Для чего используется работа с файлами

Обновлено: 06.07.2024

Файл (последовательность) - это одна из наиболее фундаментальных структур данных. Программная организация компьютеров, их связь с внешними устройствами основаны на файловой структуре.

Файлы позволяют решить две проблемы:

1) возможность формирования и сохранения значений для последующего использования другими программами (например, в программах многократной обработки информационных систем, таких как платежные ведомости, различные АСУ, базы данных, необходимость длительного хранения информации очевидна);

2) взаимодействие программ с внешними устройствами ввода-вывода: дисплеем, принтером, АСП и т.п.

В Паскале эти проблемы снимаются с помощью структурированных данных файлового типа.

Файловый тип данных в программе задается следующем образом:

type <имя файлового типа> = file of <тип компонентов>

В качестве типа компонентов файла разрешается использовать любой тип данных, кроме файлового. Например :

type

intfile = file of integer;

refile = file of real;

chfile = file of char;

ran = 1 .. 10;

st = set of ran;

vector = array[ran] of real;

comp = record

re,im : integer;

end;

setfile=file of st;

vecfile = file of vector;

compfile= file ofcompt;

Описание файловой переменной задается обычным способом в разделе описаний. Например :

var f: intfile; или var f: file of integer;

Файловая переменная является буфером между Паскаль-программой и внешним устройством и должна быть логически с ним связана. Связь осуществляется оператором языка Паскаль:

Как правило, файлы для хранения данных связаны с устройством внешней памяти на магнитных носителях (дисковод) и носят название внешние файлы. Если, например, файл с именем primer , dat логически связан с дисководом А:, то все данные, помещаемые в файл, будут храниться на этом дисковом накопителе, a установка «окна» между программой и файлом будет определяться через файловую переменную f оператором

Если внешним устройством является принтер, то связь осуществляется оператором assign ( f , '1st:'). Здесь 1st - логическое имя печатающего устройства. Ниже приведены логические имена внешних устройств ввода-вывода:

con - консоль; trm - терминал; kbd - клавиатура; 1st - принтер; aux - буфер сети;

usr -драйвер пользователя.

После осуществления связи файловая переменная f отождествляется с соответствующим файлом.

Для работы с файлом его необходимо открыть, а по окончании работы — закрыть Файл открывается для чтения оператором reset ( f ), для записи - оператором rewrite ( f ).

Чтение и запись данных осуществляется известными командами read / write , только в начале списка помещается имя файловой переменной:

read (f, <список ввода>); readln ( f , <список ввода>);

write ( f , <список вывода>); writeln ( f , <список вывода>).

Закрытие файла осуществляется командой close ( f ).

Условно файл можно представить в виде ленты, у которой есть начало, а конец не фиксируется. Компоненты файла записываются на эту ленту последовательно, друг за другом:

Здесь т.м. - текущий маркер, указывающий на рабочую позицию (окно) файла; м.к. (маркер конца файла) - специальный код, автоматически формируемый вслед за последним элементом файла.

Такого рода файлы называются файлами последовательного доступа. В исходной версии Паскаля файлов прямого доступа, для которых можно непосредственно «достать» любую компоненту, не предусмотрено; однако, в Турбо-Паскале элементы прямого доступа есть (например, через функцию seek , см. ниже).

Команда re w rite ( f ) - открыть файл для записи - устанавливает файл в начальное состояние режима записи; текущий маркер устанавливается на маркер конца файла. Если в файле f до этого была информация, то она уничтожается.

В открытом для чтения командой reset ( f ) файле текущий маркер устанавливается на нулевое состояние, однако содержимое файла не утрачивается.

Команда закрытия файла close ( Q обязательна, поскольку эта команда формирует маркер конца файла, что в большинстве случаев является необходимым нaпpимep, для работы с функцией eof ( f ), см ниже).

В системе Турбо-Паскаль предусмотрены встроенные функции по работе с файлами:

filesize ( f ) - текущее количество компонент открытого файла;

filepos ( f ) -номер текущей позиции маркера;
ге nam е (f,имя) - переименование файла, связанного с f ;

erase ( f ) -уничтожение файла;

execute ( f ) - выполнение СОМ-файла;

chain ( f ) -выполнение CHN-файла;

seek ( f , N ) - устанавливает маркер на позицию N ;

eof (f) - возвращает TRUE , если найден конец файла;

ealn (f) - возвращает TRUE , если найден конец строки.

Ниже приведены несколько примеров, иллюстрирующих работу с файлами. Пример 1. Вывод данных на печатающее устройство - принтер (1st:).

Программа 23

program print ;

var

fal :text; x :real; name :string[25];

begin

assign (fal, ' 1st:'); rewrite (fal); x:2.5; name:"' Слава ';

writeln(fal,x:8:2) ;

writeln(fal,' Привет , '.name); close(fal) :

end . (Здесь файловая переменная fal связывается с принтером 1st:, и запись в файл fal практически означает вывод на печать)

Пример 2. Создание и сохранение в файле « xxx . dat » последовательности целых чисел от 10 до 20.

Программа 24

program zapis;

var

f: file of integer; i: integer;

begin

assign(f,'xxx.dat'); rewrite(f);

for i:=10 to 20 do write(f,i); close (f);

end . (После выполнения программы формируется внешний файл xxx . dat )

Пример 3. Считывание первых пяти компонент из существующего файла « xxx . dat » и вывод на дисплей квадратов этих значений.

Программа 25

program read;

var ff: file of integer; j,i : integer;

begin

assign(ff,'xxx.dat'); reset(ff) ;

for j:=l to 5 do begin read(ff.i); writeln(i*i);

end;

close(ff);

end.

Пример 4. В текстовом файле ( text ) « slov . txt » содержится русский текст. Определить сколько гласных букв в тексте .

Программа 26

program text;

var

ft : text; n : integer; ch : char; st : set of chart begin

assign (ft,'slov.txt'); reset(ft);

st := ['A'.'E',' И ',' О ',' У ,' Ы ',' Э ',' Ю ',' Я '];

st := st+['a','e',' и ',' о ',' у ',' ы ',' э ',' ю ',' я '];

n: =0;

while not eof(ft) do begin

read(ft, ch); if ch in st then n:=n+l;

end;

close(ft);

writeln; write(' кол - во гласных букв =',n);

end .

Поскольку длина текста (файла) неизвестна, то в цикле «пока» используется логическая функция eof ( f ), которая возвращает значение TRUE , если найден конец файла.

Пример 5. Шифрование и дешифрование текста.

Программа шифрования заданного текста ( sekret ) использует следующее правило шифровки: каждая буква в тексте заменяется на букву, расположенную на n позиций вправо от искомой в русском алфавите. Причем последним символом алфавита является пробел '', а далее алфавит продолжается циклически.

Значение смещения n находится во внешнем файле ' n . key ', который формируется программой key . Зашифрованный текст выводится во внешний файл с именем «шифр.eхe» , а также на дисплей.

Программа дешифровки ( retsek ) считывает шифрованный текст из файла «шифр.tхt» и выводит на экран дисплея искомый текст.

Для написания декстопных приложений под Windows, один из вариантов.

Для написания декстопных приложений под Windows, один из вариантов.

Ну а как мне может пригодиться работа с дисками и каталогами в создании десктоп приложения?

Эм. Миллион кейсов же.

Конфиги большинства программ в текстовые файлы сохраняются и оттуда же считываются.

Ведение логов / ошибок, которые сохраняются в текстовые файлы.

Любые программы которые связаны с чтением и сравнением содержимого нескольких файлов или анализа одного файла.

Написание автоматизирующих программ, которые, например, открывают файлик с кучей записей вида логин-пароль, считывают его и делают логин.

Создание кэша в процессе работы программы.

Ну а как мне может пригодиться работа с дисками и каталогами в создании десктоп приложения?

Например, ты пишешь файловый менеджер, соответственно, нужно работать с дисками и каталогами, возможно изменять их.

Эм. Миллион кейсов же.

Конфиги большинства программ в текстовые файлы сохраняются и оттуда же считываются.

Ведение логов / ошибок, которые сохраняются в текстовые файлы.

Любые программы которые связаны с чтением и сравнением содержимого нескольких файлов.

Написание автоматизирующих программ, которые, например, открывают файлик с кучей записей вида логин-пароль, считывают его и делают логин.

Создание кэша в процессе работы программы.

MemoryStream и производные классы - для работы непосредственно с потоками данных в оперативке.

Из более примитивных примеров:

файлы конфигов самого приложения, документы (xml, docx. ), IO так же отвечает за работу потоковых данных.

Ты банально не вытащишь из базы данных ничего больше коротенькой текстовой строчки без IO.

Естественно чтение всех двоичных данных, картинок, музыки и тд так же проходит только с использованием IO.

IO - Input/Output (ввод/вывод данных), так что, в принципе, через него идёт всё.

Для работы с файлами, как не странно

Загрузка файлов, чтение файлов (конфиги итд), редактирование файлов, создание электронной документации, электронные подписи итд

Для примера приведу то, что если бы этого не было, ты бы не смог загрузить аватарку на д2ру форум

Прошу прощения за вопрос, а "довольно давно изучаю" - это сколько?

Учитывая специфику языка, крайне странно, что ты вообще куда-то в другую сторону мог уйти, в обход IO.

Прошу прощения за вопрос, а "довольно давно изучаю" - это сколько?

Учитывая специфику языка, крайне странно, что ты вообще куда-то в другую сторону мог уйти, в обход IO.

Довольно медленный у тебя, видимо, темп обучения.

Дальше IO, потом thread и асинхронность.

Хз в общем с чем ты там мог год возится.

Так я же написал что пропустил IO, и за год с ним не встречался, поэтому и возник такой вопрос

А в чём ты данные хранил?

А считывал из бд с помощью чего?

С помощью sql запросов, рофл а можно по другому?

Вообще да, есть entity, но то уже другая тема.

Возвращаясь к вопросу об sql-запросах, ничего что у них под капотом I/O используется для "вытаскивания" данных из базы?)

Вообще да, есть entity, но то уже другая тема.

Ну так в Entity те же sql запросы, почему другая тема?

Возвращаясь к вопросу об sql-запросах, ничего что у них под капотом IO используется для "вытаскивания" данных из базы?)

Я догадывался что там может быть IO, но IO это же именно работа с файлами которые находятся на физ компьютере клиента, так что мне кажется что sql запросы не как не связаны с System.IO, надо будет прочитать про это

Ну так в Entity те же sql запросы, почему другая тема?

Как я уже писал в первом посте, I/O - это работа с любыми данными, не понимаю с чего ты взял про "только физические файлы".

ахахахахах, серьезно?

Это же самая важная часть программирования, ты в курсе?)

Что такое файлы? Что такое данные? Зачем программировать, если не для работы с данными, файлами и их передачей?))

Как ты картинки загружаешь? А музыку? А как качаешь игры? А как удаляешь? А как отправляешь кому-то фотки фиссуры в директ? А как ты горишь от того, что картинка не загрузилась? А как отправляешь документ преподу? Чеееее? А как ты вообще без файлов собрался на компуктере что-либо делать? Файлы это CORE в компьютерной системе, чет в голос)

Если ты не знаешь IO - можно даже не соваться в программирование дальше чем IamJavaScriptWebDeveloper,IknowReact,Vue,SCSS,easting smoothieeveryday xD

С помощью sql запросов, рофл а можно по другому?

А ничего что компьютер не магию совершает, а читает твой файлик с данными из бд и выводит тебе на экран те самые данные, которые ты записал? (input and output в чистом виде)

Или ты думал SQL это магия? Это всеголишь язык, который придумали, чтобы ты удобно обращался в так званой "программе для хранения данных"(бд), которая быстро читает и записывает данные

Файл – логически связанная совокупность данных или программ, для размещения которой во внешней памяти выделяется именованная область.

Файл служит в качестве учетной единицей информации в операционных системах. Все действия с информацией в операционных системах осуществляются над файлами: это может быть ввод с клавиатуры, запись на диск, обработка данных, вывод на экран, печать, копирование и передача информации и пр.

Файл имеет имя и расширение. Имя файла придумывает пользователь. Расширение файла присваивается программой, при помощи которой этот файл создается. По расширению файла определяется формат данных в файле. Файлы могут содержать разнообразные виды и формы представления информации: числа, программы, тексты, рисунки, таблицы, чертежи и т.п. Особенности файлов определяются их форматом.

Открытый файл очень похож на содержащий текст или изображение документ, который можно найти на чьем-либо столе или в канцелярском шкафу. На компьютере файлы отображаются в виде значков, которые помогают легко определить тип файла.

Файлы на компьютере можно создавать, удалять, редактировать, просматривать, хранить, копировать, перемещать. Операционные системы осуществляют помощь пользователю при работе с файлами.

Операционные системы предоставляют графический интерфейс при выполнении команд работы с файлами. При открытии папки с файлами можно изменить представление значков файлов в окне, например, на более мелкие или крупные. Если необходимо видеть данные о файле (вес и дату последнего редактирования файла), то выбирается педставление файлов в виде таблицы, Для такого рода изменений используется кнопка

Готовые работы на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту Узнать стоимость

на панели инструментов.

Для точной настройки размера значков файлов необходимо перетащить ползунок вверх или вниз и остановиться на наиболе удачном представлении значка файла.

Рисунок 2. Меню "Представления"

Существует возможность упорядочения файлов различными способами. Например, по дате или по алфавиту, возможно по тематике и расширению.

Поиск файлов

Для автоматизации поиска файлов существует Поле поиска, где можно вписать критерии поиска.

Поле поиска находится в верхней части каждого окна папки. В результате поиска отображаются файлы, соответствующие заданным условиям в строке поиска.

Поиск файлов можно осуществлять при помощи фильтра поиска (например, по типу файла).

Копирование и перемещение файлов

Для изменения места хранения файлов на компьютере можно использовать контексное меню или воспользоваться методом перетаскивания.

Рисунок 4. Контекстное меню

Для использования метода перетаскивания необходимо открыть две папки, в одной должен находиться исходный файл, а в другую будет происходить перетаскивание. Левой кнопкой мыши файл выделяется и «тащится» в другую.

При использовании метода перетаскивания иногда файл или папка копируются, а иногда перемещаются. Если перетаскивание происходит между папками одного жесткого диска, то файлы перемещаются. Таким образом файл останется только в одной папке, копия его не останется в папке из которой файл перетаскивался. Если перетаскивание происходит в папку сети или на съёмный носитель, то элемент файл копируется.

Создание и удаление файлов

Самый простой способ создать новый файл — воспользоваться установленной на компьютере программой. Например, можно создать текстовый документ в программе обработки текста Word Блокнот, либо создать рисунок в программе Paint.

Некоторые программы создают файл при запуске. Например, при запуске редактора WordPad открывается чистая страница. Она представляет собой пустой (и несохраненный) файл.

По умолчанию большинство программ сохраняет файлы в типовых папках, таких как "Мои документы" и "Мои рисунки", что облегчает поиск этих файлов в дальнейшем.

Ненужный файл можно удалить из компьютера для экономии места. Для удаления файла можно открыть содержащую его папку, выделить файл и нажать клавишу DELETE, либо воспользоваться контексным меню.

Удаляемый файл временно сохраняется в корзине – системной папки (файле). Корзину считают средством безопасности, позволяющей восстановить случайно удаленные файлы и папки.

Открытие существующего файла

Открыть любой файл можно двойным щелчком мыши. Файл обычно открывается в программе, которая использовалась для его создания или изменения. Для открытия файлов программа определяется по расширению файла или из списка программ открытия такого типа файлов. Для изменения программы открытия файлов требуется в контексном меню выбрать пункт Открыть с помощью.

Рядовому пользователю компьютерных электронных устройств редко, но приходится сталкиваться с таким понятием, как «выбор файловой системы». Чаще всего это происходит при необходимости форматирования внешних накопителей (флешек, microSD), установке операционных систем, восстановлении данных на проблемных носителях, в том числе жестких дисках. Пользователям Windows предлагается выбрать тип файловой системы, FAT32 или NTFS, и способ форматирования (быстрое/глубокое). Дополнительно можно установить размер кластера. При использовании ОС Linux и macOS названия файловых систем могут отличаться.

Возникает логичный вопрос: что такое файловая система и в чем ее предназначение? В данной статье дадим ответы на основные вопросы касательно наиболее распространенных ФС.

Что такое файловая система

Обычно вся информация записывается, хранится и обрабатывается на различных цифровых носителях в виде файлов. Далее, в зависимости от типа файла, кодируется в виде знакомых расширений – *exe, *doc, *pdf и т.д., происходит их открытие и обработка в соответствующем программном обеспечении. Мало кто задумывается, каким образом происходит хранение и обработка цифрового массива в целом на соответствующем носителе.

Операционная система воспринимает физический диск хранения информации как набор кластеров размером 512 байт и больше. Драйверы файловой системы организуют кластеры в файлы и каталоги, которые также являются файлами, содержащими список других файлов в этом каталоге. Эти же драйверы отслеживают, какие из кластеров в настоящее время используются, какие свободны, какие помечены как неисправные.

Запись файлов большого объема приводит к необходимости фрагментации, когда файлы не сохраняются как целые единицы, а делятся на фрагменты. Каждый фрагмент записывается в отдельные кластеры, состоящие из ячеек (размер ячейки составляет один байт). Информация о всех фрагментах, как части одного файла, хранится в файловой системе.

Файловая система связывает носитель информации (хранилище) с прикладным программным обеспечением, организуя доступ к конкретным файлам при помощи функционала взаимодействия программ A PI. Программа, при обращении к файлу, располагает данными только о его имени, размере и атрибутах. Всю остальную информацию, касающуюся типа носителя, на котором записан файл, и структуры хранения данных, она получает от драйвера файловой системы.

На физическом уровне драйверы ФС оптимизируют запись и считывание отдельных частей файлов для ускоренной обработки запросов, фрагментации и «склеивания» хранящейся в ячейках информации. Данный алгоритм получил распространение в большинстве популярных файловых систем на концептуальном уровне в виде иерархической структуры представления метаданных (B-trees). Технология снижает количество самых длительных дисковых операций – позиционирования головок при чтении произвольных блоков. Это позволяет не только ускорить обработку запросов, но и продлить срок службы HDD. В случае с твердотельными накопителями, где принцип записи, хранения и считывания информации отличается от применяемого в жестких дисках, ситуация с выбором оптимальной файловой системы имеет свои нюансы.

Основные функции файловых систем

Файловая система отвечает за оптимальное логическое распределение информационных данных на конкретном физическом носителе. Драйвер ФС организует взаимодействие между хранилищем, операционной системой и прикладным программным обеспечением. Правильный выбор файловой системы для конкретных пользовательских задач влияет на скорость обработки данных, принципы распределения и другие функциональные возможности, необходимые для стабильной работы любых компьютерных систем. Иными словами, это совокупность условий и правил, определяющих способ организации файлов на носителях информации.

Основными функциями файловой системы являются:

размещение и упорядочивание на носителе данных в виде файлов;
определение максимально поддерживаемого объема данных на носителе информации;
создание, чтение и удаление файлов;
назначение и изменение атрибутов файлов (размер, время создания и изменения, владелец и создатель файла, доступен только для чтения, скрытый файл, временный файл, архивный, исполняемый, максимальная длина имени файла и т.п.);
определение структуры файла;
поиск файлов;
организация каталогов для логической организации файлов;
защита файлов при системном сбое;
защита файлов от несанкционированного доступа и изменения их содержимого.

Задачи файловой системы

Функционал файловой системы нацелен на решение следующих задач:

присвоение имен файлам;
программный интерфейс работы с файлами для приложений;
отображение логической модели файловой системы на физическую организацию хранилища данных;
поддержка устойчивости файловой системы к сбоям питания, ошибкам аппаратных и программных средств;
содержание параметров файла, необходимых для правильного взаимодействия с другими объектами системы (ядро, приложения и пр.).

В многопользовательских системах реализуется задача защиты файлов от несанкционированного доступа, обеспечение совместной работы. При открытии файла одним из пользователей для других этот же файл временно будет доступен в режиме «только чтение».

Вся информация о файлах хранится в особых областях раздела (томах). Структура справочников зависит от типа файловой системы. Справочник файлов позволяет ассоциировать числовые идентификаторы уникальных файлов и дополнительную информацию о них с непосредственным содержимым файла, хранящимся в другой области раздела.

Операционные системы и типы файловых систем

Существует три основных вида операционных систем, используемых для управления любыми информационными устройствами: Windows компании Microsoft, macOS разработки Apple и операционные системы с открытым исходным кодом на базе Linux. Все они, для взаимодействия с физическими носителями, используют различные типы файловых систем, многие из которых дружат только со «своей» операционкой. В большинстве случаев они являются предустановленными, рядовые пользователи редко создают новые дисковые разделы и еще реже задумываются об их настройках.

В случае с Windows все выглядит достаточно просто: NTFS на всех дисковых разделах и FAT32 (или NTFS) на флешках. Если установлен NAS (сервер для хранения данных на файловом уровне), и в нем используется какая-то другая файловая система, то практически никто не обращает на это внимания. К нему просто подключаются по сети и качают файлы.

На мобильных гаджетах с ОС Android чаще всего установлена ФС версии ext4 во внутренней памяти и FAT32 на карточках microSD. Владельцы продукции Apple зачастую вообще не имеют представления, какая файловая система используется на их устройствах – HFS+, HFSX, APFS, WTFS или другая. Для них существуют лишь красивые значки папок и файлов в графическом интерфейсе.

Более богатый выбор у линуксоидов. Но здесь настройка и использование определенного типа файловой системы требует хотя бы минимальных навыков программирования. Тем более, мало кто задумывается, можно ли использовать в определенной ОС «неродную» файловую систему. И зачем вообще это нужно.

Рассмотрим более подробно виды файловых систем в зависимости от их предпочтительного использования с определенной операционной системой.

Файловые системы Windows

Исходный код файловой системы, получившей название FAT, был разработан по личной договоренности владельца Microsoft Билла Гейтса с первым наемным сотрудником компании Марком Макдональдом в 1977 году. Основной задачей FAT была работа с данными в операционной системе Microsoft 8080/Z80 на базе платформы MDOS/MIDAS. Файловая система FAT претерпела несколько модификаций – FAT12, FAT16 и, наконец, FAT32, которая используется сейчас в большинстве внешних накопителей. Основным отличием каждой версии является преодоление ограниченного объема доступной для хранения информации. В дальнейшем были разработаны еще две более совершенные системы обработки и хранения данных – NTFS и ReFS.

FAT (таблица распределения файлов)

Числа в FAT12, FAT16 и FAT32 обозначают количество бит, используемых для перечисления блока файловой системы. FAT32 является фактическим стандартом и устанавливается на большинстве видов сменных носителей по умолчанию. Одной из особенностей этой версии ФС является возможность применения не только на современных моделях компьютеров, но и в устаревших устройствах и консолях, снабженных разъемом USB.

Пространство FAT32 логически разделено на три сопредельные области:

зарезервированный сектор для служебных структур;
табличная форма указателей;
непосредственная зона записи содержимого файлов.

К недостатком стандарта FAT32 относится ограничение размера файлов на диске до 4 Гб и всего раздела в пределах 8 Тб. По этой причине данная файловая система чаще всего используется в USB-накопителях и других внешних носителях информации. Для установки последней версии ОС Microsoft Windows 10 на внутреннем носителе потребуется более продвинутая файловая система.

С целью устранения ограничений, присущих FAT32, корпорация Microsoft разработала обновленную версию файловой системы exFAT (расширенная таблица размещения файлов). Новая ФС очень схожа со своим предшественником, но позволяет пользователям хранить файлы намного большего размера, чем четыре гигабайта. В exFAT значительно снижено число перезаписей секторов, ответственных за непосредственное хранение информации. Функция очень важна для твердотельных накопителей ввиду необратимого изнашивания ячеек после определенного количества операций записи. Продукт exFAT совместим с операционными системами Mac, Android и Windows. Для Linux понадобится вспомогательное программное обеспечение.

NTFS (файловая система новой технологии)

Стандарт NTFS разработан с целью устранения недостатков, присущих более ранним версиям ФС. Впервые он был реализован в Windows NT в 1995 году, и в настоящее время является основной файловой системой для Windows. Система NTFS расширила допустимый предел размера файлов до шестнадцати гигабайт, поддерживает разделы диска до 16 Эб (эксабайт, 10 18 байт ). Использование системы шифрования Encryption File System (метод «прозрачного шифрования») осуществляет разграничение доступа к данным для различных пользователей, предотвращает несанкционированный доступ к содержимому файла. Файловая система позволяет использовать расширенные имена файлов, включая поддержку многоязычности в стандарте юникода UTF, в том числе в формате кириллицы. Встроенное приложение проверки жесткого диска или внешнего накопителя на ошибки файловой системы chkdsk повышает надежность работы харда, но отрицательно влияет на производительность.

ReFS (Resilient File System)

Последняя разработка Microsoft, доступная для серверов Windows 8 и 10. Архитектура файловой системы в основном организована в виде B + -tree. Файловая система ReFS обладает высокой отказоустойчивостью благодаря реализации новых функций:

Copy-on-Write (CoW) – никакие метаданные не изменяются без копирования;
данные записываются на новое дисковое пространство, а не поверх существующих файлов;
при модификации метаданных новая копия хранится в свободном дисковом пространстве, затем система создает ссылку из старых метаданных на новую версию.

Все это позволяет повысить надежность хранения файлов, обеспечивает быстрое и легкое восстановление данных.

Файловые системы macOS

Для операционной системы macOS компания Apple использует собственные разработки файловых систем:

HFS+, которая является усовершенствованной версией HFS, ранее применяемой на компьютерах Macintosh, и ее более соверешенный аналог APFS. Стандарт HFS+ используется во всех устройствах под управлением продуктов Apple, включая компьютеры Mac, iPod, а также Apple X Server.
Кластерная файловая система Apple Xsan, созданная из файловых систем StorNext и CentraVision, используется в расширенных серверных продуктах. Эта файловая система хранит файлы и папки, информацию Finder о просмотре каталогов, положениях окна и т.д.

Файловые системы Linux

В отличие от ОС Windows и macOS, ограничивающих выбор файловой системы предустановленными вариантами, Linux предоставляет возможность использования нескольких ФС, каждая из которых оптимизирована для решения определенных задач. Файловые системы в Linux используются не только для работы с файлами на диске, но и для хранения данных в оперативной памяти или доступа к конфигурации ядра во время работы системы. Все они включены в ядро и могут использоваться в качестве корневой файловой системы.

Основные файловые системы, используемые в дистрибутивах Linux:

Ext2, Ext3, Ext4 или Extended Filesystem – стандартная файловая система, первоначально разработанная еще для Minix. Содержит максимальное количество функций и является наиболее стабильной в связи с редкими изменениями кодовой базы. Начиная с ext3 в системе используется функция журналирования. Сегодня версия ext4 присутствует во всех дистрибутивах Linux.

JFS или Journaled File System разработана в IBM в качестве альтернативы для файловых систем ext. Сейчас она используется там, где необходима высокая стабильность и минимальное потребление ресурсов (в первую очередь в многопроцессорных компьютерах). В журнале хранятся только метаданные, что позволяет восстанавливать старые версии файлов после сбоев.

ReiserFS также разработана в качестве альтернативы ext3, поддерживает только Linux. Динамический размер блока позволяет упаковывать несколько небольших файлов в один блок, что предотвращает фрагментацию и улучшает работу с небольшими файлами. Недостатком является риск потери данных при отключении энергии.

XFS рассчитана на файлы большого размера, поддерживает диски до 2 терабайт. Преимуществом системы является высокая скорость работы с большими файлами, отложенное выделение места, увеличение разделов на лету, незначительный размер служебной информации. К недостаткам относится невозможность уменьшения размера, сложность восстановления данных и риск потери файлов при аварийном отключении питания.

Btrfs или B-Tree File System легко администрируется, обладает высокой отказоустойчивостью и производительностью. Используется как файловая система по умолчанию в OpenSUSE и SUSE Linux.

Другие ФС, такие как NTFS, FAT, HFS, могут использоваться в Linux, но корневая файловая система на них не устанавливается, поскольку они для этого не предназначены.

Дополнительные файловые системы

В операционных системах семейства Unix BSD (созданы на базе Linux) и Sun Solaris чаще всего используются различные версии ФС UFS (Unix File System), известной также под названием FFS (Fast File System). В современных компьютерных технологиях данные файловые системы могут быть заменены на альтернативные: ZFS для Solaris, JFS и ее производные для Unix.

Кластерные файловые системы включают поддержку распределенных хранилищ, расширяемость и модульность. К ним относятся:

ZFS – «Zettabyte File System» разработана для распределенных хранилищ Sun Solaris OS;
Apple Xsan – эволюция компании Apple в CentraVision и более поздних разработках StorNext;
VMFS (Файловая система виртуальных машин) разработана компанией VMware для VMware ESX Server;
GFS – Red Hat Linux именуется как «глобальная файловая система» для Linux;
JFS1 – оригинальный (устаревший) дизайн файловой системы IBM JFS, используемой в старых системах хранения AIX.

Практический пример использования файловых систем

Владельцы мобильных гаджетов для хранения большого объема информации используют дополнительные твердотельные накопители microSD (HC), по умолчанию отформатированные в стандарте FAT32. Это является основным препятствием для установки на них приложений и переноса данных из внутренней памяти. Чтобы решить эту проблему, необходимо создать на карточке раздел с ext3 или ext4. На него можно перенести все файловые атрибуты (включая владельца и права доступа), чтобы любое приложение могло работать так, словно запустилось из внутренней памяти.

Операционная система Windows не умеет делать на флешках больше одного раздела. С этой задачей легко справится Linux, который можно запустить, например, в виртуальной среде. Второй вариант - использование специальной утилиты для работы с логической разметкой, такой как MiniTool Partition Wizard Free . Обнаружив на карточке дополнительный первичный раздел с ext3/ext4, приложение Андроид Link2SD и аналогичные ему предложат куда больше вариантов.

Флешки и карты памяти быстро умирают как раз из-за того, что любое изменение в FAT32 вызывает перезапись одних и тех же секторов. Гораздо лучше использовать на флеш-картах NTFS с ее устойчивой к сбоям таблицей $MFT. Небольшие файлы могут храниться прямо в главной файловой таблице, а расширения и копии записываются в разные области флеш-памяти. Благодаря индексации на NTFS поиск выполняется быстрее. Аналогичных примеров оптимизации работы с различными накопителями за счет правильного использования возможностей файловых систем существует множество.

Надеюсь, краткий обзор основных ФС поможет решить практические задачи в части правильного выбора и настройки ваших компьютерных устройств в повседневной практике.

Читайте также: