Общие сведения о файлах

Файловая система

Во всех операционных системах современных и устаревших хранение информации осуществляется подсистемой, называемой файловой системой. Файловая система – это набор спецификаций и соответствующее им программное обеспечение, которое отвечает за создание, удаление, организацию, чтение, запись, модификацию и перемещение файлов информации; за управление доступом к файлам и управление ресурсами, используемыми файлами. Файловая система предназначена для организации эффективной работы с данными, хранящимися во внешней памяти, и для обеспечения удобного пользовательского интерфейса при работе с ними. Файловая система определяет способ организации данных на диске (или на другом носителе). Основные функции файловой системы:

- идентификация файлов – связывание имени файла с выделенным ему пространством внешней памяти;

- распределение внешней памяти между файлами;

- обеспечение надежности и отказоустойчивости;

- обеспечение защиты от несанкционированного доступа;

- обеспечение совместного доступа к файлам, таким образом, чтобы пользователю не приходилось прилагать усилий по обеспечению синхронизации доступа;

- обеспечение высокой производительности.

Для создания, удаления, чтения или записи файлов используются системные вызовы. Перед прочтением файла, его нужно разместить на диске и открыть, а после работы с ним – закрыть. Операционные системы используют понятие каталога или директория (directory), как способ объединения файлов в группы. Для создания и удаления каталогов также используются системные вызовы, которые обеспечивают перемещение существующего файла в каталог и удаление файла из каталога. Содержимое каталогов составляют файлы и (или) вложенные каталоги, в результате модель создает файловую систему. Иерархии файлов организованы в виде деревьев.

Файлы представляют собой абстрактные объекты. Их задача – хранить информацию, скрывая от пользователя детали работы с устройством. Когда процесс создает файл, он дает ему имя. После завершения процесса файл продолжает существовать и через свое имя может быть доступен другим процессам. Правила именования файлов зависят от типа операционной системы. Многие операционные системы поддерживают имена файлов, состоящие из двух частей (имя + расширение), например, progr.c (файл, содержащий текст программы на языке Си) или autoexec.bat (файл, содержащий команды интерпретатора командного языка). Тип расширения файла позволяет операционным системам организовать работу с ним различных прикладных программ в соответствии с заранее оговоренными соглашениями. Обычно операционные системы накладывают ограничения на используемые в имени символы и на длину имени файла. В соответствии со стандартом POSIX, популярные операционные системы оперируют удобными для пользователя длинными именами (до 255 символов). Многие операционные системы поддерживают различные типы файлов и умеют их распознавать, что является важнейшей функцией организации файловой системы. Различают следующие основные типы файлов:

- регулярные (обычные) файлы – файлы, содержащие информацию пользователя;

- директории (справочники, каталоги) – системные файлы, обеспечивающие поддержку структуры файловой системы;

- символьные специальные файлы – используются для моделирования последовательных устройств ввода-вывода, таких как терминалы, принтеры и сети, которые принимают или выдают поток символов;

- блочные специальные файлы – используются для моделирования устройств, состоящих из набора произвольно адресуемых блоков, таких как диски.

По соглашению специальные файлы хранятся в каталоге dev (device). Например: в Unix lp – строковый принтер; в Windows:

- lpt 1,2 – параллельные порты или принтер по выбору;

- prn – принтер по умолчанию;

- con – консоль;

- null – нулевое устройство;

- aux, com 1,2,3,4 – последовательные порты.

Регулярные файлы подразделяются на два типа:

- ASCII-файлы (текстовые) – файлы, содержащие символьные строки, которые можно распечатать, увидеть на экране или редактировать текстовым редактором;

- двоичные (бинарные) файлы – файлы, которые имеют некоторую внутреннюю структуру; например, файлы с расширениями:.exe,.zip,.obj [1] (рис.4.1.).

Идентификатор файла

Размер текста

Размер данных

Размер релокационного блока

Размер таблицы символов

Точка входа

Флаги

Текст

Данные

Биты релоксации

Таблица символов

Рис. 4.1. Структура исполняемого файла

Каждый файл имеет имя и данные, кроме этого все операционные системы связывают с файлами и его характеристики – атрибуты. Список атрибутов в разных операционных системах варьируется (табл. 4.1.).

Таблица 4.1.

Некоторые возможные атрибуты файлов

Атрибут	Значение
Защита	Кто и каким образом может получить доступ к файлу
Пароль	Пароль для получения доступа к файлу
Создатель	Идентификатор пользователя, создавшего файл
Владелец	Текущий владелец
Флаг «только чтение»	0 – для чтения/записи; 1 – только для чтения
Флаг «скрытый»	0 – нормальный; 1 – не показывать в перечне файлов каталога
Флаг «системный	0 – нормальный; 1 – системный
Флаг «архивный»	0 – заархивирован; 1 – требуется архивация
Флаг ASCII/двоичный	0 – ASCII; 1 – двоичный
Флаг произвольного доступа	0 – последовательный доступ; 1 – произвольный доступ
Флаг «временный»	0 – нормальный; 1 – для удаления файла после окончания работы процесса
Флаги блокировки	0 – неблокированный; отличный от нуля – для блокированного
Длина записи	Количество байтов в записи
Позиция ключа	Смещение до ключа в зсписи
Длина ключа	Количество байтов в поле ключа
Время создания	Дата и время создания файла
Время последнего доступа	Дата и время последнего доступа файла
Время последнего изменения	Дата и время последнего изменения файла
Текущий размер	Количество байтов в файле
Максимальный размер	Количество байтов, до которого можно увеличить размер файла

Первые четыре атрибута относятся к защите файла и содержат информацию о том, кто может получить доступ к файлу. Флаги представляют собой биты или короткие поля, управляющие некоторыми специфическими свойствами. Атрибуты: длина записи, позиция ключа и длина ключа присутствуют только у файлов, записи которых могут искаться по ключу и предоставляют информацию для поиска. Атрибуты, которые содержат значения времени, позволяют следить за временем создания файла, его последнего изменения и последнего предоставления доступа. В старых операционных системах при создании файла нужно было указывать максимальный его размер для резервирования места, в современных операционных системах этого не требуется.

Дата добавления: 2014-01-03