§ 9. Файловая система компьютера

Поурочные планы, интерактив

Функции файловой системы

Работу пользователя с файлами обеспечивает подсистема ОС, называемая файловой системой.

Файловая система — это часть ОС, определяющая способ организации, хранения и именования данных на носителе информации.

Современные файловые системы решают следующие задачи:

определяют правила построения имён файлов и каталогов;
поддерживают программный интерфейс работы с файлами для приложений (предоставляют приложениям функции для работы с файлами);
определяют порядок размещения файлов на диске;
обеспечивают защиту данных в случае сбоев и ошибок;
обеспечивают установку прав доступа к данным для каждого конкретного пользователя;
обеспечивают совместную работу с файлами (если один пользователь открыл файл, то для остальных устанавливается режим «только чтение»).

Рассмотрим некоторые из этих функций более подробно.

Правила построения имён файлов и каталогов

Файловые системы современных ОС допускают использование имён длиной до 255 символов, причём в них можно использовать буквы национальных алфавитов и пробелы.

В ОС Windows в имени файла запрещено использование следующих символов: \, /, *, ?, ", <, >, |. В Linux эти символы, кроме /, допустимы, хотя использовать их следует с осторожностью, т. к. некоторые из них могут иметь специальный смысл, а также из соображений совместимости с другими ОС.

Операционная система Linux, в отличие от Windows, различает строчные и прописные буквы в имени файла, например: FILE.txt, file.txt и FiLe.txt — это в Linux три разных файла.

Порядок размещения файлов на диске

Файл, представляемый нами как единое целое, на самом деле может быть разбросан «кусочками» по всему диску. Минимальный размер такого «кусочка» (кластера, блока) — от 512 байт до 64 Кбайт в зависимости от используемой файловой системы. При размещении на диске каждому файлу отводится целое число кластеров. Например, на файл размером 65 Кбайт будет отведено два кластера по 64 Кбайта, при этом второй кластер будет считаться занятым, хотя фактически значительная его часть использоваться не будет.

Использование кластеров больших размеров обеспечивает следующие преимущества: 1) повышается скорость чтения/записи файлов, имеющих большие размеры; 2) увеличивается максимальный объём диска, который поддерживает файловая система.

Как вы можете это объяснить?

Почему в файловой системе с большими кластерами (блоками) невыгодно хранить маленькие файлы? К чему это может привести?

Защита данных в случае сбоев и ошибок

Эта функция обеспечивается за счёт журналирования, суть которого состоит в следующем. Перед началом выполнения операций с файлами ОС записывает (сохраняет) список действий, которые она будет проводить с файловой системой. Эти записи хранятся в отдельной части файловой системы, называемой журналом. Как только изменения файловой системы внесены в журнал, она применяет эти изменения к файлам, после чего удаляет эти записи из журнала. Если во время выполнения операций с файлами произошёл сбой, то по записям в журнале можно определить пострадавшие файлы и восстановить их.