Каковы основные операции файловой структуры

Обновлено: 02.07.2024

Файл – это набор связанной информации, записанный во вторичном хранилище. Или файл представляет собой набор логически связанных сущностей. С точки зрения пользователя файл — это наименьшая часть логического вторичного хранилища.

имя
расширение, разделенное точкой.

Атрибуты файлов и их операции:

КАТАЛОГИ ФАЙЛОВ:
Набор файлов представляет собой каталог файлов. Каталог содержит информацию о файлах, включая атрибуты, местоположение и владельца. Большая часть этой информации, особенно касающаяся хранения, управляется операционной системой. Каталог сам по себе является файлом, доступным для различных процедур управления файлами.

Имя
Тип
Адрес
Текущая длина
Максимальная длина
Дата последнего доступа
Дата последнего обновления
Идентификатор владельца
Информация о защите

Поиск файла
Создать файл
Удалить файл
Список каталогов
Переименовать файл
Обход файловой системы

Эффективность: файл можно найти быстрее.
Именование: это становится удобным для пользователей, поскольку два пользователя могут иметь одно и то же имя для разных файлов или могут иметь разные имена для одного и того же файла.
Группировка: Логическая группировка файлов может быть выполнена по свойствам, например. все Java-программы, все игры и т. д.

Проблема с именами: пользователи не могут иметь одинаковые имена для двух файлов.
Проблема группировки: пользователи не могут группировать файлы в соответствии со своими потребностями.

Путь: благодаря двум уровням для каждого файла существует путь для поиска этого файла.
Теперь у нас может быть одно и то же имя файла для разных пользователей.
Поиск в этом методе эффективен.

КАТАЛОГ В СТРУКТУРЕ ДЕРЕВА:
Каталог поддерживается в виде дерева. Поиск эффективен, а также есть возможность группировки. У нас есть абсолютный или относительный путь к файлу.

МЕТОДЫ РАЗМЕЩЕНИЯ ФАЙЛОВ:

<р>1. Непрерывное выделение.
Единый непрерывный набор блоков выделяется файлу во время его создания. Таким образом, это стратегия предварительного распределения с использованием порций переменного размера. В таблице размещения файлов требуется только одна запись для каждого файла, показывающая начальный блок и длину файла. Этот метод лучше всего подходит с точки зрения отдельного последовательного файла. Одновременно можно считывать несколько блоков, чтобы улучшить производительность ввода-вывода для последовательной обработки. Также легко получить один блок. Например, если файл начинается с блока b, а требуется i-й блок файла, его местоположение во вторичном хранилище просто равно b+i-1.

Произойдет внешняя фрагментация, что затруднит поиск смежных блоков пространства достаточной длины. Алгоритм сжатия потребуется для освобождения дополнительного места на диске.
Кроме того, при предварительном размещении необходимо объявить размер файла во время создания.

<р>2. Связанное распределение (несмежное распределение) —
распределение осуществляется на основе отдельных блоков. Каждый блок содержит указатель на следующий блок в цепочке. Опять же, в таблице файлов требуется только одна запись для каждого файла, показывающая начальный блок и длину файла. Хотя предварительное выделение возможно, чаще просто выделяют блоки по мере необходимости. Любой свободный блок может быть добавлен в цепочку. Блоки не обязательно должны быть непрерывными. Увеличение размера файла всегда возможно при наличии свободного места на диске. Внешней фрагментации нет, потому что требуется только один блок за раз, но может быть внутренняя фрагментация, но она существует только в последнем дисковом блоке файла.

В последнем блоке файла на диске существует внутренняя фрагментация.
Сохранение указателя в каждом блоке диска связано с дополнительными затратами.
Если указатель любого блока диска потерян, файл будет усечен.
Он поддерживает только последовательный доступ к файлам.

<р>3. Индексированное размещение.
Решает многие проблемы непрерывного и связанного распределения. В этом случае таблица размещения файлов содержит отдельный одноуровневый индекс для каждого файла: Индекс имеет одну запись для каждого блока, выделенного для файла.Распределение может осуществляться на основе блоков фиксированного размера или блоков переменного размера. Размещение блоками устраняет внешнюю фрагментацию, тогда как размещение блоками переменного размера улучшает локальность. Этот метод размещения поддерживает как последовательный, так и прямой доступ к файлу и, таким образом, является наиболее популярной формой размещения файлов.

Управление свободным пространством на диске:

Файл – это именованный набор связанной информации, записанный во вторичном хранилище, например на магнитных дисках, магнитных лентах и оптических дисках. В общем случае файл представляет собой последовательность битов, байтов, строк или записей, смысл которых определяется создателем файла и пользователем.

Структура файла

Структура файла должна соответствовать требуемому формату, понятному операционной системе.

Файл имеет определенную определенную структуру в соответствии с его типом.

Текстовый файл – это последовательность символов, организованная в строки.

Исходный файл — это последовательность процедур и функций.

Объектный файл — это последовательность байтов, организованная в блоки, понятные машине.

Когда операционная система определяет различные файловые структуры, она также содержит код для поддержки этой файловой структуры. Unix, MS-DOS поддерживают минимальное количество файловых структур.

Тип файла

Тип файла относится к способности операционной системы различать различные типы файлов, такие как текстовые файлы, исходные файлы, двоичные файлы и т. д. Многие операционные системы поддерживают множество типов файлов. Операционная система, такая как MS-DOS и UNIX, имеет следующие типы файлов —

Обычные файлы

Это файлы, содержащие информацию о пользователе.
Они могут содержать текст, базы данных или исполняемую программу.
Пользователь может применять к таким файлам различные операции, такие как добавление, изменение, удаление или даже удаление всего файла.

Файлы каталога

Эти файлы содержат список имен файлов и другую информацию, связанную с этими файлами.

Специальные файлы

Эти файлы также называются файлами устройств.
Эти файлы представляют физические устройства, такие как диски, терминалы, принтеры, сети, ленточные накопители и т. д.

Эти файлы бывают двух типов —

Специальные файлы символов — данные обрабатываются посимвольно, как в случае с терминалами или принтерами.

Блокировать специальные файлы — данные обрабатываются блоками, как в случае с дисками и лентами.

Механизмы доступа к файлам

Механизм доступа к файлам относится к способу доступа к записям файла. Есть несколько способов доступа к файлам —

Последовательный доступ
Прямой/случайный доступ
Индексированный последовательный доступ

Последовательный доступ

Последовательный доступ — это доступ к записям в некоторой последовательности, т. е. информация в файле обрабатывается по порядку, одна запись за другой. Этот способ доступа является самым примитивным. Пример: компиляторы обычно обращаются к файлам таким образом.

Прямой/случайный доступ

Организация файлов с произвольным доступом обеспечивает прямой доступ к записям.

Каждая запись имеет собственный адрес в файле, с помощью которого к ней можно получить прямой доступ для чтения или записи.

Записи не обязательно должны располагаться в файле в какой-либо последовательности и не должны располагаться в смежных местах на носителе данных.

Индексированный последовательный доступ

Этот механизм основан на последовательном доступе.
Для каждого файла создается индекс, содержащий указатели на различные блоки.
Индекс просматривается последовательно, и его указатель используется для прямого доступа к файлу.

Распределение пространства

Для файлов выделяется дисковое пространство операционной системой. Операционные системы развертываются с использованием трех основных способов выделения дискового пространства для файлов.

Файл – это набор коррелированной информации, записанной во вторичном или энергонезависимом хранилище, таком как магнитные диски, оптические диски и ленты. Это метод сбора данных, который используется в качестве средства ввода и получения вывода из этой программы.

В общем случае файл представляет собой последовательность битов, байтов или записей, смысл которых определяется создателем файла и пользователем. У каждого файла есть логическое место, где он находится для хранения и извлечения.

Из этого руководства по операционной системе вы узнаете:

Цель системы управления файлами

Вот основные цели системы управления файлами:

Он обеспечивает поддержку ввода-вывода для различных типов устройств хранения.
Сводит к минимуму вероятность потери или уничтожения данных.
Помогает ОС стандартизировать подпрограммы интерфейса ввода-вывода для пользовательских процессов.
Он обеспечивает поддержку ввода-вывода для нескольких пользователей в многопользовательской системной среде.

Свойства файловой системы

Вот важные свойства файловой системы:

Файлы хранятся на диске или в другом хранилище и не исчезают при выходе пользователя из системы.
Файлы имеют имена и связаны с правами доступа, которые разрешают контролируемый общий доступ.
Файлы могут быть организованы или иметь более сложную структуру, чтобы отразить взаимосвязь между ними.

Структура файла

Структура файла должна иметь предопределенный формат таким образом, чтобы его понимала операционная система. Он имеет исключительно определенную структуру, основанную на его типе.

Три типа структуры файлов в ОС:

Текстовый файл. Это набор символов, организованных в строки.
Объектный файл. Это последовательность байтов, организованных в блоки.
Исходный файл. Это набор функций и процессов.

Атрибуты файла

Файл имеет имя и данные. Кроме того, он также хранит метаинформацию, такую как дата и время создания файла, текущий размер, дата последнего изменения и т. д. Вся эта информация называется атрибутами файловой системы.

Вот некоторые важные атрибуты файлов, используемые в ОС:

Имя: это единственная информация, хранящаяся в удобочитаемой форме.
Идентификатор. Каждый файл идентифицируется уникальным номером тега в файловой системе, известным как идентификатор.
Местоположение: указывает на местоположение файла на устройстве.
Тип: этот атрибут требуется для систем, поддерживающих различные типы файлов.
Размер. Атрибут, используемый для отображения текущего размера файла.
Защита. Этот атрибут назначает и контролирует права доступа на чтение, запись и выполнение файла.
Время, дата и безопасность. Используется для защиты, безопасности, а также для мониторинга.

Тип файла

Это относится к способности операционной системы различать различные типы файлов, такие как текстовые файлы, двоичные файлы и исходные файлы. Однако операционные системы, такие как MS_DOS и UNIX, имеют следующие типы файлов:

Специальный файл персонажа

Это аппаратный файл, который считывает или записывает данные посимвольно, такие как мышь, принтер и т. д.

Обычные файлы

В файлах этих типов хранится информация о пользователе.
Это может быть текст, исполняемые программы и базы данных.
Он позволяет пользователю выполнять такие операции, как добавление, удаление и изменение.

Файлы каталога

Каталог содержит файлы и другую информацию об этих файлах. По сути, это папка для хранения и организации нескольких файлов.

Специальные файлы

Эти файлы также называются файлами устройств. Он представляет физические устройства, такие как принтеры, диски, сети, флэш-накопители и т. д.

Функции файла

Создайте файл, найдите место на диске и сделайте запись в каталоге.
Запись в файл, требуется позиционирование в файле.
Чтение из файла подразумевает позиционирование в файле.
Удалить запись в каталоге, освободить место на диске.
Переместить: переместить позицию чтения/записи.

Часто используемые термины в файловых системах

Поле:

Этот элемент хранит одно значение, которое может быть статическим или переменной длины.

БАЗА ДАННЫХ:

Сбор связанных данных называется базой данных. Отношения между элементами данных являются явными.

ФАЙЛЫ:

Файлы – это набор похожих записей, которые рассматриваются как единое целое.

ЗАПИСЬ:

Тип записи — это сложный тип данных, который позволяет программисту создавать новый тип данных с желаемой структурой столбцов. Он группирует один или несколько столбцов для формирования нового типа данных. Эти столбцы будут иметь собственные имена и типы данных.

Методы доступа к файлам

Доступ к файлам — это процесс, определяющий способ доступа к файлам и их чтения в память. Как правило, один метод доступа всегда поддерживается операционными системами. Хотя есть некоторые операционные системы, которые также поддерживают несколько методов доступа.

Последовательный доступ
Прямой произвольный доступ
Последовательный доступ к индексу

Последовательный доступ

В этом типе метода доступа к файлам доступ к записям осуществляется в определенной заранее определенной последовательности. В методе последовательного доступа информация, хранящаяся в файле, также обрабатывается одна за другой. Большинство компиляторов обращаются к файлам, используя этот метод доступа.

Произвольный доступ

Метод произвольного доступа также называется прямым произвольным доступом. Этот метод позволяет получить доступ к записи напрямую. Каждая запись имеет собственный адрес, по которому можно напрямую обращаться для чтения и записи.

Последовательный доступ

Этот метод доступа основан на простом последовательном доступе. В этом методе доступа для каждого файла строится индекс с прямым указателем на разные блоки памяти. В этом методе индекс просматривается последовательно, и его указатель может обращаться к файлу напрямую. Можно использовать несколько уровней индексации, чтобы повысить эффективность доступа. Это также сокращает время, необходимое для доступа к одной записи.

Распределение пространства

В операционной системе файлы всегда занимают дисковое пространство.

Связанное размещение
Индексированное размещение
Непрерывное размещение

Непрерывное размещение

Каждый файл использует непрерывное адресное пространство в памяти.
Здесь ОС назначает адрес диска в линейном порядке.
При непрерывном методе размещения самой большой проблемой является внешняя фрагментация.

Связанное размещение

Каждый файл содержит список ссылок.
Каталог содержит ссылку или указатель в первом блоке файла.
При использовании этого метода внешняя фрагментация отсутствует.
Этот метод размещения файлов используется для файлов с последовательным доступом.
Этот метод не идеален для файла с прямым доступом.

Индексированное размещение

Каталог содержит адреса индексных блоков определенных файлов.
Создается индексный блок, содержащий все указатели на определенные файлы.
Все файлы должны иметь отдельные индексные блоки для хранения адресов дискового пространства.

Файловые каталоги

Один каталог может содержать или не содержать несколько файлов. Он также может иметь подкаталоги внутри основного каталога. Информация о файлах хранится в каталогах. В ОС Windows это называется папками.

сообщить об этом объявлении

Для большинства пользователей файловая система является наиболее очевидным аспектом любой операционной системы. Это предоставляет пользователям способ хранения и доступа к данным, а также к программам операционной системы, где все пользователи компьютерной системы могут их использовать.

набор файлов, в которых хранятся связанные данные, и
структура каталогов, которая упорядочивает и предоставляет информацию обо всех файлах в системе.

В этой главе вы узнаете о различных свойствах файлов, концепциях файлов и их хранении, а также об операциях с файлами.

Атрибуты файла

Файлу дается имя для удобства пользователей, и на него ссылаются по его имени. Имя обычно представляет собой строку символов, например filename.cpp, вместе с расширением, обозначающим формат файла. Некоторые системы (например, Linux) различают прописные и строчные буквы в именах, тогда как другие системы этого не делают. Когда файлу дается имя, он становится независимым от процесса, пользователя и системы, которая его создала. Предположим, один пользователь может создать файл filename.cpp, а другой пользователь может редактировать этот файл, определяя его имя. Владелец файла может записать файл на компакт-диск (CD), отправить его по электронной почте или скопировать по сети, и он по-прежнему может называться имя_файла.cpp в целевой системе.

Основные компоненты файла

Имя. Имя — это символическое имя файла и единственная информация, хранящаяся в удобочитаемой форме.
Идентификатор: этот уникальный тег представляет собой число, которое идентифицирует файл в файловой системе; он находится в неудобочитаемой форме файла.
Тип: эта информация необходима для систем, которые поддерживают разные типы файлов или их форматы.
Местоположение. Эта информация представляет собой указатель на устройство, указывающее на расположение файла на устройстве, где он хранится.
Размер: Текущий размер файла (в байтах, словах и т. д.), который, возможно, является максимально допустимым, включается в этот атрибут.
Защита: информация об управлении доступом определяет, кто может выполнять чтение, запись, выполнение и т. д.
Дата, время и идентификация пользователя: эта информация может сохраняться для создания файла, его последней модификации и последнего использования. Эти данные могут быть полезны в сфере защиты, безопасности и мониторинга его использования.

Операции с файлами

Создание файла. Для создания файла необходимо выполнить два шага. Во-первых, для файла должно быть найдено место в файловой системе. Мы обсуждаем, как выделить место для файла. Во-вторых, в каталоге должна быть сделана запись для нового файла.
Запись файла. Чтобы записать файл, вы делаете системный вызов, указывающий как имя файла, так и информацию, которая будет записана в файл.
Чтение файла. Чтобы прочитать файл, вы используете системный вызов, который указывает имя файла и место в памяти, где должен быть размещен следующий блок файла.
Перемещение внутри файла: затем в каталоге выполняется поиск подходящей записи, и указатель «текущая позиция в файле» перемещается на заданное значение. Перемещение внутри файла не требует каких-либо фактических операций ввода-вывода. Эта файловая операция также называется «поиск файла».
Удаление файла. Для удаления файла необходимо выполнить поиск в каталоге для определенного файла. Удаление этого файла или каталога освобождает все файловое пространство, чтобы другие файлы могли повторно использовать это пространство.
Усечение файла: пользователь может захотеть стереть содержимое файла, но оставить его атрибуты прежними. Вместо того, чтобы удалять файл, а затем создавать его заново, эта утилита позволяет оставить без изменений все атрибуты, кроме длины файла, и позволяет пользователю добавлять или редактировать содержимое файла.

сообщить об этом объявлении

Файлы: поскольку мы знаем, что компьютеры используются для хранения информации в течение постоянного времени или файлы используются для хранения данных пользователей в течение длительного периода времени. И файлы могут содержать любой тип информации, что означает, что они могут хранить текст, любые изображения или изображения или любые данные в любом формате. Так что должен быть какой-то механизм, который используется для хранения информации, доступа к информации, а также выполнения некоторых операций с файлами.

Есть много файлов, которые имеют свой тип Owen и собственные имена. Когда мы сохраняем файл в системе, мы должны указать имя и тип файла. Имя файла может быть любым допустимым именем, а тип означает, что приложение с файлом связано.

Чтобы мы могли сказать, что каждый файл также имеет определенный тип, это означает, что каждый файл принадлежит к особому типу прикладного программного обеспечения. Когда мы предоставляем имя файлу, мы также указываем расширение файла, потому что система будет извлекать содержимое файла в это прикладное программное обеспечение. Например, если есть файл, содержащий несколько картин, он будет открыт в программе Paint.
1) Обычные файлы или простой файл: Обычный файл может принадлежать любому типу приложения, например, блокноту, краске, программе C, песням и т. д. Таким образом, все файлы, созданные пользователем, являются обычными файлами. Обычные Файлы используются для Хранения информации о Пользовательских Программах. С помощью обычных файлов мы можем хранить информацию, которая содержит текст, базу данных, любое изображение или любой другой тип информации.
2) Файлы каталогов: файлы, которые хранятся в определенном каталоге или папке. Тогда это файлы каталогов. Потому что они принадлежат каталогу и хранятся в каталоге или папке. Например, имя папки «Песни», которая содержит много песен, чтобы все файлы песен назывались файлами каталогов.
3) Специальные файлы: Специальные файлы не создаются пользователем. Или файлы, которые необходимы для запуска системы. Файлы, созданные системой. Означает, что все файлы операционной системы или окна относятся к специальным файлам. Существует много типов специальных файлов, системных файлов или файлов Windows, входных и выходных файлов. Все системные файлы хранятся в системе с помощью. расширение sys.
4) Файлы FIFO: файлы First in First Out используются системой для выполнения процессов в определенном порядке. Означает сказать, что файлы, которые приходят первыми, будут выполняться первыми, и система поддерживает порядок или порядок последовательности. Когда пользователь запрашивает услугу из системы, то запросы пользователей упорядочиваются в некоторые файлы, и все запросы системы будут выполняться системой с использованием определенного порядка последовательности, в котором они вводятся, или мы можем сказать, что все файлы или запросы, полученные от пользователей, будут выполняться с использованием некоторого порядка, который также называется порядком «первым поступил — первым обслужен» или порядком FIFO.

Типы файловых операций

Файлы созданы не только для чтения содержимого, мы также можем выполнять некоторые другие операции с файлами, которые поясняются ниже:

1) Операция чтения: предназначена для чтения информации, хранящейся в файлах.
2) Операция записи: для вставки нового содержимого в файл.
3) Переименуйте или измените имя файла.
4) Скопируйте файл из одного места в другое.
5) Сортировка или упорядочивание содержимого файла.
6) Переместить или вырезать файл из одного места в другое.
7) Удалить файл
8) Выполнить средство запуска средства отображения файла.

Мы также можем связать файл с любым другим файлом. Они также называются символическими ссылками. В символических ссылках все файлы связаны с использованием некоторого текста или псевдонима.

Когда пользователь щелкает специальный текст или псевдоним, открывается связанный файл. Таким образом, мы можем сказать, что файлы связаны друг с другом с помощью некоторых имен и с помощью некоторых местоположений.

Они также называются символическими ссылками, и всегда помните, что когда мы удаляем ссылку из системы, это не повлияет на фактический файл. Это означает, что исходный файл будет сохранен в местах.

Читайте также: