Организация хранения файлов

Современные файловые системы ЭВМ предназначены для обслуживания многих тысяч файлов. Поэтому роль механизмов учета в составе файловой системы чрезвычайно важна. В настоящее время общепринятым приемом реализации механизма учета файлов является сведение всей учетной информации о расположении файлов в одну таблицу, называемую каталогом.

Каталог(Catalog) – справочник файлов и каталогов с ссылками на их расположение.

Справочник(Directory) – таблица идентификаторов и ссылок к соответствующим элементам данных.

Каталог может также содержать другую информацию, например, типы устройств, на которых хранятся файлы, пароли, коэффициенты блокирования и т.п.

Доступ к файлам организован в файловых системах только через каталоги. Каталоги обычно располагают на тех же носителях (томах, разделах дисков и т.п.), где расположены файлы (локальная стратегия ведения каталогов).

Структура и содержание каталогов определяется структурой и содержанием учитываемых в них файлов, а также стремление достигнуть должной гибкости в способах доступа к файлам, обеспечить допустимое время доступа.

Современные файловые системы работают с каталогами, имеющими древовидную структуру. При этом различают так называемый главный (корневой) каталог и подчиненные (вложенные) каталоги.

Корневой каталог размещается так, что его местоположение всегда заранее известно файловой системе. Корневой каталог содержит идентификаторы и адреса размещения файлов и каталогов, хранящихся на данном томе внешней памяти. Используя данные, находящиеся в корневом каталоге, файловая система осуществляет доступ к файлу или к вложенному каталогу (если необходимый файл не поименован в корневом каталоге).

Наиболее развитой файловой системой в настоящее время обладает ОС Unix, в которой поддерживается иерархия каталогов, логически связанная в древовидную структуру. Каждый пользователь может работать в составе этой структуры со своей системой каталогов (со своим поддеревом), а также осуществлять переход к другим каталогам. Полное имя файла в данной структуре задает траекторию перехода между каталогами в данной логической структуре каталогов. Каждый каталог рассматривается как файл, имеет собственное имя, доступен непосредственно пользователям для чтения. Запись в каталоги осуществляется по требованию пользователя с помощью специальных системных процедур. Продвижение по каталогу при поиске некоторого каталога или файла возможно как вниз, по дереву от текущего узла, так и вверх, в направлении к корню. Система обеспечивает гибкий и одновременно защищенный доступ к файлам.

Каждый файл, размещенный в рамках некоторого каталога, должен отличаться от другого файла этого же каталога. Поэтому каждому файлу дается имя, выражаемое строкой символов. Кроме того, файловые системы наряду с именем поддерживают расширение имени файла, которое записывается справа от имени и отделяется от него символом-разделителем (как правило, символ «.» – точка). Полное имя файла, содержащее имя и расширение, записывается в качестве идентификатора в каталог файлов.

Наряду с именем и расширением имени файлы могут отличаться друг от друга и другими характеристиками – наборами атрибутов, специфицирующих его тип, защиту, способ буферизации и т.п. Состав набора атрибутов файлов и способ их кодирования не совпадают в различных операционных системах.

Для эффективного управления файлами требуется также несколько блоков структурированных данных, главным из которых является блок управления файлом (БУФ), называемый также дескриптором файла.

Дескриптор файла содержит различные данные, необходимые для выполнения операций с файлом, например, атрибуты файла, дату и время создания файла, размер файла, размер записи и т.п. Дескриптор файла может храниться как вместе с файлом, так и в каталоге файлов.