Атрибут

Понятие файла включает не только хранимые им данные и имя, но и информацию, описывающую свойства файла. Эта информация составляет атрибуты файла. Список атрибутов может быть различным в различных ОС. Пример возможных атрибутов приведен ниже.

Атрибут	Значение
Тип файла	Обычный, каталог, специальный и т. д.
Владелец файла	Текущий владелец
Создатель файла	Идентификатор пользователя, создавшего файл
Пароль	Пароль для получения доступа к файлу
Время	Создания, последнего доступа, последнего изменения
Текущий размер файла	Количество байт в записи
Максимальный размер	Количество байт, до которого можно увеличивать размер файла
Флаг "только чтение"	0 – чтение / запись, 1 – только чтение
Флаг "скрытый"	0 – нормальный, 1 – не показывать в перечне файлов каталога
Флаг "системный"	0 – нормальный, 1 – системный
Флаг "архивный"	0 – заархивирован, 1 – требуется архивация
Флаг ASCII / двоичный	0 – ASCII, 1 – двоичный
Флаг произвольного доступа	0 – только последовательный доступ, 1 – произвольный доступ
Флаг "временный"	0 – нормальный, 1 – удаление после окончания работы процесса
Позиция ключа	Смещение до ключа в записи
Длина ключа	Количество байт в поле ключа

Пользователь может получить доступ к атрибутам, используя средства, предоставляемые для этой цели файловой системой. Обычно разрешается читать значение любых атрибутов, а изменять – только некоторые.

Хотя каждая файловая система может иметь конкретные правила при формировании отдельных компонентов в имени каталога или файла, все файловые системы следуют одним и тем же общим соглашениям: основа имени файла и дополнительное (необязательное) расширение, отделенное точкой. Например, файловая система FAT MS-DOS поддерживает 8 символов в основе имени файла и 3 символа расширения. Ниже следуют правила, дающие возможность приложениям создавать и обрабатывать допустимые имена файлов и каталогов, независимо от того, у какой файловой системы они в использовании:

• Используйте точку (.) как разделитель основного имени файла от расширения в имени каталога или имени файла.
• Наклонная черта влево () - обратный слэш используется, чтобы отделять компоненты в путях (отделение имени файла от пути к нему, или одного каталога от другого в пути). Вы не можете использовать слэш в имени файла или имени каталога, однако он может потребоваться как часть имени тома(volume names) - например, " C:".

Обратите внимание! на то, что имена UNC (Универсального соглашения об именах) должны придерживаться нижеследующего формата: <server><share>.

• Используйте любой символ текущей кодовой страницы для имени, исключая символы в диапазоне значений от 0 до 31, или любой символ, который явно отвергается файловой системой. Имя может состоять из букв и знаков расширенного набора символов (коды 128-255). Однако, оно не может содержать следующие зарезервированные символы:

< > : " / |

• Перечисленные ниже зарезервированные имена устройств не могут быть использованы как имена файла: CON, PRN, AUX, NUL, COM1, COM2, COM3, COM4, COM5, COM6, COM7, COM8, COM9, LPT1, LPT2, LPT3, LPT4, LPT5, LPT6, LPT7, LPT8 и LPT9. А так же избегайте, чтобы эти имена сопутствовали как расширение (например, NUL.tx7).

Windows NT: CLOCK$ является также зарезервированным именем устройства.

• Не применяйте чувствительность к регистру. Учтите, что имена такие как OSCAR, Oscar и oscar будут одним и тем же именем.
• Не заканчивайте имя файла или каталога пробелом в конце текстовой строки или точкой. Хотя лежащая в основе файловая система и может поддерживать такие имена, операционная система этого не делает.

 

5. Физическая организация и адресация файла

 

Известно два фундаментальных способа организации файлов:

последовательный файл,

файл прямого доступа.

Последовательный файл. Для записей используется фиксированный формат. Все записи имеют одинаковую длину (но иногда и не одинаковую) и состоят из одинакового количества полей фиксированной длины, организованных в определенном порядке (рис. 7.9). Поскольку длина и позиция каждого поля известны, сохранению подлежат только значения полей. Атрибутами файловой структуры является имя и длина каждого поля.

Одно определенное поле (или несколько полей) называется ключевым. Оно однозначно идентифицирует запись, так как это поле различно для каждой записи. Более того, записи сохраняются в "ключевой" последовательности: в алфавитном порядке для текстового ключа и в числовом – для числового. Последовательные файлы часто используются пакетными приложениями и обычно являются оптимальным вариантом, если эти приложения выполняют обработку всех записей. Удобно и то, что такой файл можно хранить как на диске, так и на магнитном диске.

Для диалоговых приложений последовательный файл малоэффективен, поскольку для нахождения нужной записи требуется последовательный перебор записи файла. Правда, если в оперативную память загрузить весь файл, возможен более эффективный метод поиска. Дополнения к файлу или изменения в записях создают проблемы.

Обычно последовательный файл сохраняется с последовательной организацией записей внутри блока, т.е. физическая организация файла в точности соответствует логической. Новые записи размещаются в отдельном смешанном файле, называемом журнальным файлом, или файлом транзакции. Периодически в пакетном режиме выполняется слияние основного и журнального файлов в новый файл с корректной последовательностью ключей.

Альтернативной организацией может быть физическая организация в виде списка с использованием указателей. В каждом физическом блоке сохраняется одна или несколько записей, и каждый блок содержит указатель на следующий блок. Для вставки новых записей достаточно изменить указатели, и нет необходимости в том, чтобы новые записи занимали определенную физическую позицию. Это удобство достигается за счет определенных накладных расходов и дополнительной работы. Если в последовательном файле записи имеют одну и ту же длину, то можно вычислить адрес требуемой записи по ее номеру, номеру текущей записи и длине записи. Если записи имеют переменную длину, такой подход невозможен.

Файл прямого доступа. Такой файл использует возможность прямого доступа к блоку с известным адресом при хранении файлов на диске. В каждой записи в этом случае также имеется ключевое поле.

 

1. Понятие каталоговой системы

Простейшая форма системы каталогов состоит в том, что имеется один каталог, в котором содержатся все файлы. Каталог содержит информацию о файлах, включая атрибуты, местоположение, принадлежность. Пользователи обращаются к файлам по символьным именам. Однако способности человеческой памяти ограничивают количество имен объектов, к которым пользователь может обращаться по именам. Иерархическая организация пространства имен позволяет значительно расширить эти границы. Именно поэтому каталоговые системы имеют иерархическую структуру. Граф, описывающий иерархию каталогов, может быть деревом или сетью. Каталоги образуют дерево, если файлу разрешено входить только в один каталог (рис. 7.11), и сеть, если файл может входить в несколько каталогов.

Рис. Каталоговые системы

 

2. Файлы, отображаемые в память

Отображение файла в память (на память) — это такой способ работы с файлами в некоторых операционных системах, при котором всему файлу или некоторой непрерывной части этого файла ставится в соответствие определённый участок памяти (диапазон адресов оперативной памяти). При этом чтение данных из этих адресов фактически приводит к чтению данных из отображенного файла, а запись данных по этим адресам приводит к записи этих данных в файл. Примечательно то, что отображать на память часто можно не только обычные файлы, но и файлы устройств.

 

 

1.Организация хранения информации на накопителях

Жесткий диск состоит из одной или нескольких стеклянных или металлических пластин, каждая из которых покрыта с одной или двух сторон магнитным материалом. Таким образом, диск в общем случае состоит из пакета пластин (рисунок 1).

На каждой стороне каждой пластины размечены тонкие концентрические кольца - дорожки (traks), на которых хранятся данные. Количество дорожек зависит от типа диска. Нумерация дорожек начинается с 0 от внешнего края к центру диска. Когда диск вращается, элемент, называемый головкой, считывает двоичные данные с магнитной дорожки или записывает их на магнитную дорожку.

Рисунок 1 - Схема устройства жесткого диска

Головка может позиционироваться над заданной дорожкой. Головки перемещаются над поверхностью диска дискретными шагами, каждый шаг соответствует сдвигу на одну дорожку. Запись на диск осуществляется благодаря способности головки изменять магнитные свойства дорожки. Для поиска информации головка должна перемещаться по радиусу диска. Обычно все головки закреплены на едином перемещающем механизме и двигаются синхронно. Поэтому, когда головка фиксируется на заданной дорожке одной поверхности, все остальные головки останавливаются над дорожками с такими же номерами.

Совокупность дорожек одного радиуса на всех поверхностях всех пластин пакета называется цилиндром (cylinder). Каждая дорожка разбивается на фрагменты, называемые секторами (sectors), или блоками (blocks), так что все дорожки имеют равное число секторов, в которые можно максимально записать одно и то же число байт (чаще всего 512).

Сектор - наименьшая адресуемая единица обмена данными дискового устройства с оперативной памятью. Для того чтобы контроллер мог найти на диске нужный сектор, необходимо задать ему все составляющие адреса сектора: номер цилиндра, номер поверхности и номер сектора. Так как прикладной программе в общем случае нужен не сектор, а некоторое количество байт, не обязательно кратное размеру сектора, то типичный запрос включает чтение нескольких секторов, содержащих требуемую информацию, и одного или двух секторов, содержащих наряду с требуемыми данными избыточные (рисунок 2).

 

Рисунок 2 - Считывание избыточных данных при обмене с диском

 

Операционная система при работе с диском использует, как правило, собственную единицу дискового пространства, называемую кластером (cluster). При создании файла место на диске ему выделяется кластерами. Например, если файл имеет размер 2560 байт, а размер кластера в файловой системе определен в 1024 байта, то файлу будет выделено на диске 3 кластера.

Дорожки и секторы создаются в результате выполнения процедуры физического, или низкоуровневого, форматирования диска, предшествующей использованию диска. Для определения границ блоков на диск записывается идентификационная информация. Низкоуровневый формат диска не зависит от типа операционной системы, которая этот диск будет использовать.

Разметку диска под конкретный тип файловой системы выполняют процедуры высокоуровневого, или логического, форматирования. При высокоуровневом форматировании определяется размер кластера и на диск записывается информация, необходимая для работы файловой системы, в том числе информация о доступном и неиспользуемом пространстве, о границах областей, отведенных под файлы и каталоги, информация о поврежденных областях. Кроме того, на диск записывается загрузчик операционной системы.

Прежде чем форматировать диск под определенную файловую систему, он может быть разбит на разделы.

Раздел - это непрерывная часть физического диска, которую операционная система представляет пользователю как логическое устройство (используются также названия логический диск и логический раздел). Логическое устройство функционирует так, как если бы это был отдельный физический диск. Именно с логическими устройствами работает пользователь, обращаясь к ним по символьным именам, используя, например, обозначения А, В, С, SYS и т.п. Разделы могут иметь разные файловые системы (рис

Рисунок 3 - Разбиение диска на разделы

 

 

2. Физическая организация и адресация файла