1. файлова система
2. управління файлами
3. типи файлів
4. файлова структура
5. Типи імен файлів
6. атрибути файлів
7. Права доступу до файлу

Доброго времени суток шановний користувач, в цій статті мова піде про таку тему, як файли. А саме ми розглянемо: Управління файлами, типи файлів, файлова структура, атрибути файлу.

файлова система

Однією з основних завдань ОС є надання зручностей користувачеві при роботі з даними, що зберігаються на дисках. Для цього ОС підміняє фізичну структуру даних, що зберігаються деякої зручною для користувача логічною моделлю, яка реалізується у вигляді дерева каталогів, виведеного на екран такими утилітами, як Norton Commander, Far Manager або Windows Explorer. Базовим елементом цієї моделі є файл, який так само, як і файлова система в цілому, може характеризуватися як логічної, так і фізичною структурою.

управління файлами

Файл - іменована область зовнішньої пам'яті, призначена для зчитування і запису даних.

Файли зберігаються в пам'яті, що не залежить від енергоживлення. Винятком є ​​електронний диск, коли в ОП створюється структура, що імітує файлову систему.

Файлова система (ФС) - це компонент ОС, що забезпечує організацію створення, зберігання та доступу до іменованих наборів даних - файлів.

Файлова система включає: Файлова система включає:

• Сукупність усіх фалів на диску.
• Набори структур даних, використовуваних для управління файлами (каталоги файлів, дескриптори файлів, таблиці розподілу вільного і зайнятого простору на диску).
• Комплекс системних програмних засобів, що реалізують різні операції над файлами: створення, знищення, читання, запис, іменування, пошук.

Завдання, які вирішуються ФС, залежать від способу організації обчислювального процесу в цілому. Найпростіший тип - це ФС в одного користувача і однопрограмних ОС. Основні функції в такий ФС націлені на вирішення наступних завдань:

• Іменування файлів.
• Програмний інтерфейс для додатків.
• Відображення логічної моделі ФС на фізичну організацію сховища даних.
• Стійкість ФС до збоїв харчування, помилок апаратних і програмних засобів.

Завдання ФС ускладнюються в одного користувача багатозадачних ОС, які призначені для роботи одного користувача, але дають можливість запускати одночасно кілька процесів. До перелічених вище завдань додається нове завдання - спільний доступ до файлу з декількох процесів.

Файл в цьому випадку є ресурсом, а значить ФС повинна вирішувати весь комплекс проблем, пов'язаних з такими ресурсами. Зокрема: повинні бути передбачені засоби блокування файлу і його частин, узгодження копій, запобігання гонок, виняток тупиків. У багатокористувацьких системах з'являється ще одна задача: Захист файлів одного користувача від несанкціонованого доступу іншого користувача.

Ще більш складними стають функції ФС, яка працює в складі мережевої ОС їй необхідно організувати захист файлів одного користувача від несанкціонованого доступу іншого користувача.

Основне призначення файлової системи і відповідної їй системи управління файлами - організація зручного управління файлами, організованими як файли: замість низькорівневого доступу до даних із зазначенням конкретних фізичних адрес потрібної нам записи, використовується логічний доступ з вказівкою імені файлу і запису в ньому.

Терміни «файлова система» і «система управління файлами» необхідно розрізняти: файлова система визначає, перш за все, принципи доступу до даних, організованих як файли. А термін «система управління файлами» слід вживати по відношенню до конкретної реалізації файлової системи, тобто це комплекс програмних модулів, що забезпечують роботу з файлами в конкретній ОС.

приклад

Файлова система FAT (file allocation table) має безліч реалізацій як система управління файлами

• Система, розроблена для перших ПК називалася просто FAT (зараз її називають просто FAT-12). Її розробляли для роботи з дискетами, і деякий час вона використовувалася для роботи з жорсткими дисками.
• Потім її вдосконалили для роботи з жорсткими дисками більшого обсягу, і ця нова реалізація отримала назву FAT-16. ця назва використовується і по відношенню до СУФ самої MS-DOS.
• Реалізація СУФ для OS / 2 називається super-FAT (основна відмінність - можливість підтримувати для кожного файлу розширені атрибути).
• Є версія СУФ і для Windows 9x / NT і т.д. (FAT-32).

типи файлів

Звичайні файли: містять інформацію довільного характеру, яку заносить в них користувач або яка утворюється в результаті роботи системних і призначених для користувача програм. Зміст звичайного файлу визначається додатком, яке з ним працює.

Звичайні файли можуть бути двох типів:

1. Програмні (виконувані) - являють собою програми, написані на командному мовою ОС, і виконують деякі системні функції (мають розширення .exe, .com, .bat).
2. Файли даних - всі інші типи файлів: текстові та графічні документи, електронні таблиці, бази даних та ін.

Каталоги - це, з одного боку, група файлів, об'єднаних користувачем виходячи з деяких міркувань (наприклад, файли, що містять програми ігор, або файли, складові один програмний пакет), а з іншого боку - це особливий тип файлів, які містять системну довідкову інформацію про набір файлів, згрупованих користувачами з якого-небудь неформальному ознакою (тип файлу, розташування його на диску, права доступу, дата створення і модифікація).

Спеціальні файли - це фіктивні файли, асоційовані з пристроями введення / виводу, які використовуються для уніфікації механізму доступу до файлів і зовнішніх пристроїв. Спеціальні файли дозволяють користувачеві здійснювати операції введення / виводу за допомогою звичайних команд записи з файлів або читання з файлів. Ці команди обробляються спочатку програмами ФС, а потім на деякому етапі виконання запиту перетворюються ОС в команди управління відповідним пристроєм (PRN, LPT1 - для порту принтера (символьні імена, для ОС - це файли), CON - для клавіатури).

Приклад. Copy con text1 (робота з клавіатурою).

файлова структура

Файлова структура - вся сукупність файлів на диску і взаємозв'язків між ними (порядок зберігання файлів на диску).

Види файлових структур:

• проста, або однорівнева: каталог являє собою лінійну послідовність файлів.
• ієрархічна або багаторівнева: каталог сам може входити до складу іншого каталогу і містити в собі безліч файлів і підкаталогів. Ієрархічна структура може бути двох видів: «Дерево» і «Мережа». Каталоги утворюють «Дерево», якщо файлу дозволено входити тільки в один каталог (ОС MS-DOS, Windows) і «Мережа» - якщо файл може входити відразу в декілька каталогів (UNIX).
• Файлова структура може бути представлена ​​у вигляді графа, що описує ієрархію каталогів і файлів:

Типи імен файлів

Файли ідентифікуються іменами. Його користувачі дати йому файлів символьні імена, при цьому враховуються обмеження ОС як на використовувані символи, так і на довжину імені. У ранніх файлових системах ці межі були досить вузькими. Так у популярній файлової системи FAT довжина імен обмежується певною схемою 8.3 (8 символів - власне ім'я, 3 символу - розширення імені), а в ОС UNIX System V ім'я не може містити більше 14 символів.

Однак користувачеві набагато зручніше працювати з довгими іменами, оскільки вони дозволяють дати файлу дійсно мнемонічне назва, по якому навіть через досить великий проміжок часу можна буде згадати, що містить цей файл. Тому сучасні файлові системи, як правило, підтримують довгі символьні імена файлів.

Наприклад, Windows NT в своїй файлової системи NTFS встановлює, що ім'я файлу може містити до 255 символів, не рахуючи завершального нульового символу.

При переході до довгих іменах виникає проблема сумісності з раніше створеними додатками, що використовують короткі імена. Щоб додаток могли звертатися до файлів відповідно до прийнятих раніше угодами, файлова система повинна вміти надавати еквівалентні короткі імена (псевдоніми) файлів, які мають довгі імена. Таким чином, одним із важливих завдань стає проблема генерації відповідних коротких імен.

Символьні імена можуть бути трьох типів: прості, складові і відносні:

1. Просте ім'я ідентифікує файл в межах одного каталогу, присвоюється файлам з урахуванням номенклатури символу і довжини імені.
2. Повне ім'я являє собою ланцюжок простих символьних імен всіх каталогів, через які проходить шлях від кореня до даного файлу, імені диска, імені файлу. Таким чином, повне ім'я є складовим, в якому прості імена відокремлені один від одного прийнятим в ОС роздільником.
3. Файл може бути ідентифікований також відносним ім'ям. Відносне ім'я файлу визначається через поняття «поточний каталог». У кожен момент часу один з каталогів є поточним, причому цей каталог вибирається самим користувачем за командою ОС. Файлова система фіксує ім'я поточного каталогу, щоб потім використовувати його як додаток до відносних імен для утворення повного імені файлу.

У деревовидної файлової структурі між файлом і його повним ім'ям є взаємно однозначна відповідність - «один файл - одне повне ім'я». У мережевої файлової структурі файл може входити в кілька каталогів, а значить може мати кілька повних імен; тут справедливо відповідність - «один файл - багато повних імен».

Для файлу 2.doc визначити всі три типи імені, за умови, що поточним каталогом є каталог 2008_год.

• Просте ім'я: 2.doc
• Повне ім'я: C: \ 2008_год \ Документи \ 2.doc
• Відносне ім'я: Документи \ 2.doc

атрибути файлів

Важливою характеристикою файлу є атрибути. Атрибути - це інформація, яка описувала властивості файлів. Приклади можливих атрибутів файлів:

• Ознака «тільки для читання» (Read-Only);
• Ознака «прихований файл» (Hidden);
• Ознака «системний файл» (System);
• Ознака «архівний файл» (Archive);
• Тип файлу (звичайний файл, каталог, спеціальний файл);
• Власник файлу;
• Творець файлу;
• Пароль для доступу до файлу;
• Інформація про дозволені операціях доступу до файлу;
• Час створення, останнього доступу і останньої зміни;
• Поточний розмір файлу;
• Максимальний розмір файлу;
• Ознака «тимчасовий (видалити після завершення процесу)»;
• Ознака блокування.

У файлових системах різного типу для характеристики файлів можуть використовуватися різні набори атрибутів (наприклад, в одного користувача ОС в наборі атрибутів будуть відсутні характеристики, що мають відношення до користувача і захисту (творець файлу, пароль для доступу до файлу і т.д.).

Користувач може отримувати доступ до атрибутів, використовуючи кошти, надані для цих цілей файлової системою. Зазвичай дозволяється читати значення будь-яких атрибутів, а змінювати - тільки деякі, наприклад можна змінити права доступу до файлу, але не можна змінити дату створення або поточний розмір файлу.

Права доступу до файлу

Визначити права доступу до файлу - значить визначити для кожного користувача набір операцій, які він може застосувати до даного файлу. У різних файлових системах може бути визначений свій список диференційовних операцій доступу. Цей список може включати наступні операції:

• створення файлу.
• знищення файлу.
• запис в файл.
• відкриття файлу.
• закриття файлу.
• читання з файлу.
• доповнення файлу.
• пошук у файлі.
• отримання атрибутів файлу.
• встановлення нових значень атрибутів.
• перейменування.
• виконання файлу.
• читання каталогу та ін.

У найзагальнішому випадку права доступу можуть бути описані матрицею прав доступу, в якій стовпці відповідають всім файлам системи, рядки - всім користувачам, а на перетині рядків і стовпців вказуються дозволені операції:

У деяких системах користувачі можуть бути розділені на окремі категорії. Для всіх користувачів однієї категорії визначаються єдині права доступу, наприклад в системі UNIX всі користувачі поділяються на три категорії: власника файлу, членів його групи і всіх інших.