операционных систем стремятся  обеспечить пользователя возможностью работать сразу с несколькими  файловыми системами.  

Список литературы