Файловые системы (курсовая работа)

Московский Энергетический Институт (Технический Университет)Курсовая работапо предмету «Операционные системы» на тему:Файловые системыГруппа: А-13-03Студент: Ясенков Е.М.Москва 2007СодержаниеВведение………………………………………………………………..……….…..3Файловая система FAT………………………………………………………..…... 4Файловая система HPFS..……………………………………………………..…... 7Файловая система VFAT..………………………………………………..………...9Файловая система FAT32.………………………………….………………….…...10Файловая система NTFS..………………………………….………………….…...23Файловая система UFS..…………………………………………………………...25Заключение..…………………………………………………………………..…...27Список использованной литературы…………………………………………….292ВведениеФайловая система (ФС) является важной частью любой операционной системы, котораяотвечает за организацию хранения и доступа к информации на каких-либо носителях.Рассмотрим в качестве примера файловые системы для наиболее распространенных в нашевремя носителей информации – магнитных дисков.

Как известно, информация на жесткомдиске хранится в секторах (обычно 512 байт) и само устройство может выполнять лишькоманды считать/записать информацию в определенный сектор на диске. В отличие от этогофайловая система позволяет пользователю оперировать с более удобным для него понятием файл. Файловая система берет на себя организацию взаимодействия программ с файлами,расположенными на дисках. Для идентификации файлов используются имена.

Современныефайловые системы предоставляют пользователям возможность давать файлам достаточнодлинные мнемонические названия.Под каталогом в ФС понимается, с одной стороны, группа файлов, объединенныхпользователем исходя из некоторых соображений, с другой стороны каталог - это файл,содержащий системную информацию о группе составляющих его файлов. Файловыесистемы обычно имеют иерархическую структуру, в которой уровни создаются за счеткаталогов, содержащих информацию о файлах и каталогах более низкого уровня.Рассмотрим более подробно структуру жесткого диска.

Базовой единицей жесткого дискаявляется раздел, создаваемый во время разметки жесткого диска. Каждый раздел содержитодин том, обслуживаемый какой-либо файловой системой и имеющий таблицу оглавленияфайлов - корневой каталог. Некоторые операционные системы поддерживают созданиетомов, охватывающих несколько разделов. Жесткий диск может содержать до четырехосновных разделов. Это ограничение связано с характером организации данных на жесткихдисках IBM-совместимых компьютеров.

Многие операционные системы позволяютсоздавать, так называемый, расширенный (extended) раздел, который по аналогии сразделами может разбиваться на несколько логических дисков.В первом физическом секторе жесткого диска располагается головная запись загрузки итаблица разделов (табл. 1). Головная запись загрузки (master boot record, MBR) - первая частьданных на жестком диске. Она зарезервирована для программы начальной загрузки BIOS(ROM Bootstrap routine), которая при загрузке с жесткого диска считывает и загружает впамять первый физический сектор на активном разделе диска, называемый загрузочнымсектором (Boot Sector). Каждая запись в таблице разделов (partition table) содержитначальную позицию и размер раздела на жестком диске, а также информацию о том, первыйсектор какого раздела содержит загрузочный сектор.Размер (байт)446161616162ОписаниеЗагрузочная запись (MBR)Запись 1 разделаЗапись 2 разделаЗапись 3 разделаЗапись 4 разделаСигнатура 055AAhТабл.

1. Таблица деления дискаВ широком смысле понятие "файловая система" включает:3совокупность всех файлов на диске,наборы служебных структур данных, используемых для управления файлами, такиекак, например, каталоги файлов, дескрипторы файлов, таблицы распределениясвободного и занятого пространства на диске,комплекс системных программных средств, реализующих управление файлами, вчастности операции по созданию, уничтожению, чтению, записи, именованиюфайлов, установке атрибутов и уровней доступа, поиску и т.д.Различие между файловыми системами заключается, в основном, в способах распределенияпространства между файлами на диске и организации на диске служебных областей.Современные операционные системы стремятся обеспечить пользователя возможностьюработать одновременно с несколькими файловыми системами. В этом случае ФСрассматривается как часть подсистемы ввода-вывода.

В большинстве операционных систем(Windows 98, 2000, XP, OS/2) реализуется механизм переключения файловых систем (FileSystem Switch, FSS), позволяющий поддерживать различные типы ФС. В соответствии сэтим подходом информация о файловых системах и файлах разбивается на две части –зависимую от ФС и не зависимую. FSS обеспечивает интерфейс между ядром и файловойсистемой, транслируя запросы ядра в операции, зависящие от типа файловой системы. Приэтом ядро имеет представление только о независимой части ФС.Файловая система представляет многоуровневую структуру, на верхнем уровне которойрасполагается так называемый переключатель файловых систем (в Windows, такойпереключатель называется устанавливаемым диспетчером файловой системы - installablefilesystem manager, IFS).

Он обеспечивает интерфейс между приложением и конкретнойфайловой системой, к которой обращается приложение. Переключатель файловых системпреобразует запросы к файлам в формат, воспринимаемый следующим уровнем - уровнемдрайверов файловых систем. Для выполнения своих функций драйверы файловых системобращаются к драйверам конкретных устройств хранения информации.Клиент-серверные приложения предъявляют повышенные требования к производительностифайловых систем. Современные файловые системы должны обеспечивать эффективныйдоступ к файлам, поддержку носителей данных достаточно большого объема, защиту отнесанкционированного доступа к данным и сохранение целостности данных. Подцелостностью данных подразумевается способность ФС обеспечивать отсутствие ошибок инарушений согласованности в данных, а также восстанавливать поврежденные данные.FATФайловая система FAT (File Allocation Table) была разработана Биллом Гейтсом и МаркомМакДональдом в 1977 году и первоначально использовалась в операционной системе 86DOS.

Чтобы добиться переносимости программ из операционной системы CP/M в 86-DOS, вней были сохранены ранее принятые ограничения на имена файлов. В дальнейшем 86-DOSбыла приобретена Microsoft и стала основой для ОС MS-DOS 1.0, выпущенной в августе1981 года.

FAT была предназначена для работы с гибкими дисками размером менее 1Мбайта, и вначале не предусматривала поддержки жестких дисков. В настоящее время FATподдерживает файлы и разделы размеров до 2 Гбайт.В FAT применяются следующие соглашения по именам файлов:4oooимя должно начинаться с буквы или цифры и может содержать любой символASCII, за исключением пробела и символов "/\[]:;|=,^*?Длина имени не превышает 8 символов, за ним следует точка и необязательноерасширение длиной до 3 символов.регистр символов в именах файлов не различается и не сохраняется.Структура раздела FAT изображена на рисунке 2.

В блоке параметров BIOS содержитсянеобходимая BIOS информация о физических характеристиках жесткого диска. Файловаясистема FAT не может контролировать отдельно каждый сектор, поэтому она объединяетсмежные сектора в кластеры (clusters). Таким образом, уменьшается общее количествоединиц хранения, за которыми должна следить файловая система. Размер кластера в FATявляется степенью двойки и определяется размером тома при форматировании диска (табл.2). Кластер представляет собой минимальное пространство, которое может занимать файл.Это приводит к тому, что часть пространства диска расходуется впустую. В составоперационной системы входят различные утилиты (DoubleSpace, DriveSpace),предназначенные для уплотнения данных на диске.Загрузочный секторБлок параметров BIOS(BPB)FATFAT(копия)КорневойкаталогОбласть файловРис.

2Свое название FAT получила от одноименной таблицы размещения файлов. В таблицеразмещения файлов хранится информация о кластерах логического диска. Каждому кластерув FAT соответствует отдельная запись, которая показывает, свободен ли он, занят лиданными файла, или помечен как сбойный (испорченный). Если кластер занят под файл, то всоответствующей записи в таблице размещения файлов указывается адрес кластера,содержащего следующую часть файла. Из-за этого FAT называют файловой системой сосвязанными списками.