Файловые системы.

Система управления файлами является основной в абсолютном большинстве современных операционных систем. Все современные операционные системы используют файлы и соответствующее программное обеспечение для работы с ними. Дело в том что, во-первых, через файловую систему связываются по

данным многие системные обрабатывающие программы. Во-вторых, с помощью этой системы решаются проблемы централизованного распределения дискового пространства и управления данными. Наконец, пользователи получают более простые способы доступа к своим данным, которые они размещают на устройствах внешней памяти.

Существует большое количество файловых систем, созданных для разных устройств внешней памяти и разных операционных систем.

Это системы FAT, FAT32 и NTFS.

Функции файловой системы и иерархия данных.

Напомним, что под файлом обычно понимают именованный набор данных, организованных в виде совокупности записей одинаковой структуры. Для управления этими данными создаются соответствующие файловые системы. Файловая система предоставляет возможность иметь дело с логическим уровнем структуры данных и операций, выполняемых над данными в процессе их обработки. Именно

Файловая система определяет способ организации данных на диске или на каком- нибудь ином носителе. Специальное системное программное обеспечение, реализующее работу с файлами по принятым спецификациям файловой системы, часто называют системой управления файлами. Именно системы управления файлами отвечают за создание, уничтожение, организацию, чтение, запись, модификацию и

перемещение файловой информации, а также за управление доступом к файлам и за управление ресурсами, которые используются файлами.

Благодаря системам управления файлами пользователям предоставляются следующие

возможности:

• создание, удаление, переименование (и другие операции) именованных наборов данных (файлов) из своих программ или посредством специальных управляющих программ, реализующих функции интерфейса пользователя с его данными и активно использующих систему управления файлами;

• работа с недисковыми периферийными устройствами как с файлами;

• обмен данными между файлами, между устройствами, между файлом и устройством (и наоборот);

• работа с файлами путем обращений к программным модулям системы управления файлами;

• защита файлов от несанкционированного доступа.

Файловая система fat

Файловая система FAT (File Allocation Table — таблица размещения файлов) получила свое название благодаря простой таблице, в которой указываются:

Q непосредственно адресуемые участки логического диска, отведенные для размещения в них файлов или их фрагментов;

Q свободные области дискового пространства;

Q дефектные области диска (эти области содержат дефектные участки и не гарантируют чтение и запись данных без ошибок).

В файловой системе FAT дисковое пространство любого логического диска делится

на две области: системную область и область данных.

Системная область логического диска создается и инициализируется при форматировании, а в последующем обновляется при работе с файловой структурой. Область данных логического диска содержит обычные файлы и файлы-каталоги; эти объекты образуют иерархию, подчиненную корневому каталогу.

Область данных, в отличие от системной области, доступна через пользовательский интерфейс операционной системы. Системная область стоит из следующих компонентов (расположенных в логическом адресном пространстве друг за другом):

• загрузочной записи (Boot Record, BR);

• зарезервированных секторов (Reserved Sectors, ResSec);

• таблицы размещения файлов (File Allocation Table, FAT);

• корневого каталога (Root Directory, RDir).

Таблица размещения файлов Таблица размещения файлов является очень важной информационной структурой. Можно сказать, что она представляет собой адресную карту области данных,

в которой описывается и состояние каждого участка области данных, и принадлежность

его к тому или иному файловому объекту.

Всю область данных разбивают на так называемые кластеры. Кластер представляет собой один или несколько смежных секторов в логическом дисковом адресном пространстве (точнее — только в области данных). Кластер — это минимальная адресуемая единица дисковой памяти, выделяемая файлу (или некорневому каталогу).

Кластеры введены для того, чтобы уменьшить количество адресуемых единиц в области данных логического диска.

Поскольку файлы на диске изменяются (удаляются, перемещаются, увеличиваются или уменьшаются), то упомянутое правило выделения первого свободного кластера для новой порции данных приводит к фрагментации файлов, то есть данные одного файла могут располагаться не в смежных кластерах, а порой в очень удаленных друг от друга, образуя сложные цепочки. Естественно, что это приводит к существенному замедлению работы с файлами.