Презентация 4
TRANSCRIPT
![Page 1: Презентация 4](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022030308/58ee6d261a28abee168b4717/html5/thumbnails/1.jpg)
ПОНЯТИЕ И ОРГАНИЗАЦИЯ ФСОПЕРАЦИИ НАД ФАЙЛАМИ И ДИРЕКТОРИЯМИ
ЗАЩИТА ФАЙЛОВРЕАЛИЗАЦИЯ ФС
НАДЕЖНОСТЬ ФСПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ ФС
СОВРЕМЕННЫЕ АРХИТЕКТУРЫ ФСОСОБЕННОСТИ НАИБОЛЕЕ ПОПУЛЯРНЫХ ФС
Раздел 4. Организацияфайловой системы
в операционных системах
![Page 2: Презентация 4](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022030308/58ee6d261a28abee168b4717/html5/thumbnails/2.jpg)
Понятие файловой системы
Файловая система (File System) – это часть операционной системы, назначение которой состоит в том, чтобы организовать эффективную работу с данными, хранящимися во внешней памяти, и обеспечить пользователю удобный интерфейс при работе с такими данными.
Главная задача файловой системы – скрыть особенности ввода-вывода и дать программисту простую абстрактную модель файлов, независимых от устройств. Для чтения, создания, удаления, записи, открытия и закрытия файлов также имеется обширная категория системных вызовов (создание, удаление, открытие, закрытие, чтение и т.д.).
![Page 3: Презентация 4](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022030308/58ee6d261a28abee168b4717/html5/thumbnails/3.jpg)
Функции файловой системы
Идентификация файловРаспределение внешней памяти между
файламиОбеспечение надежности и
отказоустойчивостиОбеспечение защиты от
несанкционированного доступаОбеспечение совместного доступа к
файламОбеспечение высокой производительности
![Page 4: Презентация 4](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022030308/58ee6d261a28abee168b4717/html5/thumbnails/4.jpg)
Типы файловой системы
![Page 5: Презентация 4](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022030308/58ee6d261a28abee168b4717/html5/thumbnails/5.jpg)
Логическая структура многоуровневой файловой системы
Древовидная структура
Сетевая структура
![Page 6: Презентация 4](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022030308/58ee6d261a28abee168b4717/html5/thumbnails/6.jpg)
Физическая организацияфайловой системы
![Page 7: Презентация 4](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022030308/58ee6d261a28abee168b4717/html5/thumbnails/7.jpg)
Классификация файловых систем
Дисковые файловые системы Файловые системы для флеш-дисков / твердотельных
носителей Запись-ориентированные файловые системы Файловые системы для сетевых хранилищ
Распределенные файловые системы Распределенные параллельные файловые системы с
защитой от сбоев Файловые системы «точка-точка»
Файловые системы специального назначения Псевдо- и виртуальные файловые системы Шифрованные файловые системы Файловые системы с защитой от сбоев
![Page 8: Презентация 4](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022030308/58ee6d261a28abee168b4717/html5/thumbnails/8.jpg)
Немного истории…
Слово file впервые примененок компьютерному хранилищув 1950 году.
Реклама памяти на запоминающихЭЛТ фирмы RCA в журнале«Popular Science» гласила:
…результаты бесчисленных вычислений можно держать «в картотеке» (on file) и получать снова. Эта «картотека» теперь существует в запоминающей трубке, разработанной в лабораториях RCA. Она электрически сохраняет цифры, отправленные в вычислительную машину, и держит их в хранилище, заодно запоминая новые — ускоряя интеллектуальные решения в лабиринтах математики.
![Page 9: Презентация 4](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022030308/58ee6d261a28abee168b4717/html5/thumbnails/9.jpg)
Понятие файла
Файл – это именованная часть пространства на носителе информации.
ОС предоставляет приложениям набор функций и структур для работы с файлами. Возможности операционной системы накладывают дополнительные ограничения на ограничения файловой системы.
С точки зрения API файл — объект, по отношению к которому могут быть применены функции этого API. На уровне API уже не существенно, существует ли файл как объект файловой системы или является, например, устройством ввода-вывода.
![Page 10: Презентация 4](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022030308/58ee6d261a28abee168b4717/html5/thumbnails/10.jpg)
Общие сведения о файлах
Типы файлов: регулярные (обычные) файлы; директории (справочники, каталоги); специальные файлы.
Имена файлов: простое имя; полное (абсолютное, составное) имя; относительное имя.
Атрибуты файлов: основная информация; адресная информация; информация об управлении доступом; информация об использовании.
![Page 11: Презентация 4](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022030308/58ee6d261a28abee168b4717/html5/thumbnails/11.jpg)
Структуризация файлов
Последовательный файлФайл прямого доступаПоследовательность записей
фиксированной длиныПоследовательность записей переменной
длины
![Page 12: Презентация 4](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022030308/58ee6d261a28abee168b4717/html5/thumbnails/12.jpg)
Операции над файлами
СозданиеУдалениеОткрытиеЗакрытиеПозиционированиеПереименованиеЧтение из файлаЗапись в файл
![Page 13: Презентация 4](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022030308/58ee6d261a28abee168b4717/html5/thumbnails/13.jpg)
Операции над директориями (каталогами)
СозданиеУдалениеОткрытиеЗакрытиеПоискПолучение списка файловПереименованиеСоздание файлаУдаление файла
![Page 14: Презентация 4](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022030308/58ee6d261a28abee168b4717/html5/thumbnails/14.jpg)
Защита файлов
от физического разрушения (reliability)от несанкционированного доступа (protection)
Выполнение любой операции над файлом должно быть разрешено только в случае наличия у пользователя соответствующих привилегий.
Обычно контролируются операции:чтения;записи;выполнения.
![Page 15: Презентация 4](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022030308/58ee6d261a28abee168b4717/html5/thumbnails/15.jpg)
Современные архитектуры файловых систем
• Современные ОС предоставляют пользователю возможность работать сразу с несколькими файловыми системами.
• Файловая система в традиционном понимании становится частью более общей многоуровневой структуры:
![Page 16: Презентация 4](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022030308/58ee6d261a28abee168b4717/html5/thumbnails/16.jpg)
Надежность файловой системы
Целостность файловой системы: Порядок выполнения операций Журнализация Проверка целостности с помощью утилит
Управление «плохими» блоками
![Page 17: Презентация 4](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022030308/58ee6d261a28abee168b4717/html5/thumbnails/17.jpg)
Производительность файловой системы
КЭШирование
Оптимальное размещение информации на диске
![Page 18: Презентация 4](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022030308/58ee6d261a28abee168b4717/html5/thumbnails/18.jpg)
Файловая система NTFS
Логической записью является кластер.
NTFS поддерживает различные размеры кластеров – от 512 байт до 64 Кбайт. Размер кластера всегда равен целому числу секторов.
Диск NTFS условно делится на две части:1) 12% диска отводится под MFT -зону (MFT-Master File Table);2) Остальные 88% диска – пространство для размещения файлов.
![Page 19: Презентация 4](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022030308/58ee6d261a28abee168b4717/html5/thumbnails/19.jpg)
Запись каких-либо данных в MFT-зону невозможна.
Это делается для того, чтобы главный служебный файл (MFT) не фрагментировался при своем расширении.
Механизм использования MFT-зоны таков:Когда файлы уже нельзя записать в обычное
пространство, MFT-зона сокращается, тем самым освобождается место для записи файлов.
После освобождения участка обычной области MFT-зона может снова расширяться.
MFT-зона
![Page 20: Презентация 4](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022030308/58ee6d261a28abee168b4717/html5/thumbnails/20.jpg)
Структура MFT
Каждый элемент файловой подсистемы NTFS представляет собой файл – даже служебная информация.
Главный файл NTFS называется MFT – главная таблица файлов. Она размещается в MFT-зоне и представляет собой централизованный каталог всех остальных файлов диска.
Файл MFT поделен на записи фиксированного объема, каждая запись соответствует какому-либо файлу.
![Page 21: Презентация 4](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022030308/58ee6d261a28abee168b4717/html5/thumbnails/21.jpg)
21
Первые 16 элементов MFT носят служебный характер и недоступны ОС. Эти элементы называются мета-файлами.
Самый первый из метафайлов называется MFT. Эти первые 16 элементов MFT – единственная часть
диска, имеющая фиксированное положение. Остальная часть MFT может располагаться, как и любой
другой файл, в произвольных частях диска. Восстановить ее положение можно с помощью него самого, используя за основу первый элемент MFT.
![Page 22: Презентация 4](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022030308/58ee6d261a28abee168b4717/html5/thumbnails/22.jpg)
Загрузочный сектор тома NTFS располагается в начале тома, аего копия – в середине тома.
![Page 23: Презентация 4](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022030308/58ee6d261a28abee168b4717/html5/thumbnails/23.jpg)
![Page 24: Презентация 4](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022030308/58ee6d261a28abee168b4717/html5/thumbnails/24.jpg)
24
Способы хранения атрибутов файла
РЕЗИДЕНТНОЕ ХРАНЕНИЕ
(т.е. в исходной записи таблицы MFT)
НЕРЕЗИДЕНТНОЕ ХРАНЕНИЕ
(т.е. вне в исходной записи таблицы MFT)
![Page 25: Презентация 4](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022030308/58ee6d261a28abee168b4717/html5/thumbnails/25.jpg)
Имена файлов в NTFS
NTFS поддерживает имена длиной до 255 символов. Имена файлов NTFS используют набор символов
UNICODE с 16-битовыми символами. NTFS автоматически генерирует поддерживаемое MS-
DOS имя для каждого файла. В результате файлы NTFS могут использоваться и ОС
MS-DOS и ОС OS /2. Поскольку NTFS использует набор символов UNICODE
для имен файлов, существует возможность использования некоторых запрещенных в MS-DOS символов.
Для генерации короткого имени файла в стиле MS-DOS NTFS удаляет все запрещенные символы, и усекает имя файла до 6 символов, добавляя знак ~ и номер.
![Page 26: Презентация 4](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022030308/58ee6d261a28abee168b4717/html5/thumbnails/26.jpg)
26
Размещение файлов
1. Случай небольших файлов.Если файл имеет небольшой размер, то он размещается целиком внутри одной записи MFT.
![Page 27: Презентация 4](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022030308/58ee6d261a28abee168b4717/html5/thumbnails/27.jpg)
2. Случай больших файлов
![Page 28: Презентация 4](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022030308/58ee6d261a28abee168b4717/html5/thumbnails/28.jpg)
3. Случай очень больших файлов
![Page 29: Презентация 4](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022030308/58ee6d261a28abee168b4717/html5/thumbnails/29.jpg)
4. Случай сверхбольших файлов
![Page 30: Презентация 4](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022030308/58ee6d261a28abee168b4717/html5/thumbnails/30.jpg)
Каталоги NTFS
Каждый каталог NTFS представляет собой один вход в таблицу MFT, который содержит список файлов специальной формы, называемый индексом.
Индексы позволяют сортировать файлы для ускорения поиска по определенному атрибуту.
NTFS позволяет использовать для сортировки любой атрибут, если он хранится в резидентной форме.
![Page 31: Презентация 4](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022030308/58ee6d261a28abee168b4717/html5/thumbnails/31.jpg)
![Page 32: Презентация 4](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022030308/58ee6d261a28abee168b4717/html5/thumbnails/32.jpg)
Журналирование в NTFS
Журналирование – средство, позволяющее существенно сократить число ошибок и сбоев системы.
Каждая операция ввода-вывода, которая изменяет файл на томе NTFS рассматривается файловой системой как транзакция.
При модификации файла специальная компонента файловой системы- сервис регистрации файлов (Log File Service)- фиксирует всю информацию, необходимую для повторения (redo) или отката (undo) транзакции в специальном файле с именем $LogFile. Если транзакция не завершается нормально, то NTFS пытается закончить транзакцию (повторить) или производит ее откат.