Файловая система. Понятие файловой системы, каталогов, файла.

 

А) Способ организации данных на всех носителях (в ОП, на внешнем устройстве)

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

Б) Каталоги

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.

- только чтение

- только запись

- архивный

- исполнение

- 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.

Каждый зарегистрированный в системе пользователь получает уникальный номер-идентификатор. Кроме того, он должен входить хотя бы в одну группу, которая является для него «главной», и может входить в другие — «дополнительные».

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.

Атрибуты доступа.

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.