Огляд файлових систем

Державний вищий навчальний заклад

«Українська академія банківської  справи

Національного банку України»

Кафедра вищої математики та інформатики

 

 

 

РЕФЕРАТ

з дисципліни «Інформатика»

на тему

«Огляд файлових систем»

 

 

                                                                           Студентка:

                                                                                   Новік Катерина

                                                                                Група : БС-32

                                                                          Викладач:

                                                                                  Койбічук В. В.

 

 

Суми – 2013

Зміст

Вступ…………………………………………………………………………….3

1. Поняття файлової системи. Організація файлової системи……………..4
2. Класифікація файлових систем…………………………………………….5
3. Завдання та функції файлових систем…………………………………….6
4. Іменування файлів…………………………………………………………..8
5. Захист файлів………………………………………………………………10
6. Огляд найбільш поширених файлових систем……………………….…11
1. Файлова система FAT…………………………………………………11
2. Файлова система FAT 32……………………………………………...12
3. Файлова система HPFS………………………………………………..13
4. Файлова система NTFS………………………………………………..14
5. Файлова система Unix…………………………………………………15
7. Висновки……………………………………………………………………17
8. Список використаної літератури…………………………………………19

 

 

 

Вступ

Двадцяте століття знаменується найбільшим розвитком науки та техніки за весь час існування людства. Найбільшим відкриттям минулого століття стало винайдення комп’ютера. З плином часу комп’ютери ставали все меншими, а масиви інформації, які потрібно зберегти в пам’яті та обробити, - все більшими. Перфокарти на могли задовольнити потреби комп’ютерної індустрії, тому й були винайдені магнітні носії інформації, а згодом і цифрові методи зберігання даних. Пам’ять сучасних комп’ютерів вже вимірюється терабайтами, а звичайний редактор тексту може займати сотні мегабайт на жорсткому диску. Та було би незручно запам’ятовувати або записувати розташування кожного файлу на такому диску.

У недавньому минулому керівники  підприємства зберігали й обробляли  інформацію за допомогою картотек, що містять папки з логічно  взаємозалежними й упорядкованими документами. Виникає необхідність у комп'ютерній системі обробки інформації. Переведення картотеки у файлову структуру було технічно досить складною задачею.

Початково комп'ютерні файли у файловій структурі були дуже схожі на набір документів у картотеці. До основних компонентів файлових систем відносяться дані, поля і записи . Фактично файл являв собою сукупність зв'язаних записів. Збільшення вимог до результатів обробки інформації збільшувало число різновидів звітів, розросталася і файлова структура. У результаті виникав цілий обчислювальний центр який розробляв усі нові програми і вишукував помилки в наявних. Крім того, усе зростали вимоги до апаратного забезпечення. Сучасне програмне забезпечення, і в першу чергу - операційні системи, дають можливість користувачу без спеціальних технічних знань виконувати доволі складні роботи на комп'ютері. Особливо важливими є знання про функціонування файлової системи ПК, так як від цього залежить цілісність даних, що зберігаються користувачем у комп'ютері, їх доступність.

 

Поняття файлової системи. Організація файлової системи

Файлова система — спосіб організації даних, який використовується операційною системою для збереження інформації у вигляді файлів на носіях інформації.[1, С. 165]Також цим поняттям позначають сукупність файлів та директорій, які розміщуються на логічному або фізичному пристрої.

Основною структурною  одиницею будь-якої файлової системи  є файл і каталог.

Файл - мінімальна структурована  іменована послідовність даних. Каталог (папка) є своєрідною об'єднує структурою для розташованих на диску файлів.[3, С. 392] Каталог може містити в собі файли та інші (вкладені) каталоги. Каталоги та файли утворюють на диску деревоподібну ієрархічну структуру - дерево каталогів. Єдиний каталог не входить ні в одну з директорій називається кореневим каталогом.

Всі файли в комп'ютері  зберігаються на магнітних дисках, які є частиною його конструкції. Магнітні диски є пристроями довільного доступу. У них кожна запис даних має свій унікальний адреса, що забезпечує безпосередній доступ до неї, минаючи всі інші записи. Для зберігання даних не тільки диск (пакет з декількох дисків), покритий феромагнітним шаром. Запис на магнітний диск і зчитування даних з нього здійснюється головками читання / запису.

Поверхня диска розбита на доріжки  представляють собою кола (рис. 1)[2,С.100]. Доріжки поділені на сектори. Розмір сектора зазвичай становить 512 байт.

У більшості файлових систем простір на диску виділяється кластерами, які складаються з декількох секторів. Кластер - мінімальний розмір місця на диску, яке може бути виділено для зберігання одного файлу. Перед тим, як диск може бути використаний для запису даних, він повинен бути розмічений - на його доріжки повинні бути записані заголовки секторів з правильними номерами доріжки та сектори, а також, якщо це необхідно, маркери. Як правило, при цьому ж відбувається тестування поверхні диска для пошуку дефектів магнітного шару. Не слід плутати цю операцію - фізичне форматування диска - з логічним форматуванням, що полягає у створенні файлових систем. Сучасні жорсткі диски зазвичай вимагають фізичної розмітки при їх виготовленні.

Один фізичний жорсткий диск може бути розділений на декілька розділів - логічних дисків (томів). Кожний логічний диск являє собою як би окремий пристрій. Отже, на ньому може бути своя файлова система і свій кореневий каталог.

 

Структури файлів та файлових систем.

 
 Структура системи файлів. З погляду управління система файлів включає наступні складові частини:

1. Апаратні засоби – комп'ютер;
2. Програмне забезпечення: ОС, утиліти, файли, програми управління файлами (обробки файлів, мінімум по програмі на файл) і прикладні програми для створення звітів на підставі даних з файлу. Наприклад, найпростіша система файлів для відділу збуту буде включати 2 файли – КЛІЄНТИ і ПРОДАЖІ з відповідними їм програмами управління кожним файлом і програмами виведення звітів, плюс ОС і стандартні утиліти;
3. Співробітники (співробітники ОЦ і кінцеві користувачі);
4. Процедури – інструкції і правила, відповідно до яких розробляються і використовуються програмні компоненти;
5. Дані – сукупність сирих, неопрацьованих вимог. [4,C.88]

Класифікація  файлових систем

В залежності від організації  файлів на носії даних, файлові системи  можуть поділятись на:

• ієрархічні файлові системи - дозволяють розміщувати файли в каталоги;
• пласкі файлові системи - не використовують каталогів;
• кластерні файлові системи - дозволяють розподіляти файли між кількома однотипними фізичними пристроями однієї машини;
• мережеві файлові системи - забезпечують механізми доступу до файлів однієї машини з інших машин мережі;
• розподілені файлові системи - забезпечують зберігання файлів шляхом їх розподілу між кількома машинами мережі.[2,C. 134]

За призначенням файлові  системи можна класифікувати  на нижченаведені категорії.

• Для носіїв з довільним доступом (наприклад, жорсткий диск): FAT32, HPFS, ext2 і ін Оскільки доступ до дисків в рази повільніше, ніж доступ до оперативної пам'яті, для приросту продуктивності в багатьох файлових системах застосовується асинхронна запис змін на диск. Для цього застосовується або журналювання, наприклад в ext3, ReiserFS, JFS, NTFS, XFS, або механізм soft updates та ін Журналювання широко поширене в Linux, застосовується в NTFS. Soft updates - в BSD системах.
• Для носіїв з послідовним доступом (наприклад, магнітні стрічки): QIC та ін
• Для оптичних носіїв - CD і DVD : ISO9660, HFS, UDF і ін
• Віртуальні файлові системи: AEFS та ін
• Мережеві файлові системи: NFS, CIFS, SSHFS.
• Для флеш-пам'яті: YAFFS, ExtremeFFS, exFAT.
• Трохи випадають із загальної класифікації спеціалізовані файлові системи: ZFS (власне файлової системою є тільки частина ZFS), VMFS (т. зв. кластерна файлова система, яка призначена для зберігання інших файлових систем) та ін

Завдання та функції  файлових систем

Насамперед файли застосовуються для:

• збереження текстових даних: документів;
• збереження текстів програм;
• формування об'єктних модулів;
• формування інформації, створюваної редакторами зв'язків;
• збереження графічної і звукової інформації і т.д. 

Файлова система визначає:

 

• як зберігаються файли і каталоги на диску;
• які відомості зберігаються про файли і каталоги;
• як можна взнати, які ділянки диску вільні, а які ¾ ні;
• формат каталогів і іншої службової інформації на диску.

 

Для використання дисків, записаних (розмічених) за допомогою деякої файлової системи, операційна система або  спеціальна програма повинна підтримувати цю файлову систему.

 

Основні функції будь-якої файлової системи націлені на вирішення  наступних завдань:

• іменування файлів;
• програмний інтерфейс роботи з файлами для програм;
• відображення логічної моделі файлової системи на фізичну організацію сховища даних;
• організація стійкості файлової системи до збоїв живлення, помилок апаратних і програмних засобів;
• зміст параметрів файлу, необхідних для правильного його взаємодії з іншими об'єктами системи (ядро, програми та ін.)

У багатокористувацьких системах з'являється ще одне завдання: захист файлів одного користувача від несанкціонованого  доступу іншого користувача, а також  забезпечення спільної роботи з файлами, наприклад, при відкритті файлу  одним з користувачів, для інших  цей же файл тимчасово буде доступний  в режимі "тільки читання" .

Тобто, зараз файлові системи  зазвичай використовуються для збереження слабко структурованої інформації, залишаючи  подальшу структуризацію прикладним програмам. У перерахованих вище випадках використання файлів це навіть добре, тому що при  розробці будь-якої нової прикладної системи спираючись на прості, стандартні і порівняно дешеві засоби файлової системи, можна реалізувати ті структури  збереження, що найбільше природно відповідають специфіці даної прикладної області.

Іменування файлів

Позначення файлу для операційних  систем називається іменем файлу.[4,C .91] 
Усі сучасні файлові системи підтримують багаторівневе іменування файлів за рахунок підтримки в зовнішній пам'яті додаткових файлів зі спеціальною структурою - каталогів. Кожен каталог містить імена каталогів і/чи файлів, що містяться в даному каталозі. Таким чином, повне ім'я файлу складається зі списку імен каталогів плюс ім'я файлу в каталозі, що безпосередньо містить даний файл. Різниця між способами іменування файлів у різних файлових системах полягає в тому, з чого починається цей ланцюжок імен.  
 
Імена файлів в DOS і Windows 3.1 складаються з двох частин: імені і розширення. В імені може бути від одного до восьми символів. Розширення починається з точки, за якою слідують від одного до трьох символів. Допустимі символи в імені і розширенні:      

• великі і малі латинські букви;     
• цифри;     
• символи: -, $, #, &, @, !, %, (, ), {, }, ‘, “ , ~, ^, +, ,, ;, =, [, ].

Недопустимі символи: \, /, :, *, ?, <, >, |.