Методы физической организации файловой системы

Обновлено: 21.11.2024

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.

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.

Тип файла

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

Последовательный доступ
Прямой/случайный доступ
Индексированный последовательный доступ

Последовательный доступ

Прямой/случайный доступ

Организация файлов с произвольным доступом обеспечивает прямой доступ к записям.

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

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.

<р>1. Физические файлы :
Физические файлы содержат фактические данные, хранящиеся в системе iSeries, и описание того, как данные должны быть представлены программе или получены из нее. Они содержат только один формат записи и один или несколько элементов.Записи в файлах базы данных могут быть описаны с использованием либо описания на уровне поля, либо описания на уровне записи.

Описание на уровне поля описывает поля в записи для системы. Файлы базы данных, созданные с описаниями на уровне полей, называются файлами с внешним описанием. Описание на уровне записи описывает только длину записи, а не ее содержимое. Файлы базы данных, созданные с описаниями на уровне записей, называются файлами, описанными программой. Это означает, что ваша программа ILE C/C++ должна описывать поля в записи.

Программа ILE C/C++ может использовать либо внешне описанные, либо программно-описываемые файлы. Если он использует файл с внешним описанием, компилятор ILE C/C++ может извлечь информацию из файла с внешним описанием и автоматически включить информацию о полях в вашу программу. В вашей программе нет необходимости определять информацию о полях. Для получения дополнительной информации см. «Использование файлов с внешним описанием в ваших программах». Физический файл может иметь ключевой путь доступа к последовательности. Это означает, что данные представляются программе ILE C/C++ в последовательности, основанной на одном или нескольких ключевых полях файла.

<р>2. Логические файлы:
Логические файлы не содержат данных. Они содержат описание записей, которые находятся в одном или нескольких физических файлах. Логический файл — это вид или представление одного или нескольких физических файлов. Логические файлы, содержащие более одного формата, называются мультиформатными логическими файлами.

Если ваша программа обрабатывает логический файл, который содержит более одного формата записи, вы можете использовать функцию _Rformat(), чтобы задать нужный формат. Некоторые операции нельзя выполнять над логическими файлами. Если вы открываете логический файл для потоковой обработки файлов с режимами открытия W, W+, WB или WB+, файл открывается, но не очищается. Если вы открываете логический файл для обработки файла записи с режимами открытия WR или WR+, файл открывается, но не очищается. Записи в файлах базы данных iSeries могут быть описаны либо на уровне поля, либо на уровне записи.

Описание записи на уровне полей включает описание всех полей и их расположение в этой записи. Поскольку описание полей и их расположение хранится в файле базы данных, а не в вашей программе ILE C/C++, файлы базы данных, созданные с описанием на уровне поля, называются файлами с внешним описанием.

Физический файл.
Набор байтов, хранящихся на диске или ленте.
Логический файл.
«Канал» (например, телефонная линия), который скрывает от программы сведения о расположении и физическом формате файла.

Когда программа хочет использовать определенный файл, «данные», операционная система должна найти физический файл с именем «данные» и создать логическое имя, назначив ему логический файл. Этот логический файл имеет логическое имя, которое используется внутри программы.

Логическая структура файла не зависит от его физической реализации.
Логическая файловая структура «игнорируется».

Выделение физического хранилища — записи могут храниться в отдельных местах файлов. Методы доступа к данным и методы кодирования данных.

Читайте также: