Характеристики файла такие как информация о разрешенном доступе пароль для доступа к файлу

Обновлено: 02.07.2024

Описание слайда:

1 Понятие файловой системы.

2 Логическая организация файловой системы.

3 Физическая организация файловой системы.
Тема 9
«Организация файловой системы»

Описание слайда:

1. Понятие файловой системы
Файловая система - это часть операционной системы, которая организует эффективную работу с данными, хранящимися во внешней памяти, и обеспечивает пользователю удобный интерфейс при работе с ними.

Описание слайда:

1. Понятие файловой системы
Основные функции ФС.
Идентификация файлов. Связывание имени файла с выделенным ему пространством внешней памяти.
Распределение внешней памяти между файлами.
Обеспечение надежности и отказоустойчивости. Стоимость информации может во много раз превышать стоимость компьютера.
Обеспечение защиты от несанкционированного доступа.
Обеспечение совместного доступа к файлам.
Обеспечение высокой производительности.

Описание слайда:

1. Понятие файловой системы
Файловая система (ФС) как часть операционной системы включает элементы:
совокупность всех файлов на диске;
наборы структур данных, используемых для управления файлами (каталоги файлов, дескрипторы файлов, таблицы распределения свободного и занятого пространства на диске и т.д.)
комплекс системных программных средств, реализующих различные операции над файлами (создание, уничтожение, чтение, запись, именование и поиск).

Описание слайда:

2. Логическая организация файловой системы
Для того чтобы предоставить пользователю удобный интерфейс при работе с данными, хранящимися на дисках, ОС подменяет физическую структуру хранящихся данных некоторой удобной для пользователя логической моделью.
Структура данных материализуется в виде дерева каталогов, выводимого на экран утилитами Norton Commander или Windows Explorer.
назад

Описание слайда:

2. Логическая организация файловой системы
Основные цели использования файла:

Долговременное и надежное хранение информации.
Совместное использование информации.

Эти цели реализуются в ОС файловой системой.

Описание слайда:

2. Логическая организация файловой системы
Основные функции ФС нацелены на решение следующих задач:
именование файлов;
программный интерфейс для приложений;
отображения логической модели файловой системы на физическую организацию хранилища данных;
устойчивость файловой системы к сбоям питания, ошибкам аппаратных и программных средств.
совместного доступа к файлу из нескольких процессов
защита файлов одного пользователя от несанкционированного доступа другого пользователя

Описание слайда:

Отдохнем: выпрямите спину, посмотрите вдаль, улыбнитесь …

Описание слайда:

2. Логическая организация файловой системы
Типы файлов

Описание слайда:

2. Логическая организация файловой системы
Обычные файлы, или просто файлы, содержат информацию произвольного характера, которую заносит в них пользователь или которая образуется в результате работы системных и пользовательских программ.
Содержание обычного файла определяется приложением, которое с ним работает.

Описание слайда:

2. Логическая организация файловой системы
Каталоги — это особый тип файлов, которые содержат системную справочную информацию о наборе файлов, сгруппированных пользователями по какому-либо неформальному признаку.
Во многих операционных системах в каталог могут входить файлы любых типов, в том числе другие каталоги, за счет чего образуется древовидная структура, удобная для поиска.
Каталоги устанавливают соответствие между именами файлов и их характеристиками, используемыми файловой системой для управления файлами.

Описание слайда:

2. Логическая организация файловой системы
3 Специальные файлы — это фиктивные файлы, ассоциированные с устройствами ввода-вывода, которые используются для унификации механизма доступа к файлам и внешним устройствам.
Специальные файлы позволяют пользователю выполнять операции ввода-вывода посредством обычных команд записи в файл или чтения из файла.
Эти команды обрабатываются сначала программами ФС, а затем на некотором этапе выполнения запроса преобразуются ОС в команды управления каким-либо устройством.

Описание слайда:

2. Логическая организация файловой системы
Структура файловой системы
Большинство ФС имеет иерархическую структуру, в которой уровни создаются за счет того, что каталог более низкого уровня может входить в каталог более высокого уровня.
Каталоги образуют дерево, если файлу разрешено входить только в один каталог ( MS-DOS и Windows) и сеть — если файл может входить сразу в несколько каталогов (в UNIX ).
Каталог самого верхнего уровня называется корневым каталогом, или корнем (root).
Частным случаем иерархической структуры является одноуровневая организация, когда все файлы входят в один каталог.

Описание слайда:

2. Логическая организация файловой системы
Имена файлов
Все типы файлов имеют символьные имена. В иерархически организованных файловых системах обычно используются три типа имен - файлов:
простые,
составные
относительные.

Описание слайда:

2. Логическая организация файловой системы
Простое, или короткое, символьное имя идентифицирует файл в пределах одного каталога. Простые имена присваивают файлам пользователи и программисты, при этом они должны учитывать ограничения ОС как на номенклатуру символов, так и на длину имени.
( в ФС s5, поддерживаемой многими версиями ОС UNIX, простое символьное имя не могло содержать более 14 символов).

Описание слайда:

2. Логическая организация файловой системы
Полное имя представляет собой цепочку простых символьных имен всех каталогов, через которые проходит путь от корня до данного файла.
Полное имя является составным, в нем простые имена отделены друг от друга принятым в ОС разделителем.
Например, два файла имеют простое имя main.exe, но их составные имена /depart/main.ехе и /user/anna/main.exe различаются.

Описание слайда:

2. Логическая организация файловой системы
Атрибуты файлов — это информация, описывающая его свойства:
тип файла (обычный файл, каталог, специальный файл и т. п.);
владелец файла;
создатель файла;
пароль для доступа к файлу;
информация о разрешенных операциях доступа к файлу;
времена создания, последнего доступа и последнего изменения;
текущий размер файла;
максимальный размер файла;
признак «только для чтения»;
признак «скрытый файл»;
признак «системный файл»;
признак «архивный файл»;

Описание слайда:

2. Логическая организация файловой системы
Данные, содержащиеся в файле, имеют некую логическую структуру.
Неструктурированная модель файла позволяет легко организовать разделение файла между несколькими приложениями: разные приложения могут по-своему структурировать и интерпретировать данные, содержащиеся в файле (ОС UNIX, MS-DOS, Windows NT/2000, NetWare. ).

Описание слайда:

2. Логическая организация файловой системы
В структурированной модели поддержание структуры файла поручается файловой системе. ФС видит файл как упорядоченную последовательность логических записей.
ФС предоставляет приложению доступ к записи, а вся дальнейшая обработка данных, содержащихся в этой записи, выполняется приложением.
СУБД поддерживают как сложную структуру данных, так и взаимосвязи между ними.

Описание слайда:

2. Логическая организация файловой системы
Логическая запись является наименьшим элементом данных, которым может оперировать программист при организации обмена с внешним устройством.
Файловая система может использовать два способа доступа к логическим записям:
последовательный доступ - читать или записывать логические записи последовательно
прямой доступ - позиционировать файл на запись с указанным номером.

Описание слайда:

2. Логическая организация файловой системы
Файлы, доступ к записям которых осуществляется последовательно, по номерам позиций, называются неиндексированными, или последовательными.

Описание слайда:

2. Логическая организация файловой системы
Индексированные файлы допускают более быстрый прямой доступ к отдельной логической записи, которая имеет одно или более ключевых (индексных) полей и могут адресоваться путем указания значений этих полей.

Способы логической организации файлов

Описание слайда:

3 Физическая организация файловой системы
Принципы размещения файлов, каталогов и системной информации на реальном устройстве описываются физической организацией файловой системы.
Файл, имеющий образ цельного набора байт, на самом деле разбросан «кусочками» по всему диску, отдельная логическая запись может быть расположена в несмежных секторах диска.
Разные файловые системы имеют разную физическую организацию.
назад

Описание слайда:

3 Физическая организация файловой системы
Диски, разделы, секторы, кластеры

Описание слайда:

3 Физическая организация файловой системы
Сектор — наименьшая адресуемая единица обмена данными дискового устройства с оперативной памятью (512 байт).
ОС при работе с диском использует собственную единицу дискового пространства, называемую кластером (cluster).
При создании файла место на диске ему выделяется кластерами. Если файл имеет размер 2560 байт, а размер кластера в файловой системе определен в 1024 байта, то файлу будет выделено на диске 3 кластера.

Описание слайда:

3 Физическая организация файловой системы
Дорожки и секторы создаются в результате выполнения процедуры физического, или низкоуровневого, форматирования диска, предшествующей использованию диска.
Разметку диска под конкретный тип файловой системы выполняют процедуры высокоуровневого, или логического, форматирования.
Раздел — это непрерывная часть физического диска, которую операционная система представляет пользователю как логическое устройство

Описание слайда:

3 Физическая организация файловой системы
Физическая организация и адресация файла
Основные критерии эффективности физической организации файлов:
скорость доступа к данным;
объем адресной информации файла;
степень фрагментированности дискового пространства;
максимально возможный размер файла.

Описание слайда:

3 Физическая организация файловой системы
1 Непрерывное размещение: файлу предоставляется последовательность кластеров диска, образующих непрерывный участок дисковой памяти.
Достоинства: высокая скорость доступа, минимальный объем адресной информации ( номер первого кластера и объем файла), не ограничивает максимально возможный размер файла.
Недостатки: нельзя определить размер выделяемой непрерывной области, т.к. файл может увеличить свой размер; фрагментация

Описание слайда:

3 Физическая организация файловой системы
2 Размещение файла в виде связанного списка кластеров дисковой памяти. В начале каждого кластера содержится указатель на следующий кластер.
Достоинства: адресная информация минимальна; фрагментация на уровне кластеров отсутствует.
Недостатки: сложность доступа к произвольно заданному месту файла; количество данных файла, содержащихся в одном кластере, не равно степени двойки.

Описание слайда:

3 Физическая организация файловой системы
3 Использование связанного списка индексов: выделяется память в виде связанного списка кластеров. Номер первого кластера запоминается в записи каталога, где хранятся характеристики этого файла. С каждым кластером диска связывается индекс.
Индексы располагаются в отдельной области диска (FAT ). Когда память свободна, все индексы имеют нулевое значение. Если некоторый кластер N назначен некоторому файлу, то индекс этого кластера становится равным либо номеру М следующего кластера данного файла, либо принимает специальное значение, означающее конец файла.

Описание слайда:

3 Физическая организация файловой системы
Достоинства: минимальность адресной информации, отсутствие фрагментации,
отсутствие проблем при изменении размера,
для доступа к произвольному кластеру файла не требуется последовательно считывать его кластеры,
данные имеют объем, равный степени двойки

Описание слайда:

3 Физическая организация файловой системы
4 Перечислении номеров кластеров, занимаемых этим файлом.
Номера служат адресом файла.
Недостатки: длина адреса зависит от размера файла и для большого файла может составить значительную величину.
Достоинство: высокая скорость доступа к произвольному кластеру файла, фрагментация на уровне кластеров отсутствует.

Описание слайда:

3 Физическая организация файловой системы
Файловые операции
Файловая система ОС должна предоставлять пользователям набор операций работы с файлами, оформленный в виде системных вызовов.
Каждая операция, выполняемая над файлом может содержать уникальные и универсальные действия.

Описание слайда:

3 Физическая организация файловой системы
Универсальные для всех операций действия:
1. По символьному имени файла найти его характеристики на диске.
2. Скопировать характеристики файла в оперативную память, только так программный код может их использовать.
3. На основании характеристик файла проверить права пользователя на выполнение запрошенной операции (чтение, запись, удаление, просмотр атрибутов файла).
4. Очистить область памяти, отведенную под временное хранение характеристик файла.

Описание слайда:

3 Физическая организация файловой системы
Доступ к файлам - это частный случай доступа к разделяемым ресурсам.
Определить права доступа к ресурсу — значит определить для каждого пользователя набор операций, которые ему разрешено применять к данному ресурсу. В разных ОС для одних и тех же типов ресурсов может быть определен свой список дифференцируемых операций доступа.

Описание слайда:

Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.

Модуль 8. Управление данными

Тема 14. Система управления файлами

Cистема управления данными

Система управления данными играет центральную роль в ОС, поскольку она должна управлять и хранить информацию и программы, принадлежащие как пользователям, так и самой системе. Причем, с концептуальной точки зрения, целесообразно не различать хранимую информацию и периферийные устройства как источники или получатели информации во время выполнения программы, что тесно связывает систему управления данными (СУД) с системой управления вводом/выводом (СУВВ) в единое целое. Здесь имеется в виду обеспечение возможности взаимодействовать с устройствами ввода/вывода как с файлами.

Основными понятиями СУД являются файл, том и каталог. Причем существует логический и физический аспект этих понятий.

Логический файл - это организованная совокупность однородных элементов информации или однотипных записей для хранения информации в ИВС, которой присвоено имя.

Физический файл - это область внешней памяти, хранящей информацию, и дескриптор файла, используемый для доступа к файлу и хранящий данные о физическом размещении и характеристиках файла.

Файл состоит из записей или последовательности байт. Запись содержит информацию о свойствах одного объекта, значение которого определяется в виде полей (атрибутов). Одно или несколько полей записи, однозначно идентифицирующих запись файла, образуют ключ записи.

Сменяемое устройство внешней памяти, используемое для хранения информации, называется томом памяти. Чтобы получить доступ к информации, нужно установить том на соответствующее периферийное устройство, связать его с СУД, указать ОС метку - имя тома.

расширить объемы хранения информации в ВС;
производить обмен файлами между разными ЭВМ (на уровне носителей).

Примерами томов являются: МЛ - тома с последовательным доступом и МД, дискеты - тома с прямым доступом.

Сменный том в целях безопасности и удобства должен:

содержать всю информацию, позволяющую идентифицировать и физически локализовать файлы, содержащиеся в нем;
удовлетворять требованиям установки на любом совместимом стандартном устройстве.

В соответствии с этим тома прямого доступа (ТПД) имеют:

специальную запись - метку тома (не обязательно иметь);
оглавление или каталог файлов тома, хранящий дескрипторы файлов, который сам является файлом;
собственно файлы тома.

Логическим или виртуальным томом памяти (ВТП) называется область внешней памяти (раздел) на физическом томе, организованный аналогично тому прямого доступа, то есть имеющий свою метку и совокупность хранящихся файлов. Появление ВТП обусловлено появлением накопителей на магнитном диске (НМД) большой емкости, многопользовательских режимов и концепции виртуальных машин.

Большая емкость ТПД, размещение на них файлов многих пользователей создали в СУД следующие трудности:

конфликты одноименных файлов разных пользователей;
замедление работы ОС из-за поиска требуемого файла в оглавлении;
доступность чужих файлов, то есть их незащищенность от других пользователей.

Это привело к появлению на ТПД иерархических, многоуровневых каталогов (справочников) файлов, где корневой, главный каталог - это оглавление тома, а подчиненные или каталоги нижнего уровня - это справочники группы файлов, объединенных по какому-либо признаку. Можно сказать, что каталог является виртуальным оглавлением раздела ТПД внешней памяти.

Итак, файл, том и каталоги - это логические объекты, обрабатываемые пользователем и программами ВС, и одновременно физические объекты, каждый из которых занимает некоторое пространство ТПД. В соответствии с этим СУД подразделяется на два уровня представления информации.

Система управления файлами (СУФ), которая обеспечивает удобное логическое представление и средства работы с файлами.
Система управления внешней памятью, которая обеспечивает эффективное размещение, физическое представление и надежное хранение данных на томах внешней памяти.

Файловая система - это часть операционной системы, назначение которой состоит в том, чтобы обеспечить пользователю удобный интерфейс при работе с данными, хранящимися на диске, и обеспечить совместное использование файлов несколькими пользователями и процессами.

В широком смысле понятие "файловая система" включает:

совокупность всех файлов на диске;
наборы структур данных, используемых для управления файлами, такие, например, как каталоги файлов, дескрипторы файлов, таблицы распределения свободного и занятого пространства на диске;
комплекс системных программных средств, реализующих управление файлами, в частности: создание, уничтожение, чтение, запись, именование, поиск и другие операции над файлами.

СУФ реализует выполнение следующих базовых функций.

Организацию логической системы в виде томов памяти и каталогов файлов.
Управление томами, в том числе:

инициализацию (форматирование);
подключение (перевод в оперативное состояние);
отключение (перевод в автономное состояние).

создание каталогов;
переключение между каталогами;
удаление каталогов.

создание файла (определение имени, выделение места во внешней памяти);
удаление файла (освобождение имени и занимаемого файлами пространства);
открытие файла (объявление ОС о намерении использовать файл с определенными функциями доступа и правами);
закрытие открытого файла (запрещение всякого доступа к файлу);
копирование и переименование файла.

Связь файлов и потоков ввода/вывода, соединение и переадресацию потоков.
Организацию логической структуры файлов и доступа к записям файлов в требуемом порядке.
Модификацию записей файлов: читать, писать, изменять, вставлять, добавлять, удалять записи.
Защиту файлов от несанкционированного доступа и управление правами доступа.

Кроме того, может быть масса сервисных функций проверки и модификации различных характеристик файлов, каталогов, томов, зависящих от конкретной реализации СУФ.

Файлы бывают разных типов: обычные файлы, специальные файлы, файлы-каталоги.

Обычные файлы в свою очередь подразделяются на текстовые и двоичные. Текстовые файлы состоят из строк символов, представленных в ASCII-коде. Это могут быть документы, исходные тексты программ и т.п. Текстовые файлы можно прочитать на экране и распечатать на принтере. Двоичные файлы не используют ASCII-коды, они часто имеют сложную внутреннюю структуру, например, объектный код программы или архивный файл. Все операционные системы должны уметь распознавать хотя бы один тип файлов - их собственные исполняемые файлы.

В разных файловых системах могут использоваться в качестве атрибутов разные характеристики, например:

информация о разрешенном доступе;
пароль для доступа к файлу;
владелец файла;
создатель файла;
признак "только для чтения";
признак "скрытый файл";
признак "системный файл";
признак "архивный файл";
признак "двоичный/символьный";
признак "временный" (удалить после завершения процесса);
признак блокировки;
длина записи;
указатель на ключевое поле в записи;
длина ключа;
время создания, последнего доступа и последнего изменения;
текущий размер файла;
максимальный размер файла.

Специальные файлы - это файлы, ассоциированные с устройствами ввода-вывода, которые позволяют пользователю выполнять операции ввода-вывода, используя обычные команды записи в файл или чтения из файла. Эти команды обрабатываются вначале программами файловой системы, а затем на некотором этапе выполнения запроса преобразуются ОС в команды управления соответствующим устройством. Специальные файлы так же, как и устройства ввода-вывода, делятся на блок-ориентированные и на байт-ориентированные.

Для пользователей файл обозначается с помощью идентификаторов - внешних имен (могут быть и внутренние имена файлов). Пользователи дают файлам символьные имена, при этом учитываются ограничения ОС как на используемые символы, так и на длину имени. До недавнего времени эти границы были весьма узкими. Так, в популярной файловой системе FAT длина имен ограничивается известной схемой 8.3 (8 символов - собственно имя, 3 символа - расширение имени), а в ОС UNIX System V имя не может содержать более 14 символов. Однако пользователю гораздо удобнее работать с длинными именами, поскольку они позволяют дать файлу действительно мнемоническое название, по которому даже через достаточно большой промежуток времени можно будет вспомнить, что содержит этот файл. Поэтому современные файловые системы, как правило, поддерживают длинные символьные имена файлов. Например, Windows NT в своей новой файловой системе NTFS устанавливает, что имя файла может содержать до 255 символов, не считая завершающего нулевого символа.

При переходе к длинным именам возникает проблема совместимости с ранее созданными приложениями, использующими короткие имена. Чтобы приложения могли обращаться к файлам в соответствии с принятыми ранее соглашениями, файловая система должна уметь предоставлять короткие эквивалентные имена (псевдонимы) файлам, имеющим длинные имена. Таким образом, одной из важных задач становится проблема генерации соответствующих коротких имен.

Длинные имена поддерживаются не только новыми файловыми системами, но и новыми версиями хорошо известных файловых систем. Например, в ОС Windows 95 используется файловая система VFAT, представляющая собой существенно измененный вариант FAT. Среди многих других усовершенствований одним из главных достоинств VFAT является поддержка длинных имен. Кроме проблемы генерации коротких эквивалентных имен, при реализации нового варианта FAT важной задачей была задача хранения длинных имен при условии, что принципиально метод хранения и структура данных на диске не должны были измениться.

Для решения проблем поиска и размещения файлов в СУФ используются иерархические, многоуровневые каталоги файлов, двухуровневые имена файлов и средства фильтрации.

Простой одноуровневый каталог представляет собой оглавление тома (используется в однопользовательских ОС - рис.11.1)

Рис.11.1. Простой одноуровневый каталог.

Иерархический, многоуровневый каталог (древовидный или сетевой) - это совокупность каталогов и дескрипторов файлов различной глубины (рис.11.2).

Рис.11.2. Иерархический многоуровневый каталог

Каталоги образуют дерево, если файлу разрешено входить только в один каталог, и сеть - если файл может входить сразу в несколько каталогов. В MS-DOS каталоги образуют древовидную структуру, а в UNIX'е - сетевую. Как и любой другой файл, каталог имеет символьное имя и однозначно идентифицируется составным именем, содержащим цепочку символьных имен всех каталогов, через которые проходит путь от корня до данного каталога.

Каждый каталог группирует по определенным принципам файлы пользователей, которые могут быть защищены паролем. Для упрощения работы имеется понятие текущего каталога, определяющего список доступных файлов и подкаталогов и позволяющего обращаться к файлам по собственным именам.

ОС обеспечивает определение нескольких текущих каталогов (путей доступа), которые в заданной последовательности просматривается при обращении к файлу по имени:

PATH C:\; C:\nc; D:\ альтернативные маршруты.

В процессе диалога ОС для группировки и удобства работы с файлами используются 2-х и 3-х компонентные идентификаторы:

[ <префикс>:] <имя файла> [ .суффикс/расщирение] .

Такие средства классификации упрощают автоматическую обработку файлов. Обычно программы работают со своими типами файлов, поэтому зачастую суффикс или расширение можно не указывать.

Средства фильтрации позволяют определять операции над целым классом файлов, посредством указания вместо имени файла специальных символов (* или !). Например, имя *.exe представляет все файлы т екущего подкаталога, имеющие расширение exe.

Важной характеристикой СУФ является обеспечение независимости программ от используемых ПУ и файлов. Для этого вводится понятие потока ввода/вывода как средства отсроченного установления связи программы с конкретными файлами и ПУ.

Поток ввода/вывода - это объект, который обладает всеми характеристиками устройства ввода/вывода, но не является реально существующим. Программа работает не с файлами, а потоками ввода/вывода.

В операционной системе MS-DOS, например, по умолчанию в качестве входного потока данных рассматривается клавиатура, а выходной поток направляется на дисплей. Для переопределения потоков ввода/вывода используются следующие символы:

< - для определения входного потока;

>- для определения выходного потока;

>> - для модификации (добавления) ранее определенного выходного потока.

Выполнение команды DIR>LPT приведет выводу содержимого текущего каталога на принтер.

Транспортировка потоков позволяет сцепить несколько программ по стандартному входу-выходу. По сути дела образуется буфер, позволяющий двум процессам связываться по схеме “производитель – потребитель”. Таким образом, выходные данные одной программы являются входными для другой программы, обеспечивая естественное взаимодействие.

Команда DIR|SORT выведет на дисплей отсортированный список файлов, полученный командой DIR.

Файловая система . На каждом носителе информации (гибком, жестком или лазерном диске) может храниться большое количество файлов. Порядок хранения файлов на диске определяется используемой файловой системой.

Каждый диск разбивается на две области: обла сть хранения файлов и каталог. Каталог содержит имя файла и указание на начало его размещения на диске. Если провести аналогию диска с книгой, то область хранения файлов соответствует ее содержанию, а каталог - оглавлению. Причем книга состоит из страниц, а диск - из секторов.

Для дисков с небольшим количеством файлов (до нескольких десятков) может использоваться одноуровневая файловая система , когда каталог (оглавление диска) представляет собой линейную последовательность имен файлов (табл. 1.2). Такой каталог можно сравнить с оглавлением детской книжки, которое содержит только названия отдельных рассказов.

Если на диске хранятся сотни и тысячи файлов, то для удобства поиска используется многоуровневая иерархическая файловая система , которая имеет древовидную структуру. Такую иерархическую систему можно сравнить, например, с оглавлением данного учебника, которое представляет собой иерархическую систему разделов, глав, параграфов и пунктов.

Начальный, корневой каталог содержит вложенные каталоги 1-го уровня, в свою очередь, каждый из последних может содержать вложенные каталоги 2-го уровня и так далее. Необходимо отметить, что в каталогах всех уровней могут храниться и файлы.

Например, в корневом каталоге могут находиться два вложенных каталога 1-го уровня (Каталог_1, Каталог_2) и один файл (Файл_1). В свою очередь, в каталоге 1-го уровня (Каталог_1) находятся два вложенных каталога второго уровня (Каталог_1.1 и Каталог_1.2) и один файл (Файл_1.1) - рис. 1.3.

Файловая система - это система хранения файлов и организации каталогов.

Рассмотрим иерархическую файловую систему на конкретном примере. Каждый диск имеет логическое имя (А:, В: - гибкие диски, С:, D:, Е: и так далее - жесткие и лазерные диски).

Пусть в корневом каталоге диска С: имеются два каталога 1-го уровня (GAMES, TEXT), а в каталоге GAMES один каталог 2-го уровня (CHESS). При этом в каталоге TEXT имеется файл proba.txt, а в каталоге CHESS - файл chess.exe (рис. 1.4).

Рис. 1.4. Пример иерархической файловой системы

Путь к файлу . Как найти имеющиеся файлы (chess.exe, proba.txt) в данной иерархической файловой системе? Для этого необходимо указать путь к файлу. В путь к файлу входят записываемые через разделитель "\" логическое имя диска и последовательность имен вложенных друг в друга каталогов, в последнем из которых содержится нужный файл. Пути к вышеперечисленным файлам можно записать следующим образом:

Путь к файлу вместе с именем файла называют иногда полным именем файла.

Пример полного имени файла:

Представление файловой системы с помощью графического интерфейса . Иерархическая файловая система MS-DOS, содержащая каталоги и файлы, представлена в операционной системе Windows с помощью графического интерфейса в форме иерархической системы папок и документов. Папка в Windows является аналогом каталога MS-DOS

Однако иерархическая структура этих систем несколько различается. В иерархической файловой системе MS-DOS вершиной иерархии объектов является корневой каталог диска, который можно сравнить со стволом дерева, на котором растут ветки (подкаталоги), а на ветках располагаются листья (файлы).

В Windows на вершине иерархии папок находится папка Рабочий стол. Следующий уровень представлен папками Мой компьютер, Корзина и Сетевое окружение (если компьютер подключен к локальной сети) - рис. 1.5.

Рис. 1.5. Иерархическая структура папок

Если мы хотим ознакомиться с ресурсами компьютера, необходимо открыть папку Мой компьютер.

1. В окне Мой компьютер находятся значки имеющихся в компьютере дисков. Активизация (щелчок) значка любого диска выводит в левой части окна информацию о его емкости, занятой и свободной частях.

Б) Интерфейс пользователя носителя данных. (Например, при подключении к компьютеру цифрового носителя мы увидим содержимое его памяти, а сам цифровой носитель представлен как съемный диск.

В) ПО позволяющее единообразно обращаться ко всем файловым системам.

Каталог – специального вида файл, хранящий информацию о других файлах. На низком уровне каталог = файл = последовательность байт. Но каталог имеет специальный атрибут, позволяющий отличить его от файла.

Файл – набор байт, хранящихся в специальном организованном формате на носителе данных.

Файловая система - это компонент операционной системы, обеспечивающий организацию создания, хранения и доступа к именованным наборам данных. Эти именованные наборы данных называются файлами.

Файл - это некий объект, имеющий имя, и позволяющий оперировать с содержимым файла через ссылку на это имя.

В широком смысле понятие "файловая система" включает:

совокупность всех файлов на диске,

наборы структур данных, используемых для управления файлами, такие, например, как каталоги файлов, дескрипторы файлов, таблицы распределения свободного и занятого пространства на диске,

комплекс системных программных средств, реализующих управление файлами, в частности: создание, уничтожение, чтение, запись, именование, поиск и другие операции над файлами.

Файлы идентифицируются именами.

На файловую систему можно посмотреть с 3-х сторон: способ организации данных на носителе; интерфейс пользователя; ПО (драйверы файловой системы). В широком смысле понятие "файловая система" включает: 1) совокупность всех файлов на диске; 2) наборы структур данных, используемых для управления файлами, такие, например, как каталоги файлов, дескрипторы файлов, таблицы распределения свободного и занятого пространства на диске; 3) комплекс системных программных средств, реализующих управление файлами, в частности: создание, уничтожение, чтение, запись, именование, поиск и другие операции над файлами. Файл – последовательный набор байт, хранящийся в специально организованном носителе данных. Каталог – специального вида файл, хранящий информацию о др. файлах.

Типы файлов

A) Обычные файлы (текстовые (символьные), двоичные (бинарные))

Текстовые файл содержит символы перехода на новую строку (13h) и возврата коретки (10h) (ASCII). В различных операционных системах эти символы используются поразному. В DOS и Windows используются оба, а в Mac и Unix только один из них. Открытие текстового файла созданного в Unix в Windows отобразит сплошную строку текста без форматирования.

В бинарном файле записан набор байт

В Unix этот файл имеет атрибут d, что говорит о том, что это именно каталог. В каталоге может храниться информация о вложеных в него файлах (№ файла, имя файла, тип…)

В) Специальные файлы или файлы внешних устройств

- блочные – с ним можно работать поблочно, т.е. адресовать весь блок файла (/dev/hda1 – 1 раздел жесткого диска)

- другие файлы, такие как температура процессора, информация о файловой системе…

Г) ссылки – специального вида файл, содержащий информацию о другом файле (средства доступа к нему)

В Unix – ссылка, в Windows – ярлык.

Типы файлов. Файлы бывают разных типов: обычные файлы, специальные файлы, файлы-каталоги.

Обычные файлы в свою очередь подразделяются на текстовые и двоичные. Текстовые файлы состоят из строк символов, представленных в ASCII-коде. Это могут быть документы, исходные тексты программ и т.п. Текстовые файлы можно прочитать на экране и распечатать на принтере. Двоичные файлы не используют ASCII-коды, они часто имеют сложную внутреннюю структуру, например, объектный код программы или архивный файл. Все операционные системы должны уметь распознавать хотя бы один тип файлов - их собственные исполняемые файлы.

Специальные файлы - это файлы, ассоциированные с устройствами ввода-вывода, которые позволяют пользователю выполнять операции ввода-вывода, используя обычные команды записи в файл или чтения из файла. Эти команды обрабатываются вначале программами файловой системы, а затем на некотором этапе выполнения запроса преобразуются ОС в команды управления соответствующим устройством. Специальные файлы, так же как и устройства ввода-вывода, делятся на блок-ориентированные и байт-ориентированные.

Каталог - это, с одной стороны, группа файлов, объединенных пользователем исходя из некоторых соображений (например, файлы, содержащие программы игр, или файлы, составляющие один программный пакет), а с другой стороны - это файл, содержащий системную информацию о группе файлов, его составляющих. В каталоге содержится список файлов, входящих в него, и устанавливается соответствие между файлами и их характеристиками (атрибутами).

В разных файловых системах могут использоваться в качестве атрибутов разные характеристики, например:

информация о разрешенном доступе,
пароль для доступа к файлу,
владелец файла,
создатель файла,
признак "только для чтения"

Каталоги могут непосредственно содержать значения характеристик файлов, как это сделано в файловой системе MS-DOS, или ссылаться на таблицы, содержащие эти характеристики, как это реализовано в ОС UNIX Каталоги могут образовывать иерархическую структуру за счет того, что каталог более низкого уровня может входить в каталог более высокого уровня.

обычные файлы, специальные файлы, файлы-каталоги и ссылки. Обычные файлы в свою очередь подразделяются на текстовые и двоичные. Текстовые файлы состоят из строк символов, представленных в ASCII-коде. Это могут быть документы, исходные тексты программ и т.п. Двоичные файлы не используют ASCII-коды, они часто имеют сложную внутреннюю структуру, например, объектный код программы или архивный файл. Это файлы, ассоциированные с устройствами ввода-вывода, которые позволяют пользователю выполнять операции ввода-вывода, используя обычные команды записи в файл или чтения из файла. Также как и соответствующие устройства эти файлы делятся на блочные и символьные. Файл-каталог – специального вида файл, содержащий информацию о других файлах. Ссылки содержат информацию о другом файле (путь к этому файлу).

Атрибуты файла

Атрибуты файла – это признаки, установленные для него с целью регулировать права доступа или возможность проведения каких-либо операций над ним.

- право на смену прав

- запрет на запись…

Unix не понимает (не умеет работать) с файловой системой FAT, и атрибут “архивный” интерпретирует как атрибут “исполнение”. Эмулятор WINE позволяет запускать исполняемые файлы DOS и Windows (но лучше выбирать комерческую версия продукта)

Мы с вами говорили об организации пользователей системы; она имеет иерархическую трехуровневую структуру.

Любой пользователь принадлежит к группе. В соответствии с иерархией пользователей, определена иерархия защиты файлов и прав пользователей. Определено понятие владельца файла. Изначально владельцем файла является пользователь (а точнее, процесс пользователя), создавший этот файл. Атрибут «владелец файла» может быть изменен командой changeown. Каждый файл имеет атрибуты защиты, связанные с иерархией. Есть права доступа к некоторым действиям файла со стороны владельца файла. Это права на чтение, на запись, на исполнение. У каждого файла, кроме прав, связанных с уровнем пользователя, имеются права, связанные с уровнем группы. Это права для всех пользователей группы, к которой принадлежит владелец файла, за исключением его самого .Третья категория защиты - все остальные. Это те права, которые имеют все пользователи системы, за исключением владельца и его группы. В системе имеется команда изменения прав доступа changemode.

Кроме атрибутов доступа, каждый файл может иметь признаки, в частности, т.н. t-бит и s-бит, которые также устанавливаются некоторой командой.

Атрибут файла – признак, установленный для файла с целью регулирования прав доступа или возможности выполнения каких-либо операций. В разных файловых системах могут использоваться в качестве атрибутов разные характеристики, например: информация о разрешенном доступе, пароль для доступа к файлу, владелец файла, создатель файла, признак "только для чтения", признак "скрытый файл", признак "системный файл", признак "архивный файл" (в FAT и Unix означает – исполняемый), признак "двоичный/символьный", признак "временный" (удалить после завершения процесса), признак блокировки, длина записи, указатель на ключевое поле в записи, длина ключа, времена создания, последнего доступа и последнего изменения, текущий размер файла, максимальный размер файла.

Права доступа

Определить права доступа к файлу - значит определить для каждого пользователя набор операций, которые он может применить к данному файлу. Сисок прав доступа может включать следующие операции:

создание файла, уничтожение файла, открытие файла, закрытие файла, чтение файла, запись в файл, дополнение файла, поиск в файле, получение атрибутов файла, установление новых значений атрибутов, переименование, выполнение файла, чтение каталога, и другие операции с файлами и каталогами.

В самом общем случае права доступа могут быть описаны матрицей прав доступа, в которой столбцы соответствуют всем файлам системы, строки - всем пользователям, а на пересечении строк и столбцов указываются разрешенные операции. В некоторых системах пользователи могут быть разделены на отдельные категории. Для всех пользователей одной категории определяются единые права доступа. Например, в системе UNIX все пользователи подразделяются на три категории: владельца файла, членов его группы и всех остальных. Различают два основных подхода к определению прав доступа:

- избирательный доступ, когда для каждого файла и каждого пользователя сам владелец может определить допустимые операции;

- мандатный подход, когда система наделяет пользователя определенными правами по отношению к каждому разделяемому ресурсу (в данном случае файлу) в зависимости от того, к какой группе пользователь отнесен.

Lunix – многопользовательская система,а значит, доступ к файлам должен ограничиваться.

Пользователи и группы.

Файл всегда связан с определенным пользователем — своим владельцем — и с определенной группой, т. е. у него есть UID (User ID, идентификатор пользователя) и GID (Group ID, идентификатор группы). Изменять права доступа к файлу разрешено только его владельцу. Изменить владельца файла может суперпользователь, группу — суперпользователь или владелец файла.

Права доступа приписываются узлу файла. Каждому файлу сопоставлены три набора атрибутов доступа: для владельца, для группы и для всех остальных.

Атрибуты определяют, что разрешено сделать с данным файлом данной категории пользователей.

Запись прав доступа.

Существуют две стандартных формы записи прав доступа — символьная и восьмеричная. Символьная представляет собой цепочку из десяти знаков, , первый из которых не относится собственно к правам, а обозначает тип файла.

Восьмеричная запись — шестизначное число, первые два знака которого обозначают тип файла и довольно часто опускаются, третий — атрибуты GUID (4), SGID (2) и SVTX (1), а оставшиеся три — соответственно права владельца, группы и всех остальных: чтение — 4, запись – 2, выполнение – 1.

Определить права доступа к файлу - значит определить для каждого пользователя набор операций, которые он может применить к данному файлу. В разных файловых системах может быть определен свой список дифференцируемых операций доступа. Этот список может включать следующие операции: создание файла, уничтожение файла, открытие файла, закрытие файла, чтение файла, запись в файл, дополнение файла, поиск в файле, получение атрибутов файла, установление новых значений атрибутов, переименование, выполнение файла, чтение каталога, и другие операции с файлами и каталогами. В самом общем случае права доступа могут быть описаны матрицей прав доступа, в которой столбцы соответствуют всем файлам системы, строки - всем пользователям, а на пересечении строк и столбцов указываются разрешенные операции. Различают два основных подхода к определению прав доступа: 1) избирательный доступ, когда для каждого файла и каждого пользователя сам владелец может определить допустимые операции; 2) мандатный подход, когда система наделяет пользователя определенными правами по отношению к каждому разделяемому ресурсу (в данном случае файлу) в зависимости от того, к какой группе пользователь отнесен.

Читайте также: