فایل سیستم متعلق به کدام سیستم است. سیستم فایل. این چیه

مطالب برای مرور سخنرانی شماره 33

برای دانشجویان رشته تخصصی

"نرم افزار فناوری اطلاعات"

دانشیار گروه فناوری اطلاعات و ارتباطات، دکتری. لیواک ای.ن.

سیستم های مدیریت فایل

مفاهیم اساسی، حقایق

وقت ملاقات. ویژگی های فایل سیستم هاچربی،VFAT،FAT32،hpfs،NTFS. سیستم های فایل OS UNIX (s5، ufs)، OS Linux Ext2FS مناطق سیستم دیسک (پارتیشن، حجم). اصول قرار دادن فایل و ذخیره سازی اطلاعات در مورد محل فایل ها. سازمان دایرکتوری. محدود کردن دسترسی به فایل ها و دایرکتوری ها

مهارت ها

استفاده از دانش در مورد ساختار فایل سیستم برای محافظت و بازیابی اطلاعات رایانه (فایل ها و دایرکتوری ها). سازماندهی کنترل دسترسی به فایل ها

سیستم های فایل ساختار سیستم فایل

داده ها به صورت فایل روی دیسک ذخیره می شوند. یک فایل بخشی نامگذاری شده از یک دیسک است.

سیستم های مدیریت فایل برای مدیریت فایل ها طراحی شده اند.

توانایی مقابله با داده های ذخیره شده در فایل ها در سطح منطقی توسط سیستم فایل ارائه می شود. این سیستم فایل است که نحوه سازماندهی داده ها در یک رسانه ذخیره سازی را تعیین می کند.

بدین ترتیب، سیستم فایل مجموعه ای از مشخصات و نرم افزارهای مرتبط با آنها است که وظیفه ایجاد، تخریب، سازماندهی، خواندن، نوشتن، اصلاح و جابجایی اطلاعات فایل ها و همچنین کنترل دسترسی به فایل ها و مدیریت منابع مورد استفاده فایل ها را بر عهده دارد.

سیستم مدیریت فایل زیرسیستم اصلی اکثریت قریب به اتفاق سیستم عامل های مدرن است.

با استفاده از سیستم مدیریت فایل

· تمام برنامه های پردازش سیستم با توجه به داده ها متصل می شوند.

· مشکلات توزیع متمرکز فضای دیسک و مدیریت داده ها حل شده است.

· امکان انجام عملیات بر روی فایل ها (ایجاد و غیره)، تبادل داده بین فایل ها و دستگاه های مختلف، برای محافظت از فایل ها از دسترسی غیرمجاز به کاربر ارائه می شود.

برخی از سیستم عامل ها ممکن است چندین سیستم مدیریت فایل داشته باشند که به آنها اجازه می دهد با چندین سیستم فایل کار کنند.

بیایید سعی کنیم بین سیستم فایل و سیستم مدیریت فایل تمایز قائل شویم.

اصطلاح "فایل سیستم" اصول دسترسی به داده های سازماندهی شده در فایل ها را تعریف می کند.

مدت، اصطلاح "سیستم مدیریت فایل"به اجرای خاصی از سیستم فایل اشاره دارد، یعنی. این مجموعه ای از ماژول های نرم افزاری است که کار با فایل ها را در یک سیستم عامل خاص ارائه می دهد.

بنابراین، برای کار با فایل های سازماندهی شده مطابق با برخی از سیستم های فایل، باید یک سیستم مدیریت فایل مناسب برای هر سیستم عامل ایجاد شود. این سیستم UV فقط بر روی سیستم عاملی که برای آن ایجاد شده است کار می کند.

برای خانواده سیستم عامل ویندوز، سیستم های فایل عمدتا استفاده می شوند: VFAT، FAT 32، NTFS.

ساختار این فایل سیستم ها را در نظر بگیرید.

در سیستم فایل چربی فضای دیسک هر درایو منطقی به دو قسمت تقسیم می شود:

منطقه سیستم و

ناحیه داده

منطقه سیستم هنگام قالب بندی ایجاد و مقداردهی اولیه می شود و متعاقباً هنگام دستکاری ساختار فایل به روز می شود.

منطقه سیستم از اجزای زیر تشکیل شده است:

بخش بوت شامل رکورد بوت(رکورد بوت)؛

بخش های رزرو شده (ممکن است نباشند)؛

جداول تخصیص فایل (FAT، جدول تخصیص فایل)؛

دایرکتوری ریشه (ROOT).

این قطعات یکی پس از دیگری بر روی دیسک قرار می گیرند.

ناحیه داده شامل فایل ها و دایرکتوری های تابع ریشه است.

منطقه داده به اصطلاح به خوشه ها تقسیم می شود. یک خوشه یک یا چند بخش به هم پیوسته از یک منطقه داده است. از طرف دیگر، یک خوشه حداقل واحد آدرس پذیر است ذخیره سازی دیسکبه فایل اختصاص داده شده است. آن ها یک فایل یا دایرکتوری تعداد صحیحی از خوشه ها را اشغال می کند. برای ایجاد و نوشتن یک فایل جدید روی دیسک، سیستم عامل چندین کلاستر دیسک رایگان را برای آن اختصاص می دهد. این خوشه ها مجبور نیستند به دنبال یکدیگر باشند. برای هر فایل، لیستی از تمام اعداد خوشه ای که در این فایل ارائه شده اند ذخیره می شود.

تقسیم یک منطقه داده به خوشه ها به جای استفاده از بخش ها به شما امکان می دهد:

· کاهش اندازه جدول FAT .

کاهش پراکندگی فایل

طول زنجیره فایل را کاهش می دهد Þ افزایش سرعت دسترسی به فایل

با این حال، اندازه خوشه خیلی بزرگ منجر به استفاده ناکارآمد از ناحیه داده می شود، به خصوص در مورد تعداد زیادی فایل کوچک (در نهایت، به طور متوسط ​​نیم خوشه برای هر فایل از بین می رود).

در سیستم های فایل مدرن (FAT 32، HPFS، NTFS) این مشکل با محدود کردن اندازه کلاستر (حداکثر 4 کیلوبایت) حل می شود.

نقشه منطقه داده است تی جدول تخصیص فایل (جدول تخصیص فایل - FAT) هر عنصر جدول FAT (12، 16 یا 32 بیتی) مربوط به یک خوشه دیسک است و وضعیت آن را مشخص می کند: آزاد، مشغول یا یک خوشه بد.

· اگر خوشه به هر فایلی اختصاص داده شود (یعنی مشغول)، عنصر FAT مربوطه شامل شماره خوشه فایل بعدی است.

· آخرین خوشه فایل با یک عدد در محدوده FF8h - FFFh (FFF8h - FFFFh) مشخص شده است.

· اگر خوشه آزاد باشد، حاوی مقدار صفر 000h (0000h) است.

· خوشه ای که غیر قابل استفاده است (شکست خورده) با عدد FF7h (FFF7h) مشخص شده است.

بنابراین، در جدول FAT، خوشه های متعلق به یک فایل به صورت زنجیره ای به هم متصل می شوند.

جدول تخصیص فایل بلافاصله پس از رکورد بوت دیسک منطقی ذخیره می شود، مکان دقیق آن در یک فیلد خاص در بخش بوت توضیح داده شده است.

این در دو نسخه یکسان که به دنبال یکدیگر هستند ذخیره می شود. هنگامی که اولین نسخه جدول از بین می رود، نسخه دوم استفاده می شود.

با توجه به اینکه FAT هنگام دسترسی به دیسک به شدت مورد استفاده قرار می گیرد، معمولاً در RAM بارگذاری می شود (در بافر I / O یا حافظه پنهان) و تا زمانی که ممکن است در آنجا باقی می ماند.

عیب اصلی FAT این است کند کاربا فایل ها هنگام ایجاد یک فایل، قانون کار می کند - اولین خوشه رایگان انتخاب می شود. این منجر به تکه تکه شدن دیسک و زنجیره های فایل پیچیده می شود. از این رو سرعت کار با فایل ها کاهش می یابد.

برای مشاهده و ویرایش جدول FAT می توانید استفاده کنید سودمندیدیسکویرایشگر.

اطلاعات دقیق در مورد خود فایل در ساختار دیگری به نام دایرکتوری ریشه ذخیره می شود. هر درایو منطقیدایرکتوری ریشه خود را دارد (ROOT، انگلیسی - root).

دایرکتوری ریشه فایل ها و سایر دایرکتوری ها را توصیف می کند. عنصر دایرکتوری یک توصیفگر فایل (توصیفگر) است.

توصیفگر هر فایل و فهرست شامل آن است

· نام

· افزونه

تاریخ ایجاد یا آخرین اصلاح

زمان ایجاد یا آخرین اصلاح

ویژگی ها (بایگانی، ویژگی دایرکتوری، ویژگی حجم، سیستم، پنهان، فقط خواندنی)

طول فایل (برای یک فهرست - 0)

یک فیلد رزرو شده که استفاده نمی شود

· تعداد اولین خوشه در زنجیره خوشه های اختصاص داده شده به فایل یا دایرکتوری. با دریافت این شماره، سیستم عامل، با مراجعه به جدول FAT، تمام اعداد دیگر خوشه های فایل را نیز خواهد یافت.

بنابراین، کاربر فایل را برای اجرا راه اندازی می کند. سیستم عاملبا مشاهده توضیحات فایل در فهرست فعلی، فایلی را با نام مورد نظر جستجو می کند. هنگامی که عنصر مورد نیاز در دایرکتوری فعلی یافت می شود، سیستم عامل شماره اولین کلاستر این فایل را می خواند و سپس اعداد خوشه باقیمانده را از جدول FAT تعیین می کند. داده های این خوشه ها در RAM خوانده می شوند و در یک بخش پیوسته ترکیب می شوند. سیستم عامل کنترل را به فایل منتقل می کند و برنامه شروع به اجرا می کند.

برای مشاهده و ویرایش دایرکتوری ROOT نیز می توانید استفاده کنید سودمندیدیسکویرایشگر.

سیستم فایل VFAT

سیستم فایل VFAT (FAT مجازی) اولین بار در Windows for Workgroups 3.11 ظاهر شد و برای فایل ورودی/خروجی در حالت محافظت شده طراحی شد.

این فایل سیستم در ویندوز 95 استفاده می شود.

در ویندوز NT 4 نیز پشتیبانی می شود.

VFAT سیستم فایل 32 بیتی "بومی" ویندوز 95 است که توسط درایور VFAT .VXD کنترل می شود.

VFAT از کد 32 بیتی برای همه استفاده می کند عملیات فایل، می تواند از درایورهای حالت محافظت شده 32 بیتی استفاده کند.

اما، ورودی های جدول تخصیص فایل 12 یا 16 بیتی باقی می مانند، بنابراین از همان ساختار داده (FAT) روی دیسک استفاده می شود. آن ها f فرمت جدولVFAT هم همینطوردرست مانند فرمت FAT.

VFAT همراه با نام "8.3". پشتیبانی از نام فایل های طولانی. (VFAT اغلب به FAT با پشتیبانی از نام های طولانی گفته می شود).

نقطه ضعف اصلی VFAT تلفات زیاد برای خوشه بندی با اندازه های دیسک منطقی بزرگ و محدودیت در اندازه خود دیسک منطقی است.

سیستم فایل چربی 32

این یک پیاده سازی جدید از ایده استفاده از جدول FAT است.

FAT 32 یک سیستم فایل 32 بیتی کاملاً مستقل است.

اولین بار در Windows OSR 2 (OEM Service Release 2) استفاده شد.

FAT 32 در حال حاضر در ویندوز 98 و ویندوز ME استفاده می شود.

این شامل پیشرفت ها و اضافات متعددی نسبت به اجرای FAT قبلی است.

1. استفاده بسیار کارآمدتر از فضای دیسک به دلیل استفاده از خوشه های کوچکتر (4 کیلوبایت) - تخمین زده می شود که تا 15٪ صرفه جویی می کند.

2. دارای رکورد بوت توسعه یافته است که به شما امکان می دهد کپی هایی از ساختارهای داده حیاتی ایجاد کنید Þ مقاومت دیسک را در برابر نقض ساختار دیسک افزایش می دهد

3. می توانید از یک نسخه پشتیبان FAT به جای یک نسخه استاندارد استفاده کنید.

4. می تواند دایرکتوری ریشه را جابجا کند، به عبارت دیگر، دایرکتوری ریشه می تواند در یک مکان دلخواه باشد Þ محدودیت اندازه دایرکتوری ریشه را حذف می کند (512 عنصر، زیرا قرار بود ROOT یک خوشه را اشغال کند).

5. بهبود ساختار دایرکتوری ریشه

فیلدهای اضافی ظاهر شد، به عنوان مثال، زمان ایجاد، تاریخ ایجاد، آخرین تاریخ دسترسی، چک جمع

هنوز چندین توصیف کننده برای یک نام فایل طولانی وجود دارد.

سیستم فایل HPFS

HPFS (High Performance File System) یک فایل سیستم با کارایی بالا است.

HPFS اولین بار در OS/2 1.2 و LAN Manager ظاهر شد.

بیایید لیست کنیم ویژگی های اصلی HPFS

· تفاوت اصلی در اصول اولیه قرار دادن فایل ها بر روی دیسک و اصول ذخیره سازی اطلاعات در مورد محل فایل ها است. به لطف این اصول، HPFS دارد عملکرد بالا و تحمل خطا، قابل اعتماد استسیستم فایل

فضای دیسک در HPFS نه توسط خوشه ها (مانند FAT)، بلکه اختصاص داده می شود بلوک هادر اجرای مدرن، اندازه بلوک برابر با یک بخش در نظر گرفته می شود، اما در اصل می تواند اندازه متفاوتی داشته باشد. (در واقع یک بلوک یک خوشه است، فقط یک خوشه همیشه برابر با یک بخش است). مرتب کردن فایل ها در چنین بلوک های کوچک اجازه می دهد استفاده کارآمدتر از فضای دیسک، از آنجایی که میانگین فضای آزاد سربار تنها (نیم سکتور) 256 بایت در هر فایل است. به یاد داشته باشید که هر چه اندازه کلاستر بزرگتر باشد، فضای دیسک بیشتری تلف می شود.

سیستم HPFS به دنبال این است که فایل را در بلوک های پیوسته مرتب کند، یا در صورت عدم امکان، آن را بر روی دیسک به گونه ای قرار دهد که گستره ها(قطعات) فایل از نظر فیزیکی تا حد امکان به یکدیگر نزدیک بودند. این رویکرد ضروری است زمان تعیین موقعیت هدهای نوشتن/خواندن را کاهش می دهدهارد دیسک و تأخیر (تأخیر بین موقعیت خواندن/نوشتن سر در مسیر صحیح). به یاد بیاورید که در یک فایل FAT، اولین خوشه رایگان به سادگی اختصاص داده می شود.

گستره ها(وسعت) - قطعات فایل واقع در بخش های دیسک مجاور. یک فایل اگر تکه تکه نباشد حداقل یک گستره دارد و در غیر این صورت بیش از یک گستره دارد.

استفاده شده روشدرختان باینری متعادل برای ذخیره و جستجوی اطلاعات در مورد مکان فایل ها (دایرکتوری ها در مرکز دیسک ذخیره می شوند، علاوه بر این، مرتب سازی خودکار فهرست ها ارائه می شود) که ضروری است. بهره وری را بهبود می بخشد HPFS (در مقابل FAT).

HPFS ویژگی های فایل توسعه یافته خاصی را ارائه می دهد که اجازه می دهد مدیریت دسترسی به فایل ها و دایرکتوری ها.

ویژگی های توسعه یافته (ویژگی های توسعه یافته، EAs ) به شما اجازه ذخیره می دهد اطلاعات تکمیلیدر مورد فایل به عنوان مثال، هر فایل را می توان با تصویر گرافیکی (آیکون)، توضیحات فایل، نظر، اطلاعات مربوط به مالک فایل و غیره مرتبط کرد.

ساختار پارتیشن C HPFS

در ابتدای پارتیشن با HPFS نصب شده، سه پارتیشن وجود دارد بلوک کنترل:

بلوک بوت (بوک بوت)،

بلوک اضافی (سوپر بلوک) و

بلوک یدکی (پشتیبان) (بلوک یدکی).

آنها 18 بخش را اشغال می کنند.

تمام فضای دیسک دیگر در HPFS به بخش هایی از بخش های مجاور تقسیم می شود - راه راه(باند - نوار، نوار). هر نوار 8 مگابایت روی دیسک اشغال می کند.

هر خط و خط خود را دارد نقشه بیت تخصیص بخشبیت مپ نشان می دهد که کدام بخش از یک باند معین اشغال شده و کدام بخش آزاد است. هر بخش از نوار داده مربوط به یک بیت در نقشه بیت آن است. اگر بیت = 1 باشد، بخش مشغول است، اگر 0 - رایگان است.

بیت مپ های دو باند همانند خود باندها در کنار هم روی دیسک قرار دارند. یعنی دنباله راه راه ها و کارت ها مانند شکل 1 است.

مقایسه باچربی. تنها یک "بیت مپ" برای کل دیسک (جدول FAT) وجود دارد. و برای کار با آن، باید هدهای خواندن/نوشتن را به طور متوسط ​​در نیمی از دیسک جابه‌جا کنید.

به منظور کاهش زمان موقعیت یابی هدهای خواندن / نوشتن دیسک سخت است که دیسک HPFS به نوارها تقسیم می شود.

در نظر گرفتن بلوک های کنترل.

بلوک بوت (چکمهمسدود کردن)

شامل نام ولوم، شماره سریال آن، بلوک تنظیمات بایوس و برنامه بوت است.

بوت استرپ فایل را پیدا می کند OS 2 LDR ، آن را در حافظه می خواند و کنترل را به این برنامه بوت سیستم عامل منتقل می کند، که به نوبه خود هسته OS/2 را از دیسک به حافظه بارگذاری می کند -سیستم عامل 2 KRNL. و در حال حاضر OS 2 KRIML با استفاده از اطلاعات یک فایل CONFIG. SYS همه موارد ضروری دیگر را در حافظه بارگذاری می کند ماژول های نرم افزاریو بلوک های داده

بلوک بوت در بخش های 0 تا 15 قرار دارد.

فوق العادهمسدود کردن(بلاک فوق العاده)

حاوی

اشاره گر به لیستی از بیت مپ ها (لیست بلوک بیت مپ). این لیست تمام بلوک‌های روی دیسک را فهرست می‌کند که حاوی بیت‌مپ‌های مورد استفاده برای شناسایی بخش‌های آزاد هستند.

اشاره گر به لیست بلوک های بد (لیست بلوک های بد). هنگامی که سیستم یک بلوک آسیب دیده را شناسایی می کند، به این لیست اضافه می شود و دیگر برای ذخیره سازی اطلاعات استفاده نمی شود.

یک اشاره گر به گروهی از دایرکتوری ها (باند دایرکتوری)،

اشاره گر به گره فایل (F -node ) دایرکتوری ریشه،

· تاریخ آخرین بررسی پارتیشن توسط برنامه CHKDSK.

اطلاعات در مورد اندازه نوار (در اجرای فعلی HPFS - 8 مگابایت).

سوپر بلوک در بخش 16 قرار دارد.

یدکیمسدود کردن(بلوک یدکی)

حاوی

اشاره گر به نقشه جایگزینی اضطراری (نقشه رفع فوری یا مناطق رفع فوری)؛

· اشاره گر به لیست بلوک های یدکی رایگان (فهرست بلوک رایگان اضطراری دایرکتوری).

تعدادی پرچم و توصیفگر سیستم

این بلوک در بخش 17 دیسک قرار دارد.

بلوک یدکی تحمل خطای بالای سیستم فایل HPFS را فراهم می کند و به شما امکان می دهد اطلاعات آسیب دیده را روی دیسک بازیابی کنید.

اصل قرار دادن فایل

گستره ها(وسعت) - قطعات فایل واقع در بخش های دیسک مجاور. یک فایل اگر تکه تکه نباشد حداقل یک گستره دارد و در غیر این صورت بیش از یک گستره دارد.

برای کاهش زمان موقعیت یابی هدهای خواندن / نوشتن دیسک سخت، سیستم HPFS به دنبال آن است

1) فایل را در بلوک های مجاور قرار دهید.

2) اگر این امکان پذیر نیست، وسعت های فایل تکه تکه شده را تا حد امکان به یکدیگر نزدیک کنید.

برای انجام این کار، HPFS از آمار استفاده می کند و همچنین سعی می کند حداقل 4 کیلوبایت فضا را در انتهای فایل هایی که رشد می کنند به صورت مشروط رزرو کند.

اصول ذخیره سازی اطلاعات در مورد مکان فایل ها

هر فایل و دایرکتوری روی دیسک مختص به خود را دارد گره فایل F-Node. این ساختاری است که حاوی اطلاعاتی در مورد مکان فایل و ویژگی های توسعه یافته آن است.

هر F-Node اشغال می کند یک بخشو همیشه در نزدیکی فایل یا دایرکتوری آن قرار دارد (معمولا درست قبل از فایل یا دایرکتوری). F-Node شامل

طول،

15 کاراکتر اول نام فایل،

اطلاعات خدمات ویژه

آمار دسترسی به فایل

ویژگی های فایل توسعه یافته

لیستی از حقوق دسترسی (یا فقط بخشی از این لیست، اگر بسیار بزرگ باشد)؛ اگر ویژگی های توسعه یافته برای گره فایل بیش از حد بزرگ باشند، یک اشاره گر به آنها روی آن نوشته می شود.

اطلاعات انجمنی در مورد مکان و تابعیت پرونده و غیره

اگر فایل پیوسته باشد، مکان آن روی دیسک با دو عدد 32 بیتی توصیف می شود. عدد اول یک اشاره گر به بلوک اول فایل است و دومی طول وسعت (تعداد بلوک های متوالی که به فایل تعلق دارند).

اگر فایل تکه تکه شده باشد، محل وسعت آن در گره فایل با جفت های اضافی اعداد 32 بیتی توضیح داده می شود.

یک گره فایل می تواند حاوی اطلاعاتی در مورد حداکثر هشت وسعت از یک فایل باشد. اگر یک فایل دارای گستره های بیشتری باشد، یک اشاره گر به یک بلوک تخصیص در گره فایل آن نوشته می شود، که می تواند تا 40 اشاره گر به وسعت یا، به قیاس با یک بلوک درخت دایرکتوری، به بلوک های تخصیص دیگر داشته باشد.

ساختار و مکان دایرکتوری ها

برای ذخیره دایرکتوری ها استفاده می شود. نوار در مرکز دیسک.

این نوار نام دارد فهرست راهنماباند.

اگر پر باشد، HPFS شروع به قرار دادن فهرست فایل ها در خطوط دیگر می کند.

قرار گرفتن این ساختار اطلاعاتی در وسط دیسک به طور قابل توجهی میانگین زمان موقعیت یابی هدهای خواندن/نوشتن را کاهش می دهد.

با این حال، سهم قابل توجهی (در مقایسه با قرار دادن باند فهرست در وسط یک دیسک منطقی) به عملکرد HPFS ناشی از استفاده است. روشدرختان باینری متعادل برای ذخیره و بازیابی اطلاعات در مورد مکان فایل ها.

به یاد بیاورید که در سیستم فایلچربی دایرکتوری دارای ساختار خطی است، به طور خاص مرتب نشده است، بنابراین هنگام جستجوی یک فایل، باید از همان ابتدا به طور متوالی آن را بررسی کنید.

در HPFS، ساختار دایرکتوری است یک درخت متعادل با ورودی ها به ترتیب حروف الفبا.

هر ورودی در درخت شامل

ویژگی های فایل،

یک اشاره گر به گره فایل مربوطه،

اطلاعات مربوط به زمان و تاریخ ایجاد فایل، زمان و تاریخ آخرین به روز رسانی و دسترسی،

طول داده های حاوی ویژگی های توسعه یافته،

شمارنده دسترسی به فایل

طول نام فایل

خود نام

و اطلاعات دیگر

هنگام جستجوی یک فایل در دایرکتوری، سیستم فایل HPFS فقط به شاخه های ضروری درخت باینری نگاه می کند. این روش چندین برابر کارآمدتر از خواندن متوالی همه ورودی‌های فهرست است، که در سیستم FAT وجود دارد.

اندازه هر یک از بلوک ها از نظر تخصیص دایرکتوری ها در اجرای فعلی HPFS 2 کیلوبایت است. اندازه رکوردی که یک فایل را توصیف می کند به اندازه نام فایل بستگی دارد. اگر نام 13 بایت (برای فرمت 8.3) باشد، یک بلوک 2K می تواند تا 40 توصیفگر فایل را در خود جای دهد. بلوک ها با استفاده از یک لیست به یکدیگر مرتبط می شوند.

چالش ها و مسائل

هنگام تغییر نام فایل ها، به اصطلاح تعادل مجدد درخت ممکن است رخ دهد. ایجاد یک فایل، تغییر نام یا پاک کردن آن ممکن است منجر به این شود بلوک های دایرکتوری آبشاری. در واقع، تغییر نام ممکن است به دلیل کمبود فضای دیسک انجام نشود، حتی اگر اندازه خود فایل افزایش نیافته باشد. برای جلوگیری از این فاجعه، HPFS مجموعه کوچکی از بلوک‌های رایگان را نگه می‌دارد که در صورت بروز فاجعه می‌توان از آنها استفاده کرد. این عملیات ممکن است نیاز به تخصیص بلوک های اضافی بر روی یک دیسک کامل داشته باشد. یک اشاره گر به این مجموعه از بلوک های رایگان در یک SpareBlock ذخیره می شود.

نحوه قرار دادن فایل ها و دایرکتوری ها روی دیسکHPFS:

· اطلاعات مربوط به مکان فایل ها در سراسر دیسک پراکنده می شود، در حالی که رکوردهای هر فایل خاص (در صورت امکان) در بخش های مجاور و نزدیک به داده های موجود در محل آنها قرار می گیرند.

دایرکتوری ها در وسط فضای دیسک قرار می گیرند.

· دایرکتوری ها به عنوان یک درخت متعادل باینری با ورودی های مرتب شده به ترتیب حروف الفبا ذخیره می شوند.

قابلیت اطمینان ذخیره سازی داده ها در HPFS

هر فایل سیستمی باید ابزاری برای تصحیح خطاهایی که هنگام نوشتن اطلاعات روی دیسک رخ می دهد، داشته باشد. سیستم HPFS استفاده می کند مکانیسم تعویض اضطراری ( رفع فوری).

اگر سیستم فایل HPFS هنگام نوشتن اطلاعات روی دیسک با مشکل مواجه شود، یک پیغام خطای مناسب نمایش می دهد. سپس HPFS اطلاعاتی را که باید برای بخش بد نوشته می‌شد، در یکی از بخش‌های یدکی که از قبل برای این مورد رزرو شده بود، ذخیره می‌کند. لیست بلوک های یدکی رایگان در بلوک یدکی HPFS ذخیره می شود. اگر هنگام نوشتن داده ها در یک بلوک معمولی خطایی تشخیص داده شود، HPFS یکی از بلوک های یدکی رایگان را انتخاب کرده و داده ها را در آن ذخیره می کند. سپس سیستم فایل به روز می شود کارت تعویض اضطراری در واحد ذخیره.

این نقشه به سادگی جفت دو کلمه است که هر کدام یک عدد بخش 32 بیتی است.

شماره اول بخش معیوب را نشان می دهد و دومی - بخشی از بخش های یدکی موجود است که برای جایگزینی آن انتخاب شده است.

پس از جایگزینی بخش بد با یک یدک، کارت جایگزین روی دیسک نوشته می شود و یک پنجره پاپ آپ روی صفحه ظاهر می شود که به کاربر اطلاع می دهد که خطای نوشتن دیسک رخ داده است. هر بار که سیستم یک سکتور دیسک را می نویسد یا می خواند، به نقشه یدکی داغ نگاه می کند و همه اعداد بخش بد را با اعداد سکتور یدکی با داده های مربوطه جایگزین می کند.

لازم به ذکر است که این ترجمه اعداد به طور قابل توجهی بر عملکرد سیستم تأثیر نمی گذارد ، زیرا فقط هنگام دسترسی فیزیکی به دیسک انجام می شود ، اما هنگام خواندن داده ها از حافظه پنهان دیسک انجام نمی شود.

سیستم فایل NTFS

سیستم فایل NTFS (سیستم فایل فناوری جدید) شامل تعدادی پیشرفت و تغییرات قابل توجه است که به طور قابل توجهی آن را از سایر فایل سیستم ها متمایز می کند.

توجه داشته باشید که به استثنای موارد نادر، پارتیشن های NTFS فقط از طریق مستقیم قابل دسترسی هستندپنجره هاNT،اگرچه پیاده سازی های متناظری از سیستم های مدیریت فایل برای تعدادی از سیستم عامل ها برای خواندن فایل ها از حجم های NTFS وجود دارد.

با این حال، هنوز هیچ پیاده سازی کاملی برای کار با NTFS خارج از ویندوز NT وجود ندارد.

NTFS در سیستم عامل های Windows 98 و Windows Millennium Edition به طور گسترده پشتیبانی نمی شود.

ویژگی های کلیدیNTFS

کار بر روی دیسک های بزرگ کارآمد است (بسیار کارآمدتر از FAT).

ابزارهایی برای محدود کردن دسترسی به فایل ها و دایرکتوری ها وجود دارد Þ پارتیشن های NTFS امنیت محلی را برای فایل ها و دایرکتوری ها فراهم می کنند.

مکانیزم تراکنش معرفی شده است که در آن چوب بریعملیات فایل Þ افزایش قابل توجه قابلیت اطمینان؛

· بسیاری از محدودیت‌ها بر روی حداکثر تعداد بخش‌ها و/یا خوشه‌های دیسک حذف شده‌اند.

نام فایل در NTFS بر خلاف فایل سیستم های چربیو HPFS، می تواند شامل هر کاراکتری، از جمله مجموعه کامل حروف ملی باشد، زیرا داده ها در یونیکد هستند، یک نمایش 16 بیتی که 65535 را به دست می دهد. شخصیت های مختلف. حداکثر طول نام فایل در NTFS 255 کاراکتر است.

· NTFS همچنین دارای ابزارهای فشرده سازی داخلی است که می توانید آن ها را روی فایل های فردی، کل فهرست ها و حتی حجم ها اعمال کنید (و متعاقباً آنها را به صلاحدید خود لغو یا اختصاص دهید).

ساختار حجم با سیستم فایل NTFS

یک پارتیشن NTFS حجم نامیده می شود. حداکثر اندازه حجم ممکن (و اندازه فایل) 16 Ebyte (2 Exabyte**64) است.

مانند سایر سیستم‌ها، NTFS فضای دیسک یک جلد را به خوشه‌ها تقسیم می‌کند، بلوک‌هایی از داده که به عنوان واحدهای داده نشان داده می‌شوند. NTFS از اندازه های کلاستر از 512 بایت تا 64 کیلوبایت پشتیبانی می کند. استاندارد یک کلاستر 2 یا 4 کیلوبایتی است.

تمام فضای دیسک در NTFS به دو قسمت نابرابر تقسیم می شود.

12٪ اول دیسک برای به اصطلاح منطقه MFT رزرو شده است - فضایی که می تواند با افزایش اندازه توسط سرویس اصلی اشغال شود. متافیل MFT.

امکان نوشتن هیچ داده ای در این ناحیه وجود ندارد. منطقه MFT همیشه خالی نگه داشته می شود - این کار به گونه ای انجام می شود که در صورت امکان فایل MFT با رشد آن تکه تکه نشود.

88 درصد حجم باقیمانده فضای ذخیره سازی فایل معمولی است.

MFT (استادفایلجدول-جدول فایل عمومی) در اصل فهرستی از تمام فایل های دیگر روی دیسک است، از جمله خودش. برای تعیین محل فایل ها طراحی شده است.

MFT از رکوردهای اندازه ثابت تشکیل شده است. اندازه ورودی MFT (حداقل 1 کیلوبایت و حداکثر 4 کیلوبایت) در طول قالب بندی حجم تعیین می شود.

هر ورودی مربوط به یک فایل است.

16 ورودی اول ماهیت خدماتی دارند و برای سیستم عامل در دسترس نیستند - آنها نامیده می شوند متافایل ها،و اولین متافیل خود MFT است.

این 16 عنصر اولیه MFT تنها بخشی از دیسک هستند که موقعیت کاملاً ثابتی دارند. یک نسخه از همان 16 رکورد برای امنیت در وسط جلد نگهداری می شود.

قسمت های باقی مانده از فایل MFT را می توان مانند هر فایل دیگری در مکان های دلخواه روی دیسک قرار داد.

متافایل ها ماهیت خدماتی دارند - هر یک از آنها مسئول برخی از جنبه های سیستم هستند. متافایل ها در دایرکتوری ریشه یک جلد NTFS قرار دارند. همه آنها با کاراکتر نام "$" شروع می شوند، اگرچه بدست آوردن اطلاعاتی در مورد آنها با استفاده از ابزارهای استاندارد دشوار است. روی میز. متافیل های اصلی و هدف آنها آورده شده است.

رکورد MFT مربوطه تمام اطلاعات مربوط به فایل را ذخیره می کند:

· نام فایل،

· اندازه؛

ویژگی های فایل

موقعیت تک تک قطعات و غیره روی دیسک

اگر یک رکورد MFT برای اطلاعات وجود نداشته باشد، چندین رکورد استفاده می شود، و نه لزوماً پشت سر هم.

اگر فایل خیلی بزرگ نباشد، داده های فایل مستقیماً در MFT، در فضای باقی مانده از داده های اصلی، در یک رکورد MFT ذخیره می شود.

یک فایل در یک حجم NTFS توسط یک به اصطلاح شناسایی می شود لینک فایل(مرجع فایل)، که به صورت یک عدد 64 بیتی نمایش داده می شود.

شماره فایلی که با شماره رکورد در MFT مطابقت دارد،

و اعداد دنباله ای هر زمان که عدد داده شده مجدداً در MFT استفاده شود، این عدد افزایش می یابد و به سیستم فایل NTFS اجازه می دهد تا یکپارچگی داخلی را بررسی کند.

هر فایل در NTFS توسط جریان می یابد(استریم ها)، یعنی «فقط داده» ندارد، اما جریان هایی وجود دارد.

یکی از جریان ها داده های فایل است.

اکثر ویژگی های فایل نیز جریان هستند.

بنابراین، معلوم می شود که فایل فقط یک موجودیت اساسی دارد - شماره موجود در MFT، و هر چیز دیگری، از جمله جریان های آن، اختیاری است.

این رویکرد را می توان به طور مؤثر مورد استفاده قرار داد - برای مثال، جریان دیگری را می توان با نوشتن هر گونه داده ای به یک فایل "چسبان" کرد.

ویژگی های استاندارد برای فایل ها و دایرکتوری ها در یک حجم NTFS دارای نام ها و کدهای نوع ثابت هستند.

کاتالوگ NTFS یک فایل ویژه است که لینک های فایل ها و دایرکتوری های دیگر را ذخیره می کند.

فایل کاتالوگ به بلوک هایی تقسیم می شود که هر کدام شامل بلوک می باشد

· نام فایل،

صفات اساسی و

دایرکتوری ریشه یک دیسک هیچ تفاوتی با دایرکتوری های معمولی ندارد، به جز پیوند خاصی به آن از ابتدای متافیل MFT.

ساختار دایرکتوری داخلی مانند HPFS یک درخت باینری است.

تعداد فایل ها در دایرکتوری های روت و غیر روت نامحدود است.

سیستم فایل NTFS پشتیبانی می کند مدل شیامنیت NT: NTFS دایرکتوری‌ها و فایل‌ها را به‌عنوان موجودیت‌های مجزا در نظر می‌گیرد و فهرست‌های مجزا (هرچند همپوشانی) از مجوزها را برای هر نوع نگه می‌دارد.

NTFS امنیت در سطح فایل را فراهم می کند. این بدان معناست که حقوق دسترسی به جلدها، فهرست‌ها و فایل‌ها ممکن است به حساب کاربری و گروه‌هایی که کاربر به آنها تعلق دارد بستگی داشته باشد. هر بار که کاربر به یک شیء سیستم فایل دسترسی پیدا می کند، مجوزهای او در برابر لیست مجوزهای شی بررسی می شود. اگر کاربر دارای سطح کافی از حقوق باشد، درخواست وی پذیرفته می شود. در غیر این صورت درخواست رد می شود. این مدل امنیتی هم برای ورود کاربر محلی در ماشین‌های NT و هم برای درخواست‌های شبکه از راه دور اعمال می‌شود.

NTFS همچنین دارای برخی ویژگی های خود درمانی است. NTFS از مکانیسم‌های مختلفی برای بررسی یکپارچگی سیستم پشتیبانی می‌کند، از جمله ثبت تراکنش‌ها، که به شما امکان می‌دهد عملیات نوشتن فایل را در مقابل یک گزارش سیستم خاص بازپخش کنید.

در روزنامه نگاریعملیات فایل، سیستم مدیریت فایل، تغییراتی را که در یک فایل سرویس ویژه رخ می دهد، ثبت می کند. در ابتدای عملیات مرتبط با تغییر ساختار فایل، علامت مربوطه ایجاد می شود. اگر در حین انجام عملیات روی فایل ها خرابی رخ دهد، علامت شروع عملیات ذکر شده به عنوان ناقص نشان داده می شود. اگر پس از راه‌اندازی مجدد دستگاه، یکپارچگی سیستم فایل را بررسی کنید، این عملیات معلق لغو می‌شود و فایل‌ها به حالت اولیه خود بازیابی می‌شوند. اگر عملیات تغییر داده ها در فایل ها به طور معمول تکمیل شود، در این فایل سرویس پشتیبانی لاگ، عملیات به عنوان تکمیل شده علامت گذاری می شود.

نقطه ضعف اصلی سیستم فایلNTFS- داده های سرویس فضای زیادی را اشغال می کند (به عنوان مثال، هر عنصر دایرکتوری 2 کیلوبایت اشغال می کند) - برای پارتیشن های کوچک، داده های سرویس می تواند تا 25٪ از حجم رسانه را اشغال کند.

Þ از NTFS نمی توان برای قالب بندی فلاپی دیسک استفاده کرد. از آن برای قالب بندی پارتیشن های کوچکتر از 100 مگابایت استفاده نکنید.

سیستم فایل سیستم عاملیونیکس

در دنیای یونیکس، چندین نوع سیستم فایل با ساختار خاص خود وجود دارد. حافظه خارجی. شناخته شده ترین آنها سیستم فایل سنتی UNIX System V (s5) و فایل سیستم خانواده UNIX BSD (ufs) هستند.

s 5 را در نظر بگیرید.

فایل یونیکس مجموعه ای از کاراکترهای دسترسی تصادفی است.

فایل ساختاری دارد که کاربر به آن تحمیل می کند.

فایل سیستم یونیکس یک سیستم فایل سلسله مراتبی و چند کاربره است.

سیستم فایل دارای ساختار درختی است. رئوس (گره های میانی) درخت دایرکتوری هایی با پیوندهایی به دایرکتوری ها یا فایل های دیگر هستند. برگ های درخت مربوط به فایل ها یا دایرکتوری های خالی است.

اظهار نظر.در واقع، سیستم فایل یونیکس یک درخت نیست. واقعیت این است که سیستم امکان شکستن سلسله مراتب را در قالب یک درخت دارد، زیرا امکان تداعی وجود دارد. چندین نام با محتوای یکسان فایل.

ساختار دیسک

دیسک به بلوک ها تقسیم می شود. اندازه بلوک داده زمانی تعیین می شود که سیستم فایل با دستور mkfs فرمت شود و می توان آن را روی 512، 1024، 2048، 4096 یا 8192 بایت تنظیم کرد.

ما با 512 بایت (اندازه بخش) شمارش می کنیم.

فضای دیسک به بخش های زیر تقسیم می شود (شکل را ببینید):

بلوک بارگیری؛

کنترل سوپر بلوک؛

آرایه ای از گره های i.

منطقه ای برای ذخیره محتویات (داده ها) فایل ها؛

مجموعه ای از بلوک های رایگان (پیوند شده در یک لیست)؛

اظهار نظر.برای سیستم فایل UFS - همه اینها برای گروهی از سیلندرها (به جز بلوک Boot) تکرار می شود + یک منطقه ویژه برای توصیف گروهی از سیلندرها اختصاص داده شده است.

بلوک بوت استرپ

بلوک در بلوک شماره 0 قرار دارد. (به یاد داشته باشید که مکان این بلوک در بلوک صفر دستگاه سیستم توسط سخت افزار تعیین می شود، زیرا بارگذار سخت افزار همیشه به بلوک صفر دستگاه سیستم اشاره می کند. این آخرین جزء سیستم فایل است که به سخت افزار بستگی دارد.)

بلوک بوت شامل یک برنامه spinup است که برای شروع اولیه سیستم عامل یونیکس استفاده می شود. در سیستم های فایل s 5، در واقع فقط از بلوک بوت فایل سیستم ریشه استفاده می شود. در فایل سیستم های ثانویه، این ناحیه وجود دارد اما استفاده نمی شود.

سوپر بلوک

این شامل اطلاعات عملیاتی در مورد وضعیت سیستم فایل و همچنین اطلاعات مربوط به تنظیمات سیستم فایل است.

به طور خاص، superblock حاوی اطلاعات زیر است

تعداد گره های i (توصیف کننده های شاخص)؛

اندازه پارتیشن؟؟؟؛

لیست بلوک های رایگان؛

لیست i-node های رایگان؛

· و دیگر.

توجه کنیم! فضای دیسک آزاد است لیست پیوندی بلوک های رایگان. این لیست در superblock ذخیره می شود.

عناصر لیست آرایه های 50 عنصری هستند (اگر بلوک = 512 بایت، عنصر = 16 بیت):

· عناصر آرایه شماره های 1-48 شامل تعداد بلوک های آزاد فضای بلوک های فایل از 2 تا 49 می باشد.

عنصر #0 حاوی یک اشاره گر به ادامه لیست است و

· آخرین عنصر (#49) حاوی یک اشاره گر به یک عنصر آزاد در آرایه است.

اگر فرآیندی نیاز به بلوک رایگان برای پسوند فایل داشته باشد، سیستم عنصری از آرایه را با اشاره گر (به عنصر آزاد) انتخاب می کند و بلوک با شماره ذخیره شده در این عنصر در اختیار فایل قرار می گیرد. اگر فایل کاهش یابد، اعداد منتشر شده به آرایه بلوک های آزاد اضافه می شوند و نشانگر عنصر آزاد تنظیم می شود.

از آنجایی که اندازه آرایه 50 عنصر است، دو موقعیت بحرانی ممکن است:

1. وقتی بلوک هایی از فایل ها را آزاد می کنیم، اما نمی توانند در این آرایه قرار بگیرند. در این حالت یک بلوک آزاد از سیستم فایل انتخاب می شود و آرایه کاملاً پر از بلوک های آزاد در این بلوک کپی می شود و پس از آن مقدار اشاره گر به عنصر آزاد روی صفر قرار می گیرد و در عنصر صفر آرایه که در superblock قرار دارد، تعداد بلوکی که سیستم برای کپی کردن محتویات آرایه انتخاب کرده است روی آن نوشته می شود.. در این مرحله ایجاد شده است عنصر جدیدلیست بلوک های رایگان (هر کدام با 50 عنصر).

2. وقتی محتویات عناصر آرایه بلوک های آزاد تمام شد (در این حالت، عنصر صفر آرایه برابر با صفر است) اگر این عنصر برابر با صفر نباشد، به این معنی است که ادامه آرایه وجود دارد. . این ادامه در یک کپی از superblock در RAM خوانده می شود.

لیست رایگانi-nodes. این یک بافر متشکل از 100 عنصر است. این شامل اطلاعاتی در مورد 100 شماره i-node است که در حال حاضر رایگان هستند.

Superblock همیشه در RAM است

Þ تمام عملیات (آزادسازی و اشغال بلوک ها و گره های i در RAM رخ می دهد Þ به حداقل رساندن تبادلات دیسک

ولی!اگر محتویات سوپر بلوک روی دیسک نوشته نشود و برق خاموش شود، مشکلاتی به وجود می آید (اختلاف بین وضعیت واقعی سیستم فایل و محتویات سوپر بلوک). اما این در حال حاضر یک الزام برای قابلیت اطمینان تجهیزات سیستم است.

اظهار نظر. سیستم فایل UFS از چندین نسخه از سوپر بلوک (یک کپی در هر گروه سیلندر) برای افزایش انعطاف پذیری پشتیبانی می کند.

منطقه اینود

این آرایه ای از توضیحات فایل است که نامیده می شود i-nodes (من-گره).(64 بایت؟)

هر توصیفگر شاخص (i-node) یک فایل شامل:

نوع فایل (فایل/دایرکتوری/فایل ویژه/fifo/سوکت)

ویژگی ها (مجوزها) - 10

شناسه مالک فایل

شناسه گروهی که فایل را در اختیار دارد

زمان ایجاد فایل

زمان اصلاح فایل

آخرین باری که به فایل دسترسی پیدا کرد

طول فایل

تعداد پیوندها به i-node داده شده از دایرکتوری های مختلف

آدرس بلوک های فایل

!توجه داشته باشید. هیچ نام فایلی در اینجا وجود ندارد

بیایید نگاهی دقیق تر به نحوه سازماندهی آن بیندازیم. آدرس دهی بلوک، که حاوی فایل است. بنابراین، در فیلد با آدرس، شماره 10 بلوک اول فایل قرار دارد.

اگر فایل از ده بلوک بیشتر شود، مکانیسم زیر شروع به کار می کند: یازدهمین عنصر فیلد حاوی شماره بلوک است که شامل 128 (256) پیوند به بلوک های فایل داده شده است. در صورتی که فایل حتی بزرگتر باشد، از عنصر دوازدهم فیلد استفاده می شود - شامل شماره بلوک است که شامل 128 (256) شماره بلوک است، که در آن هر بلوک شامل 128 (256) شماره بلوک سیستم فایل است. و اگر فایل حتی بزرگتر باشد، از عنصر سیزدهم استفاده می شود - جایی که عمق تودرتوی لیست یک بار دیگر افزایش می یابد.

بنابراین، می توانیم یک فایل با اندازه (10+128+128 2 +128 3)*512 دریافت کنیم.

این را می توان به شکل زیر نشان داد:

آدرس بلوک فایل 1

آدرس بلوک فایل 2

آدرس بلوک فایل دهم

آدرس بلوک غیر مستقیم (بلوک با 256 آدرس بلوک)

آدرس بلوک دومین آدرس‌دهی غیرمستقیم (بلوک با 256 بلوک آدرس با آدرس)

آدرس بلوک سومین آدرس دهی غیرمستقیم (بلاک با آدرس های بلوک با آدرس های بلوک با آدرس)

حفاظت از فایل

حالا بیایید به شناسه های مالک و گروه و بیت های امنیتی نگاه کنیم.

سیستم عامل یونیکس استفاده می کند سلسله مراتب سه سطحی کاربران:

سطح اول همه کاربران است.

سطح دوم گروه های کاربری است. (همه کاربران به گروه ها تقسیم می شوند.

سطح سوم یک کاربر خاص است (گروه ها متشکل از کاربران واقعی هستند). با توجه به این سازماندهی سه سطحی کاربران، هر فایل دارای سه ویژگی است:

1) صاحب فایل. این ویژگی با یک کاربر خاص مرتبط است که به طور خودکار توسط سیستم به عنوان مالک فایل تعیین می شود. شما می توانید با ایجاد یک فایل به مالک پیش فرض تبدیل شوید و همچنین دستوری وجود دارد که به شما امکان می دهد مالک یک فایل را تغییر دهید.

2) حفاظت از دسترسی به فایل. دسترسی به هر فایل در سه دسته محدود شده است:

حقوق مالک (آنچه که مالک می تواند با این پرونده انجام دهد، در حالت کلی - نه لزوماً چیزی)؛

حقوق گروهی که صاحب فایل به آن تعلق دارد. مالک در اینجا گنجانده نشده است (به عنوان مثال، یک فایل را می توان برای مالک قفل کرد، و همه اعضای دیگر گروه می توانند آزادانه از این فایل بخوانند.

همه کاربران دیگر سیستم؛

این سه دسته سه عمل را تنظیم می کنند: خواندن از یک فایل، نوشتن در یک فایل، و اجرای یک فایل (در یادداشت سیستم های R, W, X، به ترتیب). در هر فایل، این سه دسته مشخص می‌کنند که کدام کاربر می‌تواند بخواند، کدام بنویسد، و چه کسی می‌تواند آن را به عنوان یک فرآیند اجرا کند.

سازمان کاتالوگ

دایرکتوری از دیدگاه سیستم عامل یک فایل معمولی است که حاوی اطلاعات مربوط به تمام فایل های متعلق به دایرکتوری است.

عنصر دایرکتوری از دو فیلد تشکیل شده است:

1) شماره i-node (شماره سریال در آرایه i-node) و

2) نام فایل:

هر دایرکتوری شامل دو نام خاص است: '.' - خود دایرکتوری; ".." دایرکتوری والد است.

(برای دایرکتوری ریشه، والد به خودش اشاره می کند.)

به طور کلی، یک دایرکتوری می تواند بیش از یک بار ورودی هایی داشته باشد که به همان i-node اشاره می کنند، اما یک دایرکتوری نمی تواند ورودی هایی با همان نام داشته باشد. یعنی تعداد دلخواه نام را می توان با محتویات یک فایل مرتبط کرد. نامیده می شود الزام آور. ورودی دایرکتوری که به یک فایل منفرد اشاره می کند نامیده می شود ارتباط.

فایل ها مستقل از ورودی های دایرکتوری وجود دارند و لینک های دایرکتوری در واقع به فایل های فیزیکی اشاره می کنند. یک فایل با حذف آخرین پیوندی که به آن اشاره می کند، «ناپدید می شود».

بنابراین، برای دسترسی به یک فایل با نام،سیستم عامل

1. این نام را در دایرکتوری حاوی فایل پیدا می کند،

2. شماره i-node فایل را دریافت می کند،

3. با عدد i-node را در ناحیه i-nodes پیدا می کند.

4. از i-node آدرس بلوک هایی را که داده های فایل در آنها قرار دارد دریافت می کند.

5. بلوک ها را از ناحیه داده توسط آدرس های بلوک می خواند.

ساختار پارتیشن دیسک در EXT2 FS

کل فضای پارتیشن به بلوک ها تقسیم شده است. اندازه یک بلوک می تواند 1، 2 یا 4 کیلوبایت باشد. بلوک یک واحد آدرس پذیر از فضای دیسک است.

بلوک ها در منطقه خود به گروه های بلوک ترکیب می شوند. گروه های بلوک در یک سیستم فایل و بلوک های درون یک گروه به ترتیب از 1 شماره گذاری می شوند. اولین بلوک روی دیسک با شماره 1 است و به گروه شماره 1 تعلق دارد. تعداد کل بلوک های یک دیسک (در یک پارتیشن دیسک) برابر است با یک مقسوم‌کننده اندازه دیسک که در بخش‌ها بیان می‌شود. و تعداد گروه های بلوک مجبور نیست تعداد بلوک ها را تقسیم کند، زیرا ممکن است آخرین گروه بلوک ها کامل نباشد. ابتدای هر گروه از بلوک ها دارای یک آدرس است که می توان آن را به صورت ((شماره گروه - 1)* (تعداد بلوک های گروه)) بدست آورد.

هر گروه از بلوک ها ساختار یکسانی دارند. ساختار آن در جدول ارائه شده است.

اولین عنصر این ساختار (سوپر بلوک) برای همه گروه ها یکسان است و بقیه برای هر گروه فردی هستند. superblock در اولین بلوک هر گروه بلاک ذخیره می شود (به استثنای گروه 1 که دارای یک رکورد بوت در بلوک اول است). سوپر بلوکنقطه شروع سیستم فایل است. اندازه آن 1024 بایت است و از ابتدای سیستم فایل همیشه در 1024 بایت افست قرار دارد. وجود چندین نسخه از superblock با اهمیت فوق العاده این عنصر از سیستم فایل توضیح داده می شود. موارد تکراری Superblock هنگام بازیابی فایل سیستم پس از خرابی استفاده می شود.

اطلاعات ذخیره شده در superblock برای سازماندهی دسترسی به بقیه داده های روی دیسک استفاده می شود. superblock اندازه سیستم فایل، حداکثر تعداد فایل‌ها در پارتیشن، مقدار فضای آزاد را تعیین می‌کند و حاوی اطلاعاتی درباره مکان‌های جستجوی مناطق تخصیص نشده است. هنگامی که سیستم عامل شروع می شود، superblock در حافظه خوانده می شود و تمام تغییرات در سیستم فایل ابتدا در کپی superblock واقع در سیستم عامل منعکس می شود و فقط به صورت دوره ای روی دیسک نوشته می شود. این عملکرد سیستم را بهبود می بخشد زیرا بسیاری از کاربران و فرآیندها دائماً فایل ها را به روز می کنند. از طرف دیگر، زمانی که سیستم را خاموش می کنید، سوپر بلوک باید روی دیسک نوشته شود، که به شما اجازه نمی دهد کامپیوتر را با خاموش کردن ساده برق خاموش کنید. در غیر این صورت، در بوت بعدی، اطلاعات نوشته شده در superblock با وضعیت واقعی سیستم فایل مطابقت نخواهد داشت.

در ادامه سوپر بلوک، توضیحات گروه بلوک ها (Group Descriptors) آمده است. این توضیحات شامل:

آدرس بلوک حاوی بیت مپ بلوک گروه داده شده؛

آدرس بلوک حاوی بیت مپ inode گروه داده شده.

آدرس بلوک حاوی جدول inode این گروه؛

شمارنده تعداد بلوک های آزاد در این گروه؛

تعداد اینودهای آزاد در این گروه؛

تعداد inode های این گروه که دایرکتوری هستند

و داده های دیگر

اطلاعات ذخیره شده در توضیحات گروه برای یافتن بیت مپ های بلوک و inode و جدول inode استفاده می شود.

سیستم فایلخارج 2 با مشخصه های زیر مشخص می شود:

• ساختار سلسله مراتبی،
• پردازش هماهنگ آرایه های داده،
• پسوند فایل پویا،
• حفاظت از اطلاعات موجود در فایل ها،
• در نظر گرفتن وسایل جانبی (مانند پایانه ها و درایوهای نوار) ​​به عنوان فایل.

نمایش داخلی فایل ها

هر فایل در یک سیستم Ext 2 دارای یک شاخص منحصر به فرد است. ایندکس حاوی اطلاعاتی است که هر فرآیندی برای دسترسی به فایل به آن نیاز دارد. با استفاده از مجموعه‌ای از فراخوان‌های سیستمی به خوبی تعریف شده به فایل‌ها دسترسی پیدا می‌کند و فایل را با یک رشته کاراکتری که به عنوان نام مسیر فایل عمل می‌کند، شناسایی می‌کند. هر نام ترکیبی به طور منحصر به فرد یک فایل را شناسایی می کند، به همین دلیل هسته سیستم این نام را به فهرست فایل تبدیل می کند.این فهرست شامل جدولی از آدرس هایی است که اطلاعات فایل روی دیسک قرار دارد. از آنجایی که هر بلوک روی دیسک با شماره خود نشان داده می شود، این جدول مجموعه ای از شماره های بلوک دیسک را ذخیره می کند. برای افزایش انعطاف‌پذیری، هسته یک بلوک را در یک زمان به یک فایل اضافه می‌کند و اجازه می‌دهد اطلاعات فایل در سراسر سیستم فایل پراکنده شود. اما چنین چیدمانی کار یافتن داده ها را پیچیده می کند. جدول آدرس حاوی لیستی از شماره های بلوک حاوی اطلاعات مربوط به فایل است.

فایل inodes

هر فایل روی دیسک دارای یک inode فایل است که با آن مشخص می شود شماره سریال- فهرست فایل این بدان معناست که تعداد فایل‌هایی که می‌توان در سیستم فایل ایجاد کرد، با تعداد inode‌ها محدود می‌شود، که یا به صراحت هنگام ایجاد سیستم فایل تنظیم می‌شود یا از روی اندازه فیزیکی پارتیشن دیسک محاسبه می‌شود. Inode ها به شکل ایستا روی دیسک وجود دارند و هسته آنها را قبل از کار با آنها در حافظه می خواند.

فایل inode حاوی اطلاعات زیر است:

کاتالوگ ها

دایرکتوری ها فایل هستند.

هسته داده ها را در یک دایرکتوری ذخیره می کند، درست مانند یک نوع فایل معمولی، با استفاده از ساختار فهرست و بلوک هایی با سطوح آدرس مستقیم و غیر مستقیم. فرآیندها می توانند داده ها را از دایرکتوری ها به همان روشی که فایل های معمولی را می خوانند بخوانند، با این حال، دسترسی انحصاری نوشتن به دایرکتوری توسط هسته محفوظ است تا از درستی ساختار دایرکتوری اطمینان حاصل شود.

هنگامی که یک فرآیند از یک مسیر فایل استفاده می کند، هسته دایرکتوری ها را برای شماره inode مربوطه جستجو می کند. پس از تبدیل نام فایل به شماره inode، آن inode در حافظه قرار می گیرد و سپس در درخواست های بعدی استفاده می شود.

ویژگی های اضافی EXT2 FS

علاوه بر ویژگی‌های استاندارد یونیکس، EXT2fs برخی ویژگی‌های اضافی را ارائه می‌کند که معمولاً توسط سیستم‌های فایل یونیکس پشتیبانی نمی‌شوند.

ویژگی های فایل به شما این امکان را می دهد که نحوه واکنش هسته را هنگام کار با مجموعه ای از فایل ها تغییر دهید. می توانید ویژگی ها را روی یک فایل یا دایرکتوری تنظیم کنید. در حالت دوم، فایل های ایجاد شده در این فهرست، این ویژگی ها را به ارث خواهند برد.

در طول نصب سیستم، برخی از ویژگی های مربوط به ویژگی های فایل را می توان تنظیم کرد. گزینه mount به مدیر اجازه می دهد تا نحوه ایجاد فایل ها را انتخاب کند. در یک سیستم فایل مخصوص BSD، فایل‌ها با همان شناسه گروهی که دایرکتوری والد است ایجاد می‌شوند. ویژگی های System V تا حدودی پیچیده تر است. اگر بیت setgid دایرکتوری تنظیم شده باشد، فایل های ایجاد شده شناسه گروه دایرکتوری را به ارث می برند و زیر شاخه ها شناسه گروه و بیت setgid را به ارث می برند. در غیر این صورت، فایل ها و دایرکتوری ها با شناسه گروه اصلی فرآیند فراخوانی ایجاد می شوند.

سیستم EXT2fs می تواند از اصلاح داده های همزمان مشابه سیستم BSD استفاده کند. گزینه mount به مدیر اجازه می دهد تا مشخص کند که تمام داده ها (توصیف کننده های فهرست، بلوک های بیت، بلوک های غیرمستقیم و بلوک های دایرکتوری) به صورت همزمان روی دیسک نوشته شوند. این می تواند برای دستیابی به توان نوشتن بالا استفاده شود، اما همچنین منجر به عملکرد ضعیف می شود. در واقع، معمولاً از این تابع استفاده نمی شود، زیرا علاوه بر کاهش عملکرد، می تواند منجر به از دست رفتن داده های کاربر شود که هنگام بررسی سیستم فایل علامت گذاری نشده اند.

EXT2fs به شما امکان می دهد اندازه بلوک منطقی را هنگام ایجاد یک سیستم فایل انتخاب کنید. اندازه آن می تواند 1024، 2048 یا 4096 بایت باشد. استفاده از بلوک‌های بزرگ منجر به عملیات ورودی/خروجی سریع‌تر (به دلیل کاهش تعداد درخواست‌ها به دیسک) و در نتیجه حرکت کمتر هدها می‌شود. از سوی دیگر، استفاده از بلوک های بزرگ منجر به از دست دادن فضای دیسک می شود. معمولا آخرین بلوک یک فایل به طور کامل برای ذخیره اطلاعات استفاده نمی شود، بنابراین با افزایش اندازه بلوک، مقدار فضای دیسک تلف شده افزایش می یابد.

EXT2fs به شما امکان می دهد از پیوندهای نمادین تسریع شده استفاده کنید. هنگامی که از چنین پیوندهایی استفاده می شود، بلوک های داده سیستم فایل استفاده نمی شود. نام فایل مقصد در بلوک داده ذخیره نمی شود، بلکه در خود inode ذخیره می شود. این ساختار به شما امکان می دهد فضای دیسک را ذخیره کنید و پردازش پیوندهای نمادین را سرعت بخشید. البته فضای در نظر گرفته شده برای دسته محدود است، بنابراین نمی توان هر پیوند را به عنوان یک پیوند تسریع شده نشان داد. حداکثر طول نام یک فایل در یک پیوند شتاب داده شده 60 کاراکتر است. در آینده نزدیک، برنامه ریزی شده است که این طرح برای فایل های کوچک گسترش یابد.

EXT2fs وضعیت سیستم فایل را نظارت می کند. هسته از یک فیلد جداگانه در superblock برای نشان دادن وضعیت سیستم فایل استفاده می کند. اگر سیستم فایل در حالت خواندن/نوشتن نصب شده باشد، وضعیت آن بر روی "Not Clean" تنظیم می شود. اگر در حالت فقط خواندنی نصب شده یا مجدداً نصب شود، وضعیت آن بر روی "Clean" تنظیم می شود. در طول بوت شدن سیستم و بررسی سلامت سیستم فایل، از این اطلاعات برای تعیین اینکه آیا به بررسی سیستم فایل نیاز است یا خیر، استفاده می شود. هسته نیز برخی از خطاها را در این زمینه قرار می دهد. هنگامی که هسته یک ناسازگاری را تشخیص می دهد، سیستم فایل "اشتباه" علامت گذاری می شود. جستجوگر فایل سیستم این اطلاعات را برای بررسی سیستم آزمایش می کند، حتی اگر وضعیت آن در واقع "پاک" باشد.

نادیده گرفتن تست سیستم فایل برای مدت طولانی گاهی اوقات می تواند منجر به برخی مشکلات شود، بنابراین EXT2fs شامل دو روش برای بررسی منظم سیستم است. سوپر بلوک شامل یک شمارنده نصب سیستم است. این شمارنده هر بار که سیستم در حالت خواندن/نوشتن سوار می شود، افزایش می یابد. اگر مقدار آن به حداکثر مقدار برسد (همچنین در بلوک فوق العاده ذخیره می شود)، سپس روال آزمایش سیستم فایل یک بررسی سیستم فایل را اجرا می کند، حتی اگر حالت آن "Clean" باشد. آخرین زمان بررسی و حداکثر فاصله بین چک ها نیز در سوپر بلوک ذخیره می شود. هنگامی که حداکثر فاصله بین بررسی ها به دست می آید، وضعیت سیستم فایل نادیده گرفته می شود و بررسی آن شروع می شود.

بهینه سازی عملکرد

سیستم EXT2fs دارای ویژگی های زیادی است که عملکرد آن را بهینه می کند که منجر به افزایش سرعت تبادل اطلاعات هنگام خواندن و نوشتن فایل ها می شود.

EXT2fs به شدت از بافر دیسک استفاده می کند. هنگامی که یک بلوک نیاز به خواندن دارد، هسته یک درخواست I/O را به چندین بلوک پیوسته ارسال می کند. بنابراین، هسته سعی می کند مطمئن شود که بلوک بعدی که باید خوانده شود قبلاً در بافر دیسک بارگذاری شده است. چنین عملیاتی معمولاً هنگام خواندن متوالی فایل ها انجام می شود.

سیستم EXT2fs همچنین شامل تعداد زیادی بهینه سازی طرح بندی اطلاعات است. گروه های بلوک برای گروه بندی اینودها و بلوک های داده مربوطه استفاده می شوند. هسته همیشه سعی می کند بلوک های داده یک فایل و همچنین توصیفگر آن را در یک گروه قرار دهد. این به منظور کاهش حرکت سر درایوها هنگام خواندن توصیفگر و بلوک های داده مربوط به آن است.

هنگام نوشتن داده ها در یک فایل، EXT2fs تا 8 بلوک به هم پیوسته را هنگام قرار دادن یک بلوک جدید از قبل اختصاص می دهد. این روش به شما این امکان را می دهد که با بار سنگین سیستم به عملکرد بالایی دست پیدا کنید. همچنین اجازه می دهد تا بلوک های پیوسته برای فایل ها تخصیص داده شود، که خواندن بعدی آنها را سرعت می بخشد.

ساختارهای داده

سیستم های فایل

· عمومی.در تئوری علوم کامپیوتر، سه نوع اصلی ساختار داده زیر تعریف می شود - خطی، جدولی، سلسله مراتبی. کتاب مثال: دنباله ای از ورق ها - ساختار خطی. بخش ها، بخش ها، فصل ها، پاراگراف ها - سلسله مراتب. فهرست مطالب - جدول - متصل - سلسله مراتبی با خطی. داده های ساخت یافته دارای یک ویژگی جدید هستند - نشانی.

· ساختارهای خطی (لیست ها، بردارها).لیست های منظم آدرس هر عنصر به طور منحصر به فرد با شماره آن تعیین می شود. اگر تمام عناصر لیست دارای طول مساوی باشند، بردارهای داده.

· ساختارهای جدولی (جدول، ماتریس).تفاوت بین یک جدول و یک لیست - هر عنصر - توسط آدرس تعیین می شود که نه یک، بلکه از چندین پارامتر تشکیل شده است. رایج ترین مثال ماتریس - آدرس - دو پارامتر - شماره ردیف و شماره ستون است. جداول چند بعدی

· ساختارهای سلسله مراتبیبرای نمایش داده های نامنظم استفاده می شود. آدرس - تعیین شده توسط مسیر - از بالای درخت. فایل سیستم یک کامپیوتر است. (مسیر می تواند بیش از - مقدار داده، دوگانگی - همیشه دو انشعاب - چپ و راست) باشد.

· سفارش ساختارهای دادهراه اصلی این است مرتب سازی. ! هنگام اضافه کردن یک عنصر جدید به یک ساختار سفارشی، امکان تغییر آدرس عناصر موجود وجود دارد. برای ساختارهای سلسله مراتبی - نمایه سازی- هر عنصر دارای یک شماره منحصر به فرد است - که بیشتر در مرتب سازی و جستجو استفاده می شود.

اولین قدم تاریخی در ذخیره سازی و مدیریت داده ها بود استفاده از سیستم های مدیریت فایل.

فایل یک ناحیه نامگذاری شده از حافظه خارجی است که می توان روی آن نوشت و از آن خواند.. سه گزینه:

دنباله ای از تعداد دلخواه بایت،

یک نام خاص منحصر به فرد (در واقع یک آدرس).

داده های یک نوع - نوع فایل.

قوانین نامگذاری فایل ها، نحوه دسترسی به داده های ذخیره شده در یک فایل و ساختار آن داده ها به سیستم مدیریت فایل خاص و احتمالاً نوع فایل بستگی دارد.

اولین سیستم فایل توسعه یافته به معنای امروزی توسط IBM برای سری 360 (1965-1966) توسعه داده شد. اما در سیستم های فعلی عملا استفاده نمی شود. ساختارهای داده لیست استفاده شده (EC- حجم، بخش، فایل).

اکثر شما با فایل سیستم های سیستم عامل های مدرن آشنا هستید. اینها در درجه اول MS DOS، ویندوز، و برخی با ساختن یک سیستم فایل برای انواع مختلف یونیکس هستند.

· ساختار فایلیک فایل مجموعه ای از بلوک های داده است که بر روی یک رسانه خارجی قرار دارد. برای معاوضه با دیسک مغناطیسیدر سطح سخت افزار، باید شماره سیلندر، شماره سطح، شماره بلوک در مسیر مربوطه و تعداد بایت هایی که باید از ابتدای این بلوک نوشته یا خوانده شوند را مشخص کنید. بنابراین در تمامی فایل سیستم ها به طور صریح یا ضمنی تخصیص داده می شود مقداری پایه، که با فایل هایی کار می کند که مجموعه ای از بلوک های قابل آدرس دهی مستقیم را در فضای آدرس نشان می دهند.

· نام گذاری فایل هاهمه سیستم های فایل مدرن از نامگذاری فایل های چند سطحی با نگهداری در حافظه خارجی پشتیبانی می کنند فایل های اضافی با ساختار خاص - دایرکتوری ها. هر دایرکتوری حاوی نام دایرکتوری ها و/یا فایل های موجود در آن دایرکتوری است. بدین ترتیب، نام و نام خانوادگیفایل شامل لیستی از نام دایرکتوری به اضافه نام فایل موجود در دایرکتوری است، مستقیماً حاوی این فایل است. تفاوت بین نحوه نام گذاری فایل ها در سیستم های فایل مختلف در جایی است که زنجیره نام گذاری شروع می شود. (یونیکس، داس-ویندوز)

· حفاظت از فایل. سیستم های مدیریت فایل باید مجوز دسترسی به فایل را ارائه دهند. به طور کلی، رویکرد این است که در رابطه با به هر کاربر ثبت نام شدهسیستم محاسباتی داده شده برای هر فایل موجوداقدامات مجاز یا ممنوع برای این کاربر نشان داده شده است. تلاش هایی برای اجرای کامل این رویکرد صورت گرفته است. اما این امر باعث شد که هم در ذخیره سازی اطلاعات اضافی و هم در استفاده از این اطلاعات برای کنترل واجد شرایط بودن دسترسی، هزینه های زیادی وجود داشته باشد. بنابراین، در اکثر سیستم های مدرنمدیریت فایل از رویکردی برای حفاظت از فایل استفاده می کند که توسط سیستم عامل یونیکس (1974) پیشگام شد. در این سیستم، هر کاربر ثبت شده دارای یک جفت شناسه عدد صحیح است: شناسه گروهی که این کاربر به آن تعلق دارد و شناسه خود در گروه.بر این اساس، برای هر فایل، شناسه کامل کاربری که این فایل را ایجاد کرده، ذخیره می‌شود و به آن اشاره می‌شود که چه اقداماتی را می‌تواند با فایل انجام دهد، چه اقداماتی با فایل در دسترس سایر کاربران همان گروه است و چه کاربرانی. گروه های دیگر می توانند با فایل انجام دهند. این اطلاعات بسیار فشرده است، فقط چند مرحله برای تأیید لازم است و این روش کنترل دسترسی در اکثر موارد رضایت بخش است.

· حالت دسترسی چند کاربرهاگر سیستم عامل از حالت چند کاربره پشتیبانی کند، ممکن است دو یا چند کاربر به طور همزمان سعی کنند با یک فایل کار کنند. اگر همه این کاربران فقط فایل را بخوانند، اتفاق بدی نمی افتد. اما اگر حداقل یکی از آنها فایل را تغییر دهد، همگام سازی متقابل لازم است تا این گروه به درستی کار کند. از لحاظ تاریخی، فایل سیستم ها رویکرد زیر را در پیش گرفته اند. در عملیات باز کردن فایل (اولین عملیات و اجباری که باید جلسه کار با یک فایل با آن شروع شود)، علاوه بر سایر پارامترها، حالت عملکرد (خواندن یا تغییر) نیز مشخص شد. + رویه های خاصی برای همگام سازی اقدامات کاربر وجود دارد. قابل ضبط نیست!

دیر یا زود، یک کاربر تازه کار کامپیوتر با مفهومی مانند سیستم فایل (FS) مواجه می شود. به عنوان یک قاعده، برای اولین بار، آشنایی با این اصطلاح هنگام قالب بندی یک رسانه ذخیره سازی رخ می دهد: درایوهای منطقی و رسانه های متصل (درایوهای فلش، کارت های حافظه، هارد دیسک خارجی).

قبل از قالب بندی، سیستم عامل ویندوز از شما می خواهد که نوع سیستم فایل روی رسانه، اندازه کلاستر و روش قالب بندی (سریع یا کامل) را انتخاب کنید. بیایید ببینیم فایل سیستم چیست و چرا به آن نیاز است؟

تمام اطلاعات به شکلی که باید به ترتیب خاصی چیده شوند در رسانه نوشته می شود، در غیر این صورت سیستم عامل و برنامه ها نمی توانند با داده ها کار کنند. این ترتیب توسط سیستم فایل با استفاده از الگوریتم ها و قوانین خاصی برای قرار دادن فایل ها در رسانه سازماندهی می شود.

هنگامی که یک برنامه به فایلی که روی دیسک نوشته شده نیاز دارد، نیازی به دانستن نحوه و مکان ذخیره آن ندارد. تنها چیزی که برنامه مورد نیاز است دانستن نام، اندازه و ویژگی های فایل است تا این داده ها را به سیستم فایل منتقل کند، که دسترسی به فایل مورد نظر را فراهم می کند. هنگام نوشتن داده ها در رسانه، همین اتفاق می افتد: برنامه اطلاعات مربوط به فایل (نام، اندازه، ویژگی ها) را به سیستم فایل منتقل می کند، که آن را طبق قوانین خاص خود ذخیره می کند.

برای درک بهتر، کتابدار را تصور کنید که کتابی را با عنوان آن به مشتری امانت می دهد. یا برعکس: مشتری کتاب خوانده شده را به کتابدار برمی گرداند و کتابدار آن را دوباره در انبار قرار می دهد. مشتری نیازی به دانستن محل و نحوه نگهداری کتاب ندارد، این مسئولیت بر عهده کارمند موسسه است. کتابدار قوانین فهرست‌نویسی کتابخانه را می‌داند و بر اساس این قوانین، نشریه‌ای را جستجو می‌کند یا آن را برمی‌گرداند، یعنی. وظایف رسمی خود را انجام می دهد. در این مثال، کتابخانه رسانه ذخیره سازی، کتابدار سیستم فایل و مشتری برنامه است.

توابع اساسی سیستم فایل

وظایف اصلی فایل سیستم عبارتند از:

• قرار دادن و سفارش در حامل داده در قالب فایل.
• تعیین حداکثر مقدار پشتیبانی شده از داده در رسانه ذخیره سازی؛
• ایجاد، خواندن و حذف فایل ها؛
• اختصاص دادن و تغییر ویژگی های فایل (اندازه، زمان ایجاد و اصلاح، مالک و سازنده فایل، فقط خواندنی، فایل مخفی، فایل موقت، بایگانی، قابل اجرا، حداکثر طول نام فایل و غیره)؛
• تعریف ساختار فایل؛
• سازماندهی دایرکتوری برای سازماندهی منطقی فایلها.
• حفاظت از فایل ها در صورت خرابی سیستم؛
• محافظت از فایل ها در برابر دسترسی غیرمجاز و تغییر محتوای آنها.

اطلاعات نوشته شده بر روی هارد دیسک یا هر رسانه دیگری بر اساس سازماندهی خوشه ای در آن قرار می گیرد. خوشه نوعی سلول با اندازه مشخص است که کل فایل یا بخشی از آن در آن قرار می گیرد.

اگر فایل دارای اندازه کلاستر باشد، فقط یک کلاستر را اشغال می کند. اگر اندازه فایل از اندازه سلول بیشتر شود، در چندین سلول خوشه ای قرار می گیرد. علاوه بر این، خوشه های آزاد ممکن است در کنار یکدیگر نباشند، اما در سطح فیزیکی دیسک پراکنده باشند. چنین سیستمی امکان استفاده منطقی از فضا را در هنگام ذخیره فایل ها فراهم می کند. وظیفه سیستم فایل تجزیه بهینه فایل به کلاسترهای آزاد هنگام نوشتن و همچنین جمع آوری آن در هنگام خواندن و صدور آن به برنامه یا سیستم عامل است.

انواع فایل سیستم

همانطور که کامپیوترها، رسانه های ذخیره سازی و سیستم عامل ها تکامل یافته اند، تعداد زیادی از سیستم های فایل آمده و رفته اند. در روند چنین انتخاب تکاملی، امروز به کار با دیسکهای سختو درایوهای اکسترنال (درایوهای فلش، کارت حافظه، هارد اکسترنال، سی دی)، عمدتاً از انواع سیستم های فایل زیر استفاده می شود:

1. FAT32
2. ISO9660

دو سیستم آخر برای کار با سی دی طراحی شده اند. فایل سیستم های Ext3 و Ext4 با سیستم عامل های روشن کار می کنند مبتنی بر لینوکس. NFS Plus یک فایل سیستم برای سیستم عامل های OS X است که در رایانه های اپل استفاده می شود.

پرکاربردترین سیستم های فایل NTFS و FAT32 هستند و این تعجب آور نیست، زیرا. آنها برای سیستم عامل های ویندوز طراحی شده اند که اکثریت قریب به اتفاق کامپیوترهای جهان را اجرا می کنند.

اکنون FAT32 به دلیل قابلیت اطمینان بیشتر برای ذخیره سازی و حفاظت از داده ها، به طور فعال توسط سیستم پیشرفته NTFS جایگزین شده است. بعلاوه آخرین نسخه هاسیستم عامل ویندوز به سادگی به خود اجازه نمی دهد که نصب شود اگر بخش سختدیسک در FAT32 فرمت خواهد شد. نصب کننده از شما می خواهد که پارتیشن را به NTFS فرمت کنید.

سیستم فایل NTFS از دیسک هایی با حجم صدها ترابایت و اندازه یک فایل تا 16 ترابایت پشتیبانی می کند.

سیستم فایل FAT32 از درایوهای تا 8 ترابایت و اندازه یک فایل تا 4 گیگابایت پشتیبانی می کند. بیشتر اوقات، این FS در درایوهای فلش و کارت های حافظه استفاده می شود. در FAT32 است که درایوهای خارجی در کارخانه فرمت می شوند.

با این حال، محدودیت اندازه فایل 4 گیگابایت در حال حاضر یک منهای بزرگ است، زیرا. به دلیل پخش ویدئو با کیفیت بالا، حجم فایل فیلم از این حد فراتر رفته و امکان رایت آن در رسانه وجود نخواهد داشت.

فایل ها بر روی کامپیوتر بر اساس اصول سیستم ایجاد و قرار می گیرند. به لطف اجرای آنها، کاربر فرصت دسترسی راحت را پیدا می کند اطلاعات لازم، بدون فکر کردن به الگوریتم های پیچیده برای دسترسی به آن. سیستم های فایل چگونه سازماندهی می شوند؟ کدام یک امروزه محبوب ترین هستند؟ تفاوت بین سیستم های فایل سازگار با رایانه شخصی چیست؟ و آنهایی که در دستگاه های تلفن همراه استفاده می شوند - گوشی های هوشمند یا تبلت؟

سیستم های فایل: تعریف

طبق یک تعریف رایج، یک سیستم فایل مجموعه ای از الگوریتم ها و استانداردهایی است که برای سازماندهی دسترسی مؤثر برای کاربر رایانه شخصی به داده های موجود در رایانه استفاده می شود. برخی از کارشناسان آن را بخشی از آن می دانند، برخی دیگر از کارشناسان فناوری اطلاعات با درک این واقعیت که مستقیماً با سیستم عامل مرتبط است، معتقدند که سیستم فایل یک جزء مستقل از مدیریت داده های رایانه ای است.

کامپیوترها قبل از اختراع فایل سیستم چگونه مورد استفاده قرار می گرفتند؟ علوم کامپیوتر - به عنوان یک رشته علمی - این واقعیت را ثابت کرده است که برای مدت طولانیمدیریت داده ها با ساختاربندی در چارچوب الگوریتم های تعبیه شده در آن انجام شد برنامه های خاص. بنابراین، یکی از معیارهای یک سیستم فایل، وجود استانداردهایی است که برای اکثر برنامه هایی که از دسترسی به داده ها استفاده می کنند، یکسان است.

سیستم فایل چگونه کار می کند

سیستم فایل، اول از همه، مکانیزمی است که شامل استفاده از منابع سخت افزاری کامپیوتر است. به عنوان یک قاعده، ما در مورد رسانه های مغناطیسی یا لیزری صحبت می کنیم - دیسک های سخت، سی دی، دی وی دی، درایوهای فلش، فلاپی دیسک هایی که هنوز منسوخ نشده اند. برای درک نحوه عملکرد سیستم مربوطه، اجازه دهید تعریف کنیم که خود فایل واقعی چیست.

طبق تعریفی که به طور کلی در بین کارشناسان فناوری اطلاعات پذیرفته شده است، این یک منطقه داده با اندازه ثابت است که در واحدهای اصلی اطلاعات - بایت ها بیان می شود. فایل بر روی رسانه دیسک قرار دارد، معمولاً به شکل چندین بلوک به هم پیوسته با یک "آدرس" دسترسی خاص. سیستم فایل این مختصات را تعیین می کند و آنها را به نوبه خود به سیستم عامل "گزارش" می کند. که به روشی قابل درک داده های مربوطه را برای کاربر پخش می کند. برای خواندن آنها، اصلاح آنها، ایجاد داده های جدید جذابیتی برای داده ها وجود دارد. الگوریتم خاص برای کار با "مختصات" فایل ها می تواند متفاوت باشد. این بستگی به نوع کامپیوتر، سیستم عامل، مشخصات داده های ذخیره شده و سایر شرایط دارد. چون وجود دارد انواع مختلفسیستم های فایل هر یک از آنها برای استفاده در یک سیستم عامل خاص یا برای کار با انواع خاصی از داده ها بهینه شده است.

تطبیق رسانه دیسک برای استفاده از طریق الگوریتم های یک سیستم فایل خاص، قالب بندی نامیده می شود. عناصر سخت افزاری مربوطه دیسک - خوشه ها - برای نوشتن بعدی فایل ها برای آنها و همچنین برای خواندن آنها مطابق با استانداردهای تعیین شده در یک یا آن سیستم مدیریت داده آماده شده است. چگونه فایل سیستم را تغییر دهیم؟ در بیشتر موارد، این کار فقط با فرمت مجدد محیط ذخیره سازی امکان پذیر است. به عنوان یک قاعده، فایل ها در این مورد پاک می شوند. با این حال، گزینه ای وجود دارد که در آن، با استفاده از برنامه های خاص، هنوز هم ممکن است، اگرچه این معمولاً به زمان زیادی نیاز دارد، سیستم مدیریت داده را تغییر دهید و دومی دست نخورده باقی بماند.

فایل سیستم ها بدون خطا نیستند. ممکن است در سازماندهی کار با بلوک های داده اشکالاتی وجود داشته باشد. اما در بیشتر موارد آنها انتقادی نیستند. به عنوان یک قاعده، هیچ مشکلی با نحوه تعمیر سیستم فایل، رفع خطاها وجود ندارد. در ویندوز، برای این، به ویژه، راه حل های نرم افزاری داخلی در دسترس هر کاربر وجود دارد. مانند برنامه "بررسی دیسک".

انواع

چه نوع فایل سیستمی را می توان رایج ترین نامید؟ احتمالاً در درجه اول آنهایی هستند که توسط محبوب ترین سیستم عامل رایانه شخصی در جهان، ویندوز استفاده می شوند. فایل سیستم های اصلی ویندوز عبارتند از FAT، FAT32، NTFS و تغییرات مختلف آنها. در کنار رایانه ها، گوشی های هوشمند و تبلت ها نیز محبوبیت پیدا کرده اند. اکثر آنها، اگر از بازار جهانی صحبت کنیم و تفاوت پلتفرم های فناوری را در نظر نگیریم، توسط اندروید و iOS کنترل می شوند. این سیستم‌عامل‌ها از الگوریتم‌های خاص خود برای کار با داده‌ها استفاده می‌کنند که با الگوریتم‌هایی که مشخصه سیستم‌های فایل ویندوز هستند، متفاوت است.

استانداردها برای همه باز است

توجه داشته باشید که اخیراً در بازار جهانی لوازم الکترونیکی یکسان سازی استانداردها از نظر سیستم عامل با انواع داده ها صورت گرفته است. این را می توان از دو جنبه دید. اولاً، دستگاه‌های مختلفی که دو نوع سیستم‌عامل متفاوت را اجرا می‌کنند، اغلب از سیستم فایل یکسانی استفاده می‌کنند که به یک اندازه با هر سیستم‌عامل سازگار است. ثانیا، نسخه های مدرن سیستم عامل، به عنوان یک قاعده، می توانند نه تنها سیستم های فایل معمولی را برای خود، بلکه آنهایی را که به طور سنتی در سایر سیستم عامل ها استفاده می شود - هم از طریق الگوریتم های داخلی و هم با کمک شخص ثالث تشخیص دهند. نرم افزار. مثلا مدرن نسخه های لینوکس، به عنوان یک قاعده، سیستم های فایل علامت گذاری شده برای ویندوز را بدون مشکل تشخیص می دهد.

ساختار سیستم فایل

با وجود اینکه انواع فایل سیستم ها به اندازه کافی ارائه شده است در تعداد زیاد، آنها به طور کلی طبق اصول بسیار مشابه (طرح کلی را در بالا توضیح دادیم) و در چارچوب عناصر یا اشیاء ساختاری مشابه کار می کنند. بیایید آنها را در نظر بگیریم. اشیاء اصلی یک سیستم فایل چیست؟

یکی از موارد کلیدی - این یک منطقه داده ایزوله است که می توان فایل ها را در آن قرار داد. ساختار دایرکتوری سلسله مراتبی است. چه مفهومی داره؟ یک یا چند دایرکتوری را می توان در دیگری میزبانی کرد. که به نوبه خود بخشی از "برتر" است. اصلی ترین دایرکتوری ریشه است. اگر در مورد اصولی صحبت کنیم که سیستم فایل ویندوز بر اساس آن کار می کند - 7، 8، XP یا نسخه دیگری، دایرکتوری ریشه به عنوان یک درایو منطقی در نظر گرفته می شود که با یک حرف مشخص می شود - معمولاً C، D، E (اما می توانید هر کدام را که به الفبای انگلیسی است پیکربندی کنید). به عنوان مثال، در مورد سیستم عامل لینوکس، رسانه مغناطیسی به عنوان یک کل به عنوان دایرکتوری ریشه در آنجا عمل می کند. این و سایر سیستم عامل ها بر اساس اصول آن - مانند اندروید - از درایوهای منطقی استفاده نمی کنند. آیا امکان ذخیره فایل ها بدون دایرکتوری وجود دارد؟ آره. اما این خیلی راحت نیست. در واقع، راحتی در استفاده از رایانه شخصی یکی از دلایل معرفی اصل توزیع داده ها در فهرست ها در سیستم های فایل است. به هر حال، آنها را می توان متفاوت نامید. در ویندوز، دایرکتوری ها پوشه نامیده می شوند، در لینوکس اساساً یکسان هستند. اما نام سنتی که سال‌ها برای دایرکتوری‌ها در این سیستم‌عامل استفاده می‌شود، «directories» است. مانند سیستم عامل ویندوز و لینوکس قبلی - DOS، Unix.

در مورد اینکه آیا یک فایل باید به عنوان عنصر ساختاری سیستم مربوطه در نظر گرفته شود، در میان متخصصان فناوری اطلاعات نظر صریحی وجود ندارد. کسانی که معتقدند این کاملاً صحیح نیست، دیدگاه خود را با این استدلال استدلال می کنند که سیستم ممکن است بدون فایل وجود داشته باشد. بگذارید از نظر عملی و پدیده ای بیهوده باشد. حتی اگر هیچ فایلی روی دیسک نوشته نشده باشد، ممکن است سیستم مربوطه همچنان وجود داشته باشد. به عنوان یک قاعده، رسانه های مغناطیسی فروخته شده در فروشگاه ها حاوی هیچ فایلی نیستند. اما آنها قبلاً یک سیستم مربوطه دارند. بر اساس دیدگاهی دیگر، فایل ها را باید جزء لاینفک سیستم های مدیریت کننده آنها دانست. چرا؟ اما از آنجا که، به گفته کارشناسان، الگوریتم های استفاده از آنها در درجه اول برای کار با فایل ها در چارچوب استانداردهای خاص سازگار شده است. برای هر چیز دیگری، سیستم های مورد نظر در نظر گرفته نشده اند.

عنصر دیگری که در اکثر سیستم های فایل وجود دارد - یک ناحیه داده حاوی اطلاعاتی در مورد قرار دادن یک فایل خاص در یک مکان خاص است. یعنی می توانید یک میانبر را در یک مکان روی دیسک قرار دهید، اما امکان دسترسی به ناحیه داده مورد نظر که در قسمت دیگری از رسانه قرار دارد وجود دارد. می توان در نظر گرفت که میانبرها اشیاء تمام عیار سیستم فایل هستند، اگر موافق باشیم که فایل ها نیز چنین هستند.

به هر حال، اشتباه نخواهد بود اگر بگوییم هر سه نوع داده - فایل ها، میانبرها و دایرکتوری ها - عناصری از سیستم مربوطه خود هستند. حداقل این پایان نامه با یکی از دیدگاه های مشترک مطابقت دارد. مهمترین جنبه ای که نحوه عملکرد سیستم فایل را مشخص می کند، اصول نامگذاری فایل ها و دایرکتوری ها است.

نام فایل ها و دایرکتوری ها در سیستم های مختلف

اگر موافق باشیم که فایل ها هنوز هم عناصر تشکیل دهنده سیستم های مربوط به آنها هستند، ارزش بررسی آنها را دارد ساختار اساسی. اول از همه به چه چیزی می توان اشاره کرد؟ برای راحتی سازماندهی دسترسی به آنها، اکثر سیستم های مدیریت داده مدرن ساختار نامگذاری فایل دو سطحی را ارائه می دهند. سطح اول نام است. دوم گسترش است. بیایید فایل موسیقی Dance.mp3 را به عنوان مثال در نظر بگیریم. رقص نام است. Mp3 یک پسوند است. اولین مورد طراحی شده است تا ماهیت محتویات فایل را برای کاربر آشکار کند (و برنامه راهنمای دسترسی سریع باشد). دومی نوع فایل را مشخص می کند. اگر Mp3 باشد، به راحتی می توان حدس زد که در مورد موسیقی است. فایل‌های دارای پسوند Doc معمولاً اسناد، Jpg - تصاویر، Html - صفحات وب هستند.

دایرکتوری ها نیز به نوبه خود ساختاری تک سطحی دارند. آنها فقط یک نام دارند، بدون پسوند. صحبت از تفاوت های بین انواع متفاوتسیستم های مدیریت داده، اولین چیزی که باید به آن توجه کنید، اصول نامگذاری فایل ها و دایرکتوری های پیاده سازی شده در آنها است. در مورد سیستم عامل ویندوز، مشخصات به شرح زیر است. در محبوب ترین سیستم عامل جهان، فایل ها را می توان به هر زبانی نامگذاری کرد. با این حال، حداکثر طول محدود است. فاصله دقیق به سیستم مدیریت داده مورد استفاده بستگی دارد. معمولاً این مقادیر در محدوده 200-260 کاراکتر هستند.

قانون کلی برای همه سیستم عامل ها و سیستم های مدیریت داده مربوط به آنها این است که فایل هایی با نام های یکسان را نمی توان در یک فهرست قرار داد. در لینوکس، با این حال، "آزادسازی" خاصی از این قانون وجود دارد. در یک دایرکتوری، می‌توان فایل‌هایی با حروف یکسان، اما در حالت متفاوت وجود داشته باشد. به عنوان مثال، Dance.mp3 و DANCE.mp3. در سیستم عامل ویندوز این امکان وجود ندارد. همین قوانین در جنبه قرار دادن دایرکتوری ها در داخل دیگران نیز وضع شده است.

آدرس دهی فایل ها و دایرکتوری ها

آدرس دهی فایل ها و دایرکتوری ها مهمترین عنصر سیستم مربوطه است. در ویندوز، فرمت سفارشی آن ممکن است به این صورت باشد: C:/Documents/Music/ دسترسی به فهرست موسیقی است. اگر به فایل خاصی علاقه مندیم، آدرس ممکن است به این صورت باشد: C:/Documents/Music/Dance.mp3. چرا "سفارشی"؟ واقعیت این است که در سطح تعامل نرم افزار و سخت افزار اجزای رایانه، ساختار دسترسی به فایل ها بسیار پیچیده تر است. سیستم فایل مکان بلوک‌های فایل را تعیین می‌کند و در بیشتر موارد در عملیات‌هایی که از کاربر پنهان است با سیستم‌عامل تعامل دارد. با این حال، یک کاربر رایانه شخصی به ندرت نیاز به استفاده از فرمت های دیگر «آدرس» دارد. تقریباً همیشه، دسترسی به فایل ها در استاندارد مشخص شده انجام می شود.

مقایسه فایل سیستم ها برای ویندوز

ما مطالعه کرده ایم اصول کلیعملکرد سیستم های فایل اکنون ویژگی های رایج ترین انواع آنها را در نظر بگیرید. رایج ترین فایل سیستم های مورد استفاده در ویندوز عبارتند از FAT، FAT32، NTFS و exFAT. اولین در این سری منسوخ در نظر گرفته شده است. در همان زمان، برای مدت طولانی نوعی پرچمدار صنعت بود، اما با رشد فناوری رایانه شخصی، قابلیت های آن برای برآوردن درخواست های کاربر و نیازهای منابع نرم افزاری متوقف شد.

سیستم فایل طراحی شده برای جایگزینی FAT FAT32 است. به گفته بسیاری از کارشناسان فناوری اطلاعات، اکنون در بازار رایانه های شخصی ویندوزی محبوب ترین است. اغلب برای ذخیره فایل ها بر روی هارد دیسک و درایوهای فلش استفاده می شود. همچنین می توان اشاره کرد که این سیستم مدیریت داده کاملاً به طور منظم در ماژول های حافظه دستگاه های دیجیتال مختلف - تلفن ها، دوربین ها - استفاده می شود. مزیت اصلی FAT32 که توسط کارشناسان فناوری اطلاعات برجسته شده است، این است که علیرغم اینکه این فایل سیستم توسط مایکروسافت ایجاد شده است، اکثر سیستم عامل های مدرن، از جمله سیستم عامل های نصب شده بر روی این نوع تجهیزات دیجیتال، می توانند با داده های درون الگوریتم های تعبیه شده کار کنند. در آن

سیستم FAT32 همچنین دارای معایبی است. اول از همه، می توانیم به محدودیت در اندازه یک فایل گرفته شده توجه کنیم - نمی تواند بیش از 4 گیگابایت باشد. همچنین در سیستم FAT32 نمی توانید از ابزارهای داخلی ویندوز برای تنظیم یک درایو منطقی که حجم آن بیش از 32 گیگابایت باشد استفاده کنید. اما این کار را می توان با نصب نرم افزارهای تخصصی اضافی انجام داد.

دیگر سیستم محبوبمدیریت فایل که مایکروسافت توسعه داده است NTFS است. به گفته برخی از کارشناسان فناوری اطلاعات، در اکثر پارامترها نسبت به FAT32 برتری دارد. اما این تز در مورد عملکرد کامپیوتری که ویندوز دارد درست است. NTFS به اندازه FAT32 همه کاره نیست. ویژگی های عملکرد آن باعث می شود استفاده از این فایل سیستم همیشه راحت نباشد، به ویژه در دستگاه های تلفن همراه. یکی از مزایای کلیدی NFTS - قابلیت اطمینان. به عنوان مثال، در مواردی که هارد دیسک به طور ناگهانی برق خود را از دست می دهد، به دلیل الگوریتم های ارائه شده در NTFS برای دسترسی به داده های تکراری، احتمال خراب شدن فایل ها به حداقل می رسد.

یکی از جدیدترین فایل سیستم های مایکروسافت exFAT است. این بهترین برای درایوهای فلش است. اصول اساسیمانند FAT32 کار می کند، اما در برخی جنبه ها ارتقاء قابل توجهی نیز وجود دارد: به عنوان مثال، هیچ محدودیتی در اندازه یک فایل وجود ندارد. در عین حال، سیستم exFAT، همانطور که توسط بسیاری از کارشناسان فناوری اطلاعات اشاره شده است، از جمله مواردی است که تطبیق پذیری پایینی دارد. در رایانه هایی که سیستم عامل های دیگری غیر از ویندوز دارند، کار با فایل ها هنگام استفاده از exFAT ممکن است دشوار باشد. علاوه بر این، حتی در برخی از نسخه های خود ویندوز، مانند XP، داده های دیسک های فرمت شده با الگوریتم exFAT ممکن است قابل خواندن نباشد. شما باید یک درایور اضافی نصب کنید.

توجه داشته باشید که به دلیل استفاده از طیف نسبتاً گسترده ای از سیستم های فایل در ویندوز، کاربر ممکن است از نظر سازگاری با مشکلات دوره ای مواجه شود. دستگاه های مختلفبا یک کامپیوتر در برخی موارد، برای مثال، باید درایور سیستم فایل WPD را نصب کنید (دستگاه های قابل حمل ویندوز - فناوری مورد استفاده در هنگام کار با دستگاه های قابل حمل). گاهی اوقات ممکن است کاربر آن را در دسترس نداشته باشد، در نتیجه ممکن است سیستم عامل رسانه خارجی را تشخیص ندهد. سیستم فایل WPD ممکن است به موارد دیگری نیاز داشته باشد ابزارهای نرم افزاریسازگاری با محیط عملیاتی در یک کامپیوتر خاص. در برخی موارد، کاربر مجبور می شود برای حل مشکل با متخصصان فناوری اطلاعات تماس بگیرد.

نحوه تعیین اینکه کدام فایل سیستم - exFAT یا NTFS یا شاید FAT32 - برای استفاده در بهینه است موارد خاص? توصیه های متخصصان IT به طور کلی به شرح زیر است. می توان از دو رویکرد اصلی استفاده کرد. طبق اولی، باید بین سیستم های فایل هارد دیسک معمولی و همچنین سیستم هایی که بهتر با درایوهای فلش سازگار هستند تمایز قائل شد. به گفته بسیاری از کارشناسان، FAT و FAT32 برای "درایوهای فلش"، NTFS - برای هارد دیسک ها (به دلیل ویژگی های فنی کار با داده) مناسب تر هستند.

در چارچوب رویکرد دوم، اندازه حامل اهمیت دارد. اگر در مورد استفاده از حجم نسبتاً کمی از دیسک یا فلش درایو صحبت می کنیم، می توانید آنها را در سیستم FAT32 فرمت کنید. اگر دیسک بزرگتر است، می توانید exFAT را امتحان کنید. اما فقط در صورتی که قصد ندارید از رسانه در رایانه های دیگر استفاده کنید، به ویژه در رایانه هایی که بیشتر وجود ندارند نسخه های تازهپنجره ها. اگر در مورد هارد دیسک های بزرگ، از جمله درایوهای خارجی صحبت می کنیم، توصیه می شود آنها را در NTFS فرمت کنید. تقریباً اینها معیارهایی هستند که می توان سیستم فایل بهینه را انتخاب کرد - exFAT یا NTFS، FAT32. یعنی با در نظر گرفتن اندازه رسانه، نوع آن و همچنین نسخه سیستم عاملی که درایو عمدتاً روی آن استفاده می شود، باید از یکی از آنها استفاده شود.

سیستم های فایل برای مک

یکی دیگر از پلتفرم های نرم افزاری و سخت افزاری محبوب در بازار جهانی فناوری رایانه- مکینتاش از اپل. رایانه های شخصی این خط تحت سیستم عامل Mac OS کار می کنند. سازماندهی کار با فایل ها چه ویژگی هایی دارد کامپیوترهای مک? مدرن ترین رایانه های شخصی اپل از یک فایل استفاده می کنند سیستم مکسیستم عامل گسترش یافته است. پیش از این، مدیریت داده ها در رایانه های مک بر اساس استانداردهای HFS انجام می شد.

نکته اصلی که از نظر ویژگی های آن قابل ذکر است این است که دیسک مدیریت شده توسط سیستم فایل Mac OS Extended می تواند حاوی فایل های بسیار بزرگ باشد - می توانیم در مورد چندین میلیون ترابایت صحبت کنیم.

سیستم فایل در دستگاه های اندرویدی

محبوب ترین سیستم عامل برای دستگاه های تلفن همراه - شکلی از فناوری الکترونیکی که از نظر محبوبیت کمتر از رایانه شخصی نیست - اندروید است. فایل ها در دستگاه هایی از نوع مربوطه چگونه مدیریت می شوند؟ اول از همه، ما متذکر می شویم که این سیستم عامل در واقع یک اقتباس "موبایل" از سیستم عامل لینوکس است که به لطف باز بودن کد برنامهرا می توان با چشم انداز استفاده از آن در وسیع ترین طیف دستگاه ها تغییر داد. بنابراین مدیریت فایل در دستگاه های تلفن همراهدر اندروید به طور کلی طبق اصول مشابه در لینوکس انجام می شود. در بالا به برخی از آنها اشاره کردیم. به طور خاص، مدیریت فایل در لینوکس بدون تقسیم رسانه به درایوهای منطقی، همانطور که در ویندوز انجام می شود، انجام می شود. چه چیز دیگری در فایل جالب است سیستم اندروید?

دایرکتوری ریشه در اندروید معمولاً یک ناحیه داده به نام /mnt است. بر این اساس، آدرس فایل مورد نظر ممکن است چیزی شبیه به این باشد: /mnt/sd/photo.jpg. علاوه بر این، یکی دیگر از ویژگی های سیستم مدیریت داده وجود دارد که در این سیستم عامل موبایل پیاده سازی شده است. واقعیت این است که فلش مموری دستگاه معمولاً به چندین بخش مانند سیستم یا داده طبقه بندی می شود. در همان زمان، در ابتدا اندازه مشخص شدههیچ کدام را نمی توان تغییر داد با یادآوری اینکه تغییر اندازه درایوهای منطقی در ویندوز غیرممکن است (مگر اینکه از نرم افزار خاصی استفاده کنید) می توان یک قیاس تقریبی در مورد این جنبه فناوری پیدا کرد. باید درست بشه

یکی دیگر از ویژگی های جالب سازماندهی کار با فایل ها در اندروید - سیستم عامل مربوطه، به طور معمول، داده های جدید را در یک منطقه خاص از دیسک - داده ها می نویسد. به عنوان مثال، کار با بخش System انجام نمی شود. بنابراین، هنگامی که یک کاربر عملکرد بازنشانی تنظیمات نرم افزار گوشی هوشمند یا تبلت را به سطح "کارخانه" فعال می کند، در عمل به این معنی است که آن دسته از فایل هایی که در ناحیه Data نوشته شده اند به سادگی پاک می شوند. بخش System، به عنوان یک قاعده، بدون تغییر باقی می ماند. همچنین کاربر بدون داشتن نرم افزار تخصصی نمی تواند هیچ گونه تنظیماتی را در محتوای سیستم انجام دهد. روشی که در به روز رسانی ناحیه سیستم رسانه ای در دستگاه اندرویدی انجام می شود، فلش نامیده می شود. این قالب بندی نیست، اگرچه هر دو عملیات اغلب به طور همزمان انجام می شوند. به عنوان یک قاعده، از فلش برای نصب استفاده می شود دستگاه موبایلنسخه جدیدتر سیستم عامل اندروید

بنابراین، اصول کلیدی که بر اساس آن سیستم فایل اندروید کار می کند، عدم وجود درایوهای منطقی و همچنین تمایز دقیق دسترسی به سیستم و داده های کاربر است. نمی توان گفت که این رویکرد اساساً با آنچه در ویندوز اجرا می شود متفاوت است، با این حال، به گفته بسیاری از کارشناسان فناوری اطلاعات، سیستم عامل مایکروسافت آزادی تا حدودی بیشتری را در کار با فایل ها در اختیار کاربران قرار می دهد. با این حال، همانطور که برخی کارشناسان معتقدند، این را نمی توان یک مزیت آشکار ویندوز تلقی کرد. حالت "لیبرال" از نظر مدیریت فایل البته نه تنها توسط کاربران، بلکه توسط ویروس های رایانه ای نیز درگیر است که ویندوز بسیار مستعد آن است (برخلاف لینوکس و اجرای "موبایل" آن در قالب اندروید). به گفته کارشناسان، این یکی از دلایلی است که چرا تعداد کمی از ویروس ها برای دستگاه های اندرویدی وجود دارد - از نقطه نظر صرفاً فناوری، آنها نمی توانند در یک محیط عملیاتی که بر اساس اصول کنترل دسترسی دقیق به فایل کار می کند، به طور کامل عمل کنند.

یکی از اجزای سیستم عامل سیستم فایل است - ذخیره اصلی اطلاعات سیستم و کاربر. همه سیستم عامل های مدرن با یک یا چند سیستم فایل کار می کنند، به عنوان مثال، FAT (جدول تخصیص فایل)، NTFS (سیستم فایل NT)، HPFS (سیستم فایل با کارایی بالا)، NFS (سیستم فایل شبکه)، AFS (سیستم فایل اندرو) , فایل سیستم اینترنتی.

فایل سیستم بخشی از یک سیستم عامل است که هدف آن ارائه اطلاعات به کاربر است رابط کاربر پسندهنگام کار با داده های ذخیره شده در حافظه خارجی، و اطمینان حاصل کنید اشتراک گذاریفایل ها توسط چندین کاربر و فرآیند.

در معنای گسترده، اصطلاح "فایل سیستم" شامل موارد زیر است:

مجموعه ای از تمام فایل های روی یک دیسک؛

مجموعه‌ای از ساختارهای داده‌ای که برای مدیریت فایل‌ها استفاده می‌شوند، مانند دایرکتوری‌های فایل، توصیفگرهای فایل، جداول تخصیص فضای دیسک آزاد و استفاده شده.

مجموعه ای از ابزارهای نرم افزاری سیستم که مدیریت فایل ها را پیاده سازی می کنند، به ویژه: ایجاد، تخریب، خواندن، نوشتن، نام گذاری، جستجو و سایر عملیات روی فایل ها.

سیستم فایل معمولاً هم هنگام بارگیری سیستم عامل پس از روشن کردن رایانه و هم در حین کار استفاده می شود. فایل سیستم توابع اصلی زیر را انجام می دهد:

تعریف می کند راه های ممکنسازماندهی فایل و ساختار فایل در رسانه؛

روش های دسترسی به محتویات فایل ها را پیاده می کند و امکاناتی را برای کار با فایل ها فراهم می کند و ساختار فایل. در عین حال، دسترسی به داده ها را می توان توسط سیستم فایل هم با نام و هم با آدرس (تعداد بخش، سطح و مسیر رسانه) سازماندهی کرد.

فضای آزاد رسانه را ردیابی می کند.

چه زمانی برنامه کاربردیبه یک فایل اشاره می کند، هیچ ایده ای ندارد که اطلاعات چگونه در یک فایل خاص قرار گرفته است و همچنین نمی داند که در چه نوع رسانه فیزیکی (CD، هارد دیسک یا بلوک حافظه فلش) ضبط شده است. تنها چیزی که برنامه می داند نام، اندازه و ویژگی های فایل است. این داده ها را از درایور سیستم فایل دریافت می کند. این سیستم فایل است که تعیین می کند فایل در کجا و چگونه نوشته شود رسانه فیزیکی(به عنوان مثال هارد دیسک).

از دیدگاه سیستم عامل، کل دیسک مجموعه ای از خوشه ها (مناطق حافظه) با اندازه 512 بایت یا بیشتر است. درایورهای سیستم فایل، خوشه‌ها را در فایل‌ها و دایرکتوری‌ها سازماندهی می‌کنند (که در واقع فایل‌هایی حاوی فهرستی از فایل‌های موجود در آن فهرست هستند). همان درایورها پیگیری می کنند که کدام دسته در حال حاضر در حال استفاده هستند، کدام رایگان هستند و کدام به عنوان ناموفق علامت گذاری شده اند. برای درک واضح نحوه ذخیره داده ها بر روی دیسک ها و نحوه دسترسی سیستم عامل به آنها، لازم است حداقل به طور کلی ساختار منطقی دیسک ارائه شود.

3.1.5 ساختار دیسک منطقی

برای اینکه کامپیوتر بتواند اطلاعات را ذخیره کند، بخواند و بنویسد، ابتدا باید هارد دیسک علامت گذاری شود. پارتیشن ها بر روی آن با کمک برنامه های مناسب ایجاد می شوند - به این "تقسیم دیسک سخت" می گویند. بدون این نشانه گذاری، نصب سیستم عامل بر روی هارد امکان پذیر نخواهد بود (اگرچه ویندوز XP و 2000 را می توان بر روی یک درایو بدون پارتیشن نصب کرد، اما آنها این نشانه گذاری را خودشان در طول مراحل نصب انجام می دهند).

هارد دیسک را می توان به چندین پارتیشن تقسیم کرد که هر کدام به طور مستقل مورد استفاده قرار می گیرند. این برای چیست؟ یک دیسک می تواند شامل چندین سیستم عامل مختلف باشد که در پارتیشن های مختلف قرار دارند. ساختار داخلی یک پارتیشن اختصاص داده شده به یک سیستم عامل کاملاً توسط آن سیستم عامل تعیین می شود.

علاوه بر این، دلایل دیگری برای پارتیشن بندی دیسک وجود دارد، به عنوان مثال:

امکان استفاده از دیسک های با ظرفیت بیشتر از
32 مگابایت;

اگر یک دیسک آسیب دیده باشد، فقط اطلاعاتی که روی این دیسک بود از بین می رود.

سازماندهی مجدد و تخلیه یک دیسک کوچک آسانتر و سریعتر از یک دیسک بزرگ است.

هر کاربر می تواند درایو منطقی خود را داشته باشد.

عملیات آماده سازی دیسک برای کار نامیده می شود قالب بندی، یا مقداردهی اولیه. همه چیز موجود است فضای دیسکبه اضلاع، مسیرها و بخش‌ها تقسیم می‌شود، با آهنگ‌ها و اضلاع شماره‌گذاری شده از صفر، و بخش‌ها - از یک. مجموعه ای از مسیرهایی که در فاصله یکسانی از محور دیسک یا بسته دیسک قرار دارند سیلندر نامیده می شود. بنابراین، آدرس فیزیکی بخش با مختصات زیر تعیین می شود: شماره آهنگ (سیلندر - C)، شماره سمت دیسک (سر - H)، شماره بخش - R، به عنوان مثال. CHR.

اولین بخش از هارد دیسک (C=0، H=0، R=1) حاوی رکورد اصلی بوت است. – رکورد اصلی بوت. این ورودی کل بخش را اشغال نمی کند، بلکه فقط قسمت اولیه آن را اشغال می کند. رکورد اصلی بوت یک برنامه است - یک لودر خارج از سیستم.

در انتهای بخش اول هارد دیسک جدول پارتیشن دیسک قرار دارد - جدول پارتیشن. این جدول شامل چهار ردیف است که حداکثر چهار پارتیشن را توصیف می کند. هر ردیف در جدول یک بخش را توصیف می کند:

1) بخش فعال یا نه.

2) تعداد بخش مربوط به ابتدای بخش.

3) تعداد بخش مربوط به انتهای بخش.

4) اندازه پارتیشن در بخش ها.

5) کد سیستم عامل، یعنی. این پارتیشن به چه سیستم عاملی تعلق دارد.

اگر یک پارتیشن دارای یک برنامه بوت سیستم عامل باشد فعال نامیده می شود. اولین بایت در عنصر بخش، پرچم فعالیت بخش است (0 - غیر فعال، 128 (80H) - فعال). این برای تعیین اینکه آیا پارتیشن یک سیستم (بوتیبل) است یا خیر و برای نیاز به بوت شدن سیستم عامل از آن هنگام راه اندازی کامپیوتر استفاده می شود. فقط یک بخش می تواند فعال باشد. برنامه های کوچک، به نام مدیران بوت (Boot Manager) می توان در اولین بخش های دیسک قرار گرفت. آنها به صورت تعاملی از کاربر می پرسند که از کدام پارتیشن بوت شود و بر اساس آن پرچم های فعالیت پارتیشن را تنظیم می کنند. از آنجایی که در جدول پارتیشن چهار ردیف وجود دارد، می تواند تا چهار سیستم عامل مختلف روی دیسک وجود داشته باشد، بنابراین، دیسک می تواند شامل چندین پارتیشن اصلی متعلق به سیستم عامل های مختلف باشد.

نمونه ای از ساختار منطقی یک هارد دیسک متشکل از سه پارتیشن که دو پارتیشن متعلق به DOS و یکی متعلق به یونیکس است، در شکل 3.2a نشان داده شده است.

هر پارتیشن فعال رکورد بوت خود را دارد - برنامه ای که این سیستم عامل را بارگذاری می کند.

در عمل، دیسک اغلب به دو پارتیشن تقسیم می شود. اندازه‌های پارتیشن، خواه فعال اعلام شوند یا نه، توسط کاربر در طول فرآیند تنظیم می‌شوند. تمرین سختدیسک به کار این کار با کمک برنامه های خاص انجام می شود. در DOS این برنامه FDISK نامیده می شود و در نسخه های Windows-XX به آن Diskadministrator می گویند.

در DOS، پارتیشن اولیه − است پارتیشن اولیه، این قسمتی است که شامل لودر سیستم عامل و خود سیستم عامل است. بنابراین، پارتیشن اولیه پارتیشن فعال است که به عنوان یک درایو منطقی به نام C: استفاده می شود.

اتاق عمل سیستم WINDOWS(یعنی WINDOWS 2000) اصطلاحات را تغییر داد: پارتیشن فعال پارتیشن سیستم نامیده می شود و پارتیشن بوت درایو منطقی است که شامل فایل های سیستمیپنجره ها. درایو منطقی راه‌اندازی می‌تواند مانند پارتیشن سیستم باشد، اما می‌تواند روی یک پارتیشن متفاوت در یک هارد دیسک یا روی یک هارد دیسک متفاوت باشد.

بخش توسعه یافته پارتیشن توسعه یافتهرا می توان به چندین درایو منطقی با نام های D: تا Z: تقسیم کرد.

شکل 3.2b ساختار منطقی یک هارد دیسک را نشان می دهد که فقط دو پارتیشن و چهار دیسک منطقی دارد.