Лекции: Чичев А.А. Операционные системы. Файловые системы

Операционные системы. Ч. 2. Файловые системы : учебное
пособие / А. А. Чичев, Е. Г. Чекал. — Ульяновск : УлГУ, 2021. —
185 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ .......................................................................................................... 6
Лекция 1. БЛОКОВЫЕ УСТРОЙСТВА .......................................................... 11
1.1. Общие сведения об устройствах........................................................... 11
1.1.1. Виды устройств ............................................................................. 11
1.1.2. Символьные и блоковые устройства ........................................... 11
1.1.3. Блоковые устройства..................................................................... 14
1.2. Особенности винчестеров ..................................................................... 15
1.2.1. История вопроса ............................................................................ 15
1.2.2. Устройство винчестера (современного) ...................................... 17
1.2.3. Хранение информации.................................................................. 24
1.2.4. Адресация информации ................................................................ 29
1.2.5. Служебная информация................................................................ 31
1.2.6. Интерфейсы и порядок подключения ......................................... 32
1.2.7. Особенности эксплуатации .......................................................... 38
1.3. Особенности флэшек и SSD .................................................................. 40
1.4. Особенности CD/DVDROM .................................................................. 45
Вопросы на «засыпку».................................................................................. 48
Лекция 2. ФОРМАТЫ РАЗБИЕНИЯ ............................................................... 49
2.1. Как видит ОС блоковые устройства ..................................................... 49
2.2. Что же видит ОС в винчестере ............................................................. 51
2.3. Примеры форматов разбиения дисков ................................................. 55
2.3.1. Формат PC BIOS ............................................................................ 55
2.3.2. Формат gpt ...................................................................................... 60
2.3.3. Формат bsd ..................................................................................... 67
2.4. Загрузчики ............................................................................................... 70
2.4.1. Первичные загрузчики .................................................................. 70
2.4.2. Другие (последующие) загрузчики ............................................. 72
2.5. Средства разметки дисков ..................................................................... 72
2.6. Заключительные выводы по лекции ..................................................... 73
Вопросы на «засыпку».................................................................................. 74
ЛЕКЦИЯ 3. ФОРМАТИРОВАНИЕ .................................................................... 75
3.1. Процесс форматирования ...................................................................... 75
3.2. Файл и файловая система ...................................................................... 75
3.3. Реализация файловых систем ............................................................... 76
3.4. Блок и кластер......................................................................................... 80
3.5. Типы файлов в unix ................................................................................ 82
3.6. Ссылки на файлы ................................................................................... 84
3.6.1. Мягкая ссылка на файл ................................................................. 84
3.6.2. Жёсткая ссылка на файл ............................................................... 84
3.7. Взаимосвязь файлов в файловой системе ............................................ 87
3.8. Восстановление файловой системы ..................................................... 88
Вопросы на «засыпку».................................................................................. 90
Лекция 4. ФАЙЛОВАЯ СИСТЕМА UFS ........................................................ 91
4.1. UFS — краткое описание: минимум, что надо знать .......................... 91
4.2. UFS — более подробное описание ....................................................... 98
4.2.1. Немного истории ........................................................................... 98
4.2.2. Структура UFS ............................................................................... 99
4.2.3. Алгоритмы создания и удаления файлов .................................. 108
4.2.4. Восстановление удалённого файла ........................................... 111
4.3. Файловая система UFS2 — изменения относительно UFS1 ........... 113
4.3.1. Увеличение размера строки индексной таблицы до 256 байт 113
4.3.2. Формат каталогов ........................................................................ 114
4.3.3. Расширенные атрибуты (extended attributes) ............................ 116
4.3.4. Новые возможности файловой системы ................................... 118
4.3.5. Динамические inodes .................................................................. 119
4.3.6. Загрузочная область .................................................................... 120
4.3.7. Изменения и усовершенствования в soft updates ..................... 120
4.3.8. Проверка целостности большой файловой системы ............... 122
4.3.9. Производительность ................................................................... 123
4.3.10. Планы на будущее ..................................................................... 124
Вопросы на «засыпку»................................................................................ 126
Лекция 5. ФАЙЛОВАЯ СИСТЕМА EXT-2/3/4 ............................................ 127
5.1. Общие сведения .................................................................................... 127
5.2. Структура дискового раздела с файловой системой ext2 ................. 128
5.3. Каталог в файловой системе ext2 ....................................................... 131
5.4. Индексная таблица ............................................................................... 132
5.5. Алгоритмы файловой системы ext2 ................................................... 133
5.6. Файловая система ext3 ......................................................................... 135
5.7. Файловая система ext4 ......................................................................... 136
5.7.1. Функциональность ...................................................................... 136
5.7.2. Увеличение точности и диапазона временных меток.............. 137
5.7.3. Масштабируемость ..................................................................... 137
5.7.4. Производительность ................................................................... 138
5.7.5. Надежность .................................................................................. 140
5.7.6. Что дальше? ................................................................................. 141
Вопросы на «засыпку»................................................................................ 141
Лекция 6. ФАЙЛОВЫЕ СИСТЕМЫ FAT И NTFS ....................................... 143
6.1. Файловая система FAT ......................................................................... 143
6.1.1. Структура ..................................................................................... 143
6.1.2. Таблицы FAT ................................................................................ 145
6.1.3. Корневой каталог......................................................................... 146
6.1.4. Каталоги и файловые записи в каталогах ................................. 146
6.1.5. Алгоритмы файловых операций в FAT ..................................... 152
6.1.6. ExFAT............................................................................................ 154
6.2. Файловая система ntfs .......................................................................... 155
6.2.1. Структура файловой системы ntfs. ............................................ 155
6.2.2. MFT............................................................................................... 157
6.2.3. Каталоги ....................................................................................... 161
6.2.4. Некоторые возможности ntfs ...................................................... 163
6.2.5. Некоторые недостатки ntfs ......................................................... 164
Вопросы на «засыпку»................................................................................ 166
Лекция 7. ДРУГИЕ ФАЙЛОВЫЕ СИСТЕМЫ ............................................. 167
7.1. Файловая система CD-дисков (iso9660) ............................................. 167
7.2. Файловая система CP/M ...................................................................... 173
7.3. Файловая система смарт-карт ............................................................. 174
7.4. Специальные файловые системы ....................................................... 179
Вопросы на «засыпку»................................................................................ 180
ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫЕ ЗАМЕЧАНИЯ........................................................... 181
ИСПОЛЬЗОВАННАЯ И РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА ................. 183