Работа с файлами. Файловые системы. Операции над файлами

Лекция 11

Работа с файлами. Файловые системы

Файловая система

Файл - поименованный набор связанной информации на диске или другом носители информации, в которую можно записывать и из которой можно списывать данные.

Файлы хранятся во внешней памяти и не зависят от электропитания.

Цели использования файлов:

1.  Долговременное хранение

2.  Совместное использование информации

Типы файлов

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

Обычные файлы содержат информацию произвольного характера, которую заносит в них пользователь или, которая образуется в результате работы системных или пользовательских программ. В

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 (MS DOS – файлы с расширением exe, com).

Специальные файлы – это фиктивные файлы, которые ассоциируются с устройствами ввода-вывода и 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 особый тип файла, который содержит системную справочную информацию о наборе файлов, сгруппированных пользователем по какому-либо неформальному признаку (например, файлы, содержащие программы игр, или файлы, составляющие один программный пакет).

Каталоги содержится список файлов и устанавливается соответствие между файлами и их характеристиками (атрибутами), которые используются для управления файлами. Эти характеристики: информации о типе файла  и его расположение на диске, права доступа к файлу, дата его создания и модификации. А в остальном каталог  рассматривается как обычный файл.

Помимо имени  ОС часто  связывают  с каждым файлом и  другую информацию, например дату модификации, размер и т.д.  Эти другие характеристики файлов  называются атрибутами – это свойства файла.  Список атрибутов может быть разным в разных ОС.  Он обязательно  включает: основную информацию (тип, имя), адресную информации (начальный адрес, размер), информацию об управлении доступом (владелец, допустимые операции) и информацию об использовании (дата создания, последнего чтения, модификации). Список атрибутов хранится в структуре директорий.

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

• 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),
• времена создания, последнего доступа и последнего изменения,
• текущий размер файла,
• максимальный размер файла.

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 (рис. 2). Каталоги могут образовывать иерархическую структуру за счет того, что каталог более низкого уровня может входить в каталог более высокого уровня (рис. 3).

Структура записи в каталоге MS DOS (32 байта)

а)

б)

Рис. 2. Структура каталогов:

а – структура записи каталога MS-DOS (32 байта); б – структура записи каталога ОС UNIX (ufs)

Запись о каждом каталоге содержит короткое символьное имя и указатель  на индексный дескриптор файла, так называется ufs таблица, в которой сосредоточены значения атрибутов. В UNIX системах имя файла отделено от атрибутов.

Доступ к файлам

В старых операционных системах к файлам предоставлялся только один тип доступа — последовательный. В этих системах процесс мог читать байты или записи файла только по порядку от начала к концу. В то же время для последовательных файлов поддерживалась «перемотка», что позволяло считывать их так часто, как это требовалось. Последовательные файлы были удобны во времена, когда в качестве