Раздел 8. Управление файлами и доступом к объектам ос
8.1. Общая характеристика системы управления файлами
8.1.1. Понятия и определения
Система управления файлами (файловая система) – это программное обеспечение, которое отвечает за создание, уничтожение, организацию, чтение, запись, модификацию и перемещение файловой информации, за управление доступом к файлам и за управление ресурсами, которые используются файлами.
Система управления файлами – это часть системы управления всей памятью, исходно ответственная за управления файлами на дисковых носителях. Она ответственна за обеспечение средств персонального хранения данных, а также за разделение данных между пользователями.
Система управления файлами – это часть ОС, которая обеспечивает сохранение файлов и реализует функции доступа.
Файл – это поименованный набор данных. Он обычно хранится на устройствах вторичной памяти, таких как диски, ленты. Файл является объектом: он обладает именем и снабжен функциями доступа.
С точки зрения файловой системы файлами можно манипулировать как целыми объектами посредством следующих операций:
Открыть;
Закрыть;
Создать;
Уничтожить;
Скопировать;
Переименовать.
Но также можно и манипулировать отдельными элементами каждого файла посредством операций:
Прочитать;
Записать;
Обновить;
Вставить;
Удалить.
Общая иерархия данных в системе выглядит следующим образом:
Отдельные биты;
Порции байта (полубайты);
Байты (символы, числа);
Поля из групп байтов (строки, числа);
Записи (группы полей), ключ – управляющее поле, уникально идентифицирующее запись;
Файл – группа записей;
База данных – группа связанных файлов.
Основная функция системы управления файлами
Пользователи организуют информацию в файлах в соответствии с логической организацией. В машине файлы хранятся в соответствии с физической организацией.
Система управления файлами преобразует представление логической организации в физическую организацию и наоборот.
8.1.2. Иерархическая модель файловой системы
Система управления файлами реализует соответствие между логической и физической организациями файлов. Это две разные организации, каждая из которых определяется собственными структурами данных.
Система управления файлами строится по иерархической схеме из двух уровней – всякое действие, определяемое на логическом уровне, интерпретируется некоторой совокупностью действий на физическом уровне.
Установление соответствия между логической и физической организациями происходит в два этапа:
Перевод имен, входящих в функции доступа, в логические адреса;
Перевод логических адресов в физические адреса
8.2. Логическая организация файлов
8.2.1. Общие принципы логической организации файлов
Логическая организация файлов имеет дело с тем, каким образом записи файла рассматриваются приложением, а физическая - каким образом хранятся на дисковой памяти. В рамках приложения обычно рассматривается виртуальная файловая память, в рамках доступа – физическая файловая память.
Цель концепции виртуальной файловой памяти – предоставление единообразных принципов рассмотрения механизмов для размещения информации.
Будем рассматривать файл как упорядоченную последовательность элементов, имеющую символическое имя, где элемент – это наименьшая адресуемая единица информации.
Элемент файла F, имеющий порядковый номер е, адресуется парой [F,e].
Обратим внимание на аналогию с сегментной виртуальной памятью.
Виртуальный файл, являющийся результатом логической организации, состоит из набора логических записей R0, R1,…, где запись есть непрерывный блок информации, передаваемый во время операции чтения/записи.
Логическая запись – это набор данных, рассматриваемый как единица с пользовательской точки зрения.