Лекция: Логическая и физическая организация файловой системы.

Одной из основных задач операционной системы является предоставление удобств пользователю при работе с данными, хранящимися на дисках. Для этого ОС под­меняет физическую структуру хранящихся данных некоторой удобной для поль­зователя логической моделью. Базовым элементом этой модели является файл, который так же, как и файловая система в целом, может характеризовать­ся как логической, так и физической структурой.

Файл– это именованная область внешней памяти, в которую можно записывать и из которой можно считывать данные. Файлы хранятся в памяти, не зависящей от энергопитания, обычно – на магнитных дисках. Исключением является электронный диск, когда в оперативной памяти создается структура, имитирующая файловую систему.

Основными целями использования файла являются:

 Долговременное и надежное хранение информации. Долговременность достига­ется за счет использования запоминающих устройств, не зависящих от пита­ния, а высокая надежность определяется средствами защиты доступа к файлам и общей организацией программного кода ОС, при которой сбои аппаратуры чаще всего не разрушают информацию, хранящуюся в файлах.

 Совместное использование информации. Файлы обеспечивают естественный и легкий способ разделения информации между приложениями и пользователями за счет наличия понятного человеку символьного имени и постоянства хранимой информации и расположения файла. Файл может быть создан од­ним пользователем, а затем использоваться совсем другим пользователем, при этом создатель файла или администратор могут определить права доступа к нему других пользователей. Эти цели реализуются в ОС файловой системой.

Файловая система(ФС) – это часть операционной системы, включающая:

 совокупность всех файлов на диске;

 наборы структур данных, используемых для управления файлами, такие, на­пример, как каталоги файлов, дескрипторы файлов, таблицы распределения свободного и занятого пространства на диске;

 комплекс системных программных средств, реализующих различные опера­ции над файлами, такие, как создание, уничтожение, чтение, запись, именова­ние и поиск файлов.

Файло­вая система распределяет дисковую память, поддерживает именование файлов, отображает имена файлов в соответствующие адреса во внешней памяти, обес­печивает доступ к данным, поддерживает разделение, защиту и восстановление файлов.Таким образом, файловая система играет роль промежуточного слоя, экранирую­щего все сложности физической организации долговременного хранилища данных, и создающего для программ более простую логическую модель этого хранилища.

Задачи, решаемые ФС, зависят от способа организации вычислительного про­цесса в целом. Самый простой тип – это ФС в однопользовательских и однопро­граммных ОС, к числу которых относится, например, MS-DOS. Основные функ­ции в такой ФС нацелены на решение следующих задач:

 именование файлов;

 программный интерфейс для приложений;

 отображение логической модели файловой системы на физическую организа­цию хранилища данных;

 устойчивость файловой системы к сбоям питания, ошибкам аппаратных и про­граммных средств.