Файловая структура операционной системы. Операции с файлами

При наличии большого числа программ и данных необходим строгий их учет и систематизация. Операционным системам приходится работать с различными потоками данных, разными аппаратными и периферийными устройствами компьютера. Организовать упорядоченное управление всеми этими объектами позволяет файловая система.

Файловая система – важный компонент ОС. Функция файловой системы – управление данными, организация их размещения на внешних устройствах и хранения, доступа к ним из программ, защита данных от разрушения и несанкционированного доступа и т.д.

Файл – это поименованная совокупность данных, объединенных общим назначением, определенным образом организованных, хранящихся на внешних запоминающих устройствах.

Файл обладает уникальным идентификатором (именем), обеспечивающим доступ к файлу. Идентификатор включает в себя собственно имя – буквенно-цифровое обозначение файла, которое может содержать специальные символы (подчеркивание, дефис,! и т.д.), и расширение имени файла (обычно отделяемое от имени файла точкой). Именование файлов обеспечивает для пользователей и программистов доступ к данным, не зависящий от внешних устройств, их характеристик.

Информация о типе файла, его формате (организации) обозначается расширением имени файла, которое присоединяется к имени файла справа, отделяясь от него при записи точкой. Расширение файла определяется программой, создавшей этот файл, или пользователем, задающим имя файла, при его сохранении (записи на диск), при переименовании или при выполнении других операций над файлом.

Если имена создаваемых файлов пользователь может задавать произвольно, то в использовании расширений следует придерживаться традиции, согласно которой расширение (таблица 3.1) указывает на тип файла, характер его содержимого.

Таблица 3.1. – Некоторые примеры расширений файлов

Известны десятки стандартных расширений, используемых при работе с различными программными системами.

В различных ОС существуют определенные ограничения на длину имени и расширения имени файла. Так, в MS-DOS длина имени файла не должна превышать восьми символов, а расширение – трех. В Windows XP ограничения значительно менее жесткие: длина имени файла не более 256 символов.

Атрибуты – характеристики, свойства файла – позволяют задать дополнительные правила, определяющие порядок работы с ним, ограничивающие доступ к нему. Наиболее часто используются следующие атрибуты: архивный файл (файл подлежит резервному копированию), файл только для чтения (такой файл нельзя переименовывать, удалять, модифицировать, переносить в другое место), скрытый файл (его можно не отображать при просмотре папки, в которую он вложен), для системных файлов устанавливается атрибут – системный.

Для удобства поиска информации файлы объединяются в структуры, складываются в папки в соответствии со своим назначением или принадлежностью. Причем папки также могут вкладываться друг в друга. Для того чтобы начать работу с файлом, нужно найти его, раскрыв всю цепочку папок, в которую он вложен.

Роль учетного механизма, позволяющего обслуживать десятки и сотни файлов, в файловой системе очень важна. Общим приемом является сведение учетной информации о расположении файлов на магнитном диске в одно место – его каталог (директорий). Каталог представляет собой список элементов, каждый из которых описывает характеристики конкретного файла, используемые для организации доступа к этому файлу – имя файла, его тип, местоположение на диске и длину файла. В простых операционных системах (например, ОС РАФОС) местоположение единственного каталога на магнитном диске (дискете) и его размер фиксированы. Файловые системы бывают одноуровневые и многоуровневые – иерархические (древовидные). В современных системах каталог может находиться в любом месте диска, но на него должна иметься ссылка в, так называемой, метке тома, находящейся в фиксированном месте и формируемой при инициализации диска. Более того, каталогов может быть большое число и они могут быть логически связаны в какие-либо информационные структуры. Каждый пользователь может работать в составе этой структуры со своей системой каталогов (со своим поддеревом). Полное имя файла в данной структуре задает путь переходов между каталогами в логической структуре каталогов.

Каждый каталог содержит список записей (рисунок 3.3), каждая запись соответствует одному вложенному в каталог объекту (папке или файлу). В записи содержится имя вложенной папки или файла, его тип (расширение имени файла), размер, дата создания или последней модификации, а также атрибуты. Каталог содержит для каждого вложенного в него объекта информацию о его размещении (местоположении на диске). Чтобы найти файл, следует пройти по всей цепочке папок. Имена каталогов, образующие «маршрут» от корневого каталога диска до нужного файла называются путем (элементы пути обычно отделяются друг от друга обратными слежами – символами ‘\’). Чтобы локализовать файл нужно указать его полное имя, составленное из пути и имени файла с расширением.

Рис. 3.3. – Иерархическая система каталогов