Функции файловой системы ОС и иерархия данных

Напомним, что под файлом обычно понимают набор данных, организованных в виде совокупности записей одинаковой структуры. Для управления этими дан­ными создаются соответствующие системы управления файлами. Возможность иметь дело с логическим уровнем структуры данных и операций, выполняемых над ними в процессе их обработки, предоставляет файловая система. Таким об­разом, файловая система – это набор спецификаций и соответствующее им про­граммное обеспечение, которые отвечают за создание, уничтожение, организацию, чтение, запись, модификацию и перемещение файловой информации, а также за управление доступом к файлам и за управление ресурсами, которые используют­ся файлами. Именно файловая система определяет способ организации данных на диске или на каком-нибудь ином носителе данных. В качестве примера можно привести файловую систему FAT, реализация для которой имеется в абсолют­ном большинстве ОС, работающих в современных ПК1.

Как правило, все современные ОС имеют соответствующие системы управления файлами. В дальнейшем постараемся различать файловую систему и систе­му управления файлами.

Система управления файлами является основной подсистемой в абсолютном большинстве современных операционных систем, хотя в принципе можно обходиться и без неё. Во-первых, через систему управления файлами связываются по данным все системные обрабатывающие программы. Во-вторых, с помощью этой системы решаются проблемы централизованного распределения дискового пространства и управления данными. В-третьих, благодаря использованию той или иной системы управления файлами пользователям предоставляются следующие возможности:

¨ создание, удаление, переименование (и другие операции) именованных набо­ров данных (именованных файлов) из своих программ или посредством специальных управляющих программ, реализующих функции интерфейса пользо­вателя с его данными и активно использующих систему управления файлами;

¨ работа с не дисковыми периферийными устройствами как с файлами;

¨ обмен данными между файлами, между устройствами, между файлом и устройством (и наоборот);

¨ работа с файлами с помощью обращений к программным модулям системы управления файлами (часть API ориентирована именно на работу с файлами);

¨ защита файлов от несанкционированного доступа.

В некоторых ОС может быть несколько систем управления файлами, что обеспе­чивает им возможность работать с несколькими файловыми системами. Очевид­но, что системы управления файлами, будучи компонентом ОС, не являются не­зависимыми от этой ОС, поскольку они активно используют соответствующие вызовы API (application program interface, прикладной программный интерфейс). С другой стороны, системы управления файлами сами дополняют API новыми вызовами. Можно сказать, что основное назначение файловой системы и соответствующей ей системы управления файлами – организация удобного доступа к данным, организованным как файлы, то есть вместо низкоуровневого доступа к данным с указанием конкретных физических адресов нужной нам записи ис­пользуется логический доступ с указанием имени файла и записи в нём.

Другими словами, термин «файловая система» определяет, прежде всего, прин­ципы доступа к данным, организованным в файлы. Этот же термин часто исполь­зуют и по отношению к конкретным файлам, расположенным на том или ином носителе данных. А термин «система управления файлами» следует употреблять по отношению к конкретной реализации файловой системы, то есть это – ком­плекс программных модулей, обеспечивающих работу с файлами в конкретной операционной системе.

Следует ещё раз заметить, что любая система управления файлами не существу­ет сама по себе – она разработана для работы в конкретной ОС. В качестве при­мера можно сказать, что всем известная файловая система FAT (file allocation table) имеет множество реализации как система управления файлами. Так, сис­тема, получившая это название и разработанная для первых персональных ком­пьютеров, называлась просто FAT (сейчас её называют FAT-12). Её разрабаты­вали для работы с дискетами, и некоторое время она использовалась при работе с жесткими дисками. Потом её усовершенствовали для работы с жесткими диска­ми большего объёма, и эта новая реализация получила название FAT-16. Это на­звание файловой системы мы используем и по отношению к системе управления файлами самой MS-DOS. Реализацию же системы управления файлами для OS/2, которая использует основные принципы системы FAT, называют super-FAT; ос­новное отличие – возможность поддерживать для каждого файла расширенные атрибуты. Есть версия системы управления файлами с принципами FAT и для Windows 95/98, для Windows NT и т. д. Другими словами, для работы с файла­ми, организованными в соответствии с некоторой файловой системой, для каж­дой ОС должна быть разработана соответствующая система управления файлами. Эта система управления файлами будет работать только в той ОС, для которой она и создана; но при этом она позволит работать с файлами, созданными с по­мощью системы управления файлами другой ОС, работающей по тем же основ­ным принципам файловой системы.