Файловые системы
Файл – поименованная совокупность данных Файловая система – часть ОС, отвечающая за работу с файлами. ФУНКЦИИ:
1.Создание, удаление, модификация файлов
2.Разделение файлов друг от друга, поддержание целостности
3.Совместная работа нескольких процессов с файлами
4.Изменение структуры файла
5.Восстановление после стирания
6.Обеспечение разных методов доступа и режима секретности
7.Обращение к файлу по символическому имени
8.Дружественный интерфейс
Физическая запись или блок – единица информации, которую можно считать с носителя или записать на него
Организация файлов
Последовательная – записи в файле располагаются в физическом порядке. Магнитные ленты, перфоленты, перфокарты. Возможно и на дисках
ндексно-последовательная – записи в файле располагаются в логическом орядке в соответствии со значением ключей, содержащихся в каждой записи. меется специальный файл – индексный, где расположены адреса записей, порядоченные по значению ключа. Диски.
Прямая – доступ к записям осуществляется прямо по их адресам. ЗУ прямого доступа.
Библиотечная – файл представляется суммой последовательных подфайлов.
Распределение памяти
вязное – каждому файлу выделяется непрерывная область памяти. остоинства: высокая скорость доступа, простая директория.
едостатки: файл можно записать на диск только при наличии подходящей о размеру непрерывной области. Необходимо использовать трудоемкую перацию «сжатие» (sque, а не defrag)
есвязное – носитель разбивается на области (сектора). Файл представляется оследовательностью секторов, может быть и не связанных.
остоинства: не требует операции сжатия.
едостатки: сложная директория, необходимость в операции defrag.
* |
Data |
* |
* Указатели на предыдущий и последующий секторы
Долго собирать информацию о файле!
Поблочное распределение
Диск разбивается на блоки. Блок объединяет несколько последовательных секторов. Файл состоит из блоков (в общем случае несмежных).
|
|
|
|
|
Цепочка блоков. |
|
|
|
|||
|
Directory |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
1 |
|
K |
5 |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Name |
First block |
|
5 |
|
1 |
|
Eof |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
AAA |
|
K |
|
Data |
|
Data |
|
Data |
|
Data |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
AAA= K+1+5 |
|
|
Previous |
||
|
||
|
|
|
остоинства: не требует операции сжатия. |
Data |
|
едостатки: долго, но можно ускорить |
|
|
|
|
|
|
Next |
|
|
|
Поблочное распределение
Цепочка индексов.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Directory |
1 |
3 |
|
|
5 |
|
K |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Name |
Index block |
|
5 |
|
|
|
|
32 |
|
|
||
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
103 |
|
|
AAA |
1 |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
25 |
|
|
|
|
71 |
|
|
||||
|
|
|
|
|
100 |
|
|
|
|
Eof |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
88 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Next 5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
AAA= 5+3+25+100+88+32+103+71
остоинства: быстрее цепочки блоков.
едостатки: фиксированное число файлов, сложность вставки блоков.
Поблочное распределение
Таблица поблочного распределения – FAT
(File Allocation Table)
Directory
Name Fisrts block
AAA 13
AAA= 13+72+9+98+81
1 |
2 3 …. |
8 |
9 |
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
98 |
|
|
|
|
|
1 |
|
72 |
|
|
|
|
|
|
|
… |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
|
9 |
|
|
|
|
|
|
|
8Eof 
9 |
81 |
|
остоинства: быстрее цепочки блоков.
едостатки: фиксированное число файлов, сложность вставки блоков.
Попробуйте сами проделать операции chkdsk и defgag
Файловые системы
1. блоки информации
имя файла |
длина файла |
атрибуты файла |
данные |
имя файла |
длина файла |
атрибуты файла |
данные |
2. одноуровневые каталоги без фрагментов
заголовок |
|
начало |
конец |
атрибуты |
свободен |
|
начало |
… |
данные |
||
|
файла файла |
файла файла |
файла |
файла |
|
||||||
ФС |
|
|
|
|
|
имя |
|
|
|
|
|
|
имя |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
каталог |
|
|
|
|
|||
свободное
пространство
данные
3. многоуровневые каталоги с фрагментацией
заголовок |
|
файла |
узел1 |
файла |
узел2 |
файла |
узел3 |
… атрибуты |
ссылка1 ссылка2 ссылка3 |
фрагмент данных |
фрагмент данных |
фрагмент данных |
|
имя |
|
имя |
|
имя |
|
файла |
|
|
|
|
|
ФС |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
каталог |
|
|
|
|
|
|
|
||
ext2fs, ext3fs
Структура раздела ext2fs
Загрузочная запись
Группа блоков 1 Группа блоков 2 Группа блоков 3
Структура группы блоков
|
блок |
Описание |
Битовая |
Битовая карта |
Таблица |
Область |
|
|
|
группы |
карта блоков |
индексных |
индексных |
|
|||
|
Супер |
|
||||||
|
блоков |
|
дескрипторов |
дескрипторов |
данных блока |
|
||
|
Group descriptors |
Block bitmap |
Inode bitmap |
Inode table |
|
|
||
Недостатки ext2fs: |
|
|
Достоинства ext2fs: |
|
|
|||
• Низкая отказоустойчивость |
|
• большая скорость чтения данных |
||||||
• Низкая скорость поиска при большом |
• Встроенные механизмы кэширования |
|||||||
количестве файлов и высокой |
|
|
|
|
|
|||
вложенности |
|
|
|
|
|
|
||
Надстройка ext3fs
+ Добавление функций журналирования с возможностью журналирования данных - Снижение скорости дисковых операций
xfs
Структура раздела xfs
Группа |
|
Группа |
|
… |
|
Группа |
|
|
Группа |
|
|||
размещения 1 |
|
размещения 2 |
|
размещения 7 |
|
размещения 8 |
|
||||||
allocation group 1 |
|
allocation group 2 |
|
|
allocation group 7 |
|
allocation group 8 |
|
|||||
Структура группы размещения |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
Информация о |
Информация о |
|
Блоки выделенные |
|
|
|
||||||
Суперблок |
свободных |
выделенных и |
|
для расширения |
|
Данные |
|||||||
|
|
блоках |
свободных инф.узлах |
Би-деревьев |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Недостатки xfs: |
|
|
|
Достоинства xfs: |
|
|
|
||||||
• низкая скорость удаления файлов |
|
• Высокая скорость создания файлов |
|||||||||||
• снижение производительности на большом |
• Высокая скорость поиска |
||||||||||||
числе маленьких файлов |
• Максимальный размер файла – до 9 тысяч |
|
|
|
петабайт |
|
• Высокая устойчивость к сбоям |
Главной особенностью xfs является использование для хранения данных структур B+Tree (Би-Деревьев), что позволяет увеличить скорость поиска свободного места для записи файла или быстро найти файл. Наличие журнала делает эту систему устойчивой к сбоям. А функция отложенной записи на диск позволяет оптимизировать размещение данных и сократить количество обращений к диску.
Схема nfs
NFS
Возможности NFSv4:
• Прозрачная работа с сетевыми каталогами как с каталогами локальной машины
• Возможность работы с Windows ресурсами
•Использования для передачи данных протокола TCP
Существует расширение WebNFS протокола NFS, которое позволяет корректно работать во всемирной сети
FAT 12 16 32
Структура раздела FAT 12 16 |
|
|
|
|
Раздел 2 |
|
|||||||||
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||
MBR |
|
Boot - |
FAT |
FAT |
Корневой |
Область данных |
MBR |
Boot - |
FAT |
||||||
|
|
|
|
сектор |
копия 1 |
копия 2 |
каталог |
|
|
|
|
cектор |
копия 1 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Заголовок раздела FAT 32 отличается дублированием загрузочного сектора
Корневой каталог FAT
|
|
Имя файла |
… |
Номер первого кластера |
|
|
|
|
|
|
распределенного файла |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
COMMAND.COM |
… |
12 |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
CONFIG.SYS |
… |
11 |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
… |
… |
… |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
… |
|
… |
17 |
… |
|
13 |
… |
FFFF |
00 |
00 |
00 |
00 |
00 |
00 |
|
… |
|
18 |
… |
FFFF |
00 |
00 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Кластер: |
11 |
|
12 |
|
|
13 |
14 |
15 |
16 |
|
17 |
|
|
18 |
19 |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|