Лекция 8 Файловые системы

Жёсткий диск, НЖМД Сектор – минимальная адресуемая область данных. Сейчас 512 байт. С 2010 – 4096 байт. Адресация CHS. При этом способе сектор адресуется по его физическому положению на диске 3 координатами номером цилиндра, номером головки и номером сектора. В современных[когда?] дисках со встроенными контроллерами эти координаты уже не соответствуют физическому положению сектора на диске и являются «логическими координатами» LBA. При этом способе сектор задается единственным числом своим абсолютным номером на диске. Стандарты ATA-1 требуют однозначного соответствия между режимами CHS и LBA:LBA = [ (Cylinder * no of heads + heads) * sectors/track ] + (Sector-1)

Раздел Часть долговременной памяти жёсткого диска, выделенная для удобства работы, и состоящая из смежных блоков. Выделение на одном жёстком диске нескольких разделов даёт следующие преимущества: на одном физическом жёстком диске можно хранить информацию в разных файловых системах, или в одинаковых файловых системах, но с разным размером кластера (например, выгодно хранить файлы большого размера например, видео отдельно от маленьких, и задавать больший размер кластера для хранилища больших файлов); можно отделить информацию пользователя от файлов операционной системы; на одном жёстком диске можно установить несколько операционных систем; манипуляции с одной файловой системой не сказываются на других файловых системах.

Логический диск или том Часть долговременной памяти компьютера, рассматриваемая как единое целое для удобства работы. Термин «логический диск» используется в противоположность «физическому диску», под которым рассматривается память одного конкретного дискового носителя.

Кластер В некоторых типах файловых систем логическая единица хранения данных в таблице размещения файлов, объединяющая группу секторов. Например, на дисках с размером секторов в 512 байт, 512-байтный кластер содержит один сектор, тогда как 4-килобайтный кластер содержит восемь секторов. Как правило, это наименьшее место на диске, которое может быть выделено для хранения файла.

Определение регламент, определяющий способ организации, хранения и именования данных на носителях информации. Она определяет формат физического хранения информации, которую принято группировать в виде файлов. Конкретная файловая система определяет размер имени файла, максимальный возможный размер файла, набор атрибутов файла. Некоторые файловые системы предоставляют сервисные возможности, например, разграничение доступа или шифрование файлов.

Определение Файловая система связывает носитель информации с одной стороны и API для доступа к файлам с другой.

Иерархия Иерархическая структура многоуровневая форма организации объектов со строгой соотнесенностью объектов нижнего уровня определенному объекту верхнего уровня. «У подчиненного может быть только один руководитель» Структура папок Серийный номер тома: 0006EE14 0C8F:CD15 G:. Лекция 1.pptx Лекция 2.doc Лекция 2.pptx Лекция 3.pptx Операционные системы.pptx Прерывание.doc Лекция 4.pptx 1.txt Вопросы1.doc Лекция 5.pptx Лекция 6.pptx Лекция 7.pptx Лекция 8.pptx 2003 Лекция 1.doc Лекция 1.pps Лекция 1.ppsx Лекция 1.ppt Лекция 2.pps Лекция 2.ppsx Лекция 2.ppt Лекция 3.pps Лекция 3.ppsx Лекция 3.ppt Операционные системы.pps Операционные системы.ppsx Операционные системы.ppt Лекция 4.ppt Лекция 4.pps Лекция 4.ppsx Лекция 5.ppt Лекция 5.ppsx Лекция 5.pps Лекция 6.ppsx Лекция 6.pps Лекция 6.ppt Лекция 7.ppt Лекция 7.ppsx Лекция 7.pps Лабораторные Лабораторная работа 1.doc /usr /bin /arch /ls /raw /lib /libhistory.so.5.2 /libgpm.so.1 /home /lost+found /host.sh /guest /Pictures /example.png /Video /matrix.avi /news /lost_ship.mpeg

Классификация Для носителей с произвольным доступом (например, жёсткий диск): FAT32, HPFS, ext4 и др. Поскольку доступ к дискам в разы медленнее, чем доступ к оперативной памяти, для прироста производительности во многих файловых системах применяется асинхронная запись изменений на диск. Для этого применяется либо журналирование, например в ext3, ReiserFS, JFS, NTFS, XFS, либо механизм soft updates и др. Журналирование широко распространено в Linux, применяется в NTFS. Для носителей с последовательным доступом (например, магнитные ленты): QIC и др. Для оптических носителей CD и DVD: ISO9660, ISO9690, HFS, UDF и др. Виртуальные файловые системы: AEFS и др. Сетевые файловые системы: NFS, CIFS, SSHFS, GFS и др. Для флэш-памяти: YAFFS, ExtremeFFS. Немного выпадают из общей классификации специализированные файловые системы: ZFS (собственно файловой системой является только часть ZFS), VMFS (т.н. кластерная файловая система, которая предназначена для хранения других файловых систем) и др.

Классификация Флэш диски / файловые системы непрерывного состояния (FAT, exFAT) Запись-ориентированные файловые системы Файловые системы для сетевых хранилищ (SAN, NFS). Могут быть симметричными, когда метаданные распределены между узлами, или асимметричными - с централизованными хранилищами метаданных. Распределенные файловые системы (SMB, CIFS Common Internet File System) Распределенные параллельные файловые системы с защитой от сбоев Распределенные файловые систем, являющиеся параллельными и с защитой от сбоев, разделяют и реплицируют данные на многие сервера для высокой производительности и обеспечения целостности данных. Даже когда сервер дает сбой, данные не теряются. Данные файловые системы используются в высокоскоростных вычислениях и кластерах высокой доступности. (GFS, General Parallel File System) Файловые системы точка-точка Файловые системы специального назначения (archfs, cdfs, wikifs) Шифрованные файловые системы (eCryptfs, EFS) Файловые системы с защитой от сбоев (Redundant Array of Independent Filesystems - Избыточный Массив Независимых Файловых систем)

Задачи именование файлов; программный интерфейс работы с файлами для приложений; отображения логической модели файловой системы на физическую организацию хранилища данных; устойчивость файловой системы к сбоям питания, ошибкам аппаратных и программных средств; содержание параметров файла, необходимых для правильного его взаимодействия с другими объектами системы (ядро, приложения и пр.) защита файлов одного пользователя от несанкционированного доступа другого пользователя, а также обеспечение совместной работы с файлами, к примеру при открытии файла одним из пользователей, для других этот же файл временно будет доступен в режиме «только чтение».

Журналируемая файловая система Осуществляется ведение журнала, хранящего список изменений и в той или иной степени помогающего сохранить целостность файловой системы при сбоях. Хранит список изменений, которые она будет проводить с файловой системой, перед фактической записью изменений. Эти записи хранятся в отдельной части файловой системы, называемой журналом (journal) или логом (log). Как только изменения файловой системы внесены в журнал, журналируемая файловая система применяет эти изменения к файлам или метаданным, а затем удаляет эти записи из журнала. Записи журнала организованы в наборы связанных изменений файловой системы. При перезагрузке компьютера программа монтирования может гарантировать целостность журналируемой файловой системы простой проверкой лог-файла на наличие ожидаемых, но не произведённых изменений и последующей записью их в файловую систему. Т.о. при наличии журнала в большинстве случаев системе не нужно проводить проверку целостности файловой системы. Соответственно, шансы потери данных в связи с проблемами в файловой системе значительно снижаются.

Монтирование Монтирование файловой системы процесс, подготавливающий раздел диска к использованию операционной системой. Операция монтирования состоит из нескольких этапов: Определение типа монтируемой системы Проверка целостности монтируемой системы Cчитывание системных структур данных и инициализация соответствующего модуля файлового менеджера (драйвера файловой системы) Установка флага, что система смонтирована. При корректном размонтировании этот флаг сбрасывается, если при загрузке система определяет, что он не сброшен, значит работа завершена некорректно и возможно ФС нуждается в починке. Включение новой файловой системы в общее пространство имен.

Фрагментация Эффект, возникающий в процессе активной работы с файлами (создание, удаление, перемещение, изменение размеров) и выражающийся в отсутствии на жёстком диске достаточного количества последовательных свободных блоков. На фрагментированном диске свободные блоки разбросаны по всей поверхности диска, и при дальнейшей работе с диском, это приводит к фрагментации данных.