Файловая система. Типы файлов. Имена файлов в различных ОС. Расширение имени

Файловая система - это часть операционной системы, назначение которой состоит в том, чтобы обеспечить пользователю удобный интерфейс при работе с данными, хранящимися на диске в виде файлов, 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.

 

Файл — это именованная область внешней памяти, в которую можно записывать и из которой можно считывать данные. Файлы хранятся в памяти, на зависящей от энергопитания, обычно — на магнитных дисках (исключением является так называемый электронный диск, когда в оперативной памяти создается структура, имитирующая файловую систему).

 

1. 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.

 

Каталоги — это особый тип файлов, которые содержат системную справочную информацию о наборе файлов, сгруппированных пользователями по какому-либо неформальному признаку (например, в одну группу объединяются файлы, содержащие документы одного договора, или файлы, составляющие один программный пакет). 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. В число таких характеристик входит, в частности, информация (или указатель на другую структуру, содержащую эти данные) о типе файла и расположении его на диске, правах доступа к файлу и датах его создания и модификации. Во всех остальных отношениях каталоги рассматриваются файловой системой как обычные файлы.

 

Прежде чем форматировать диск под определенную файловую систему, он может быть разбит на разделы. Раздел — это непрерывная часть физического диска, которую операционная система представляет пользователю как логическое устройство (используются также названия логический диск и логический раздел). Логическое устройство функционирует так, как если бы это был отдельный физический диск. Именно с логическими устройствами работает пользователь, обращаясь к ним по символьным именам, используя, например, обозначения А, В, С, SYS и т. п. Операционные системы разного типа используют единое для всех них представление о разделах, но создают на его основе логические устройства, специфические для каждого типа ОС. Так же как файловая система, с которой работает одна ОС, в общем случае не может интерпретироваться ОС другого типа, логические устройства не могут быть использованы операционными системами разного типа. На каждом логическом устройстве может создаваться только одна файловая система.

В частном случае, когда все дисковое пространство охватывается одним разделом, логическое устройство представляет физическое устройство в целом. Если диск разбит на несколько разделов, то для каждого из этих разделов может быть создано отдельное логическое устройство. Логическое устройство может быть создано и на базе нескольких разделов, причем эти разделы не обязательно должны принадлежать одному физическому устройству. Объединение нескольких разделов в единое логическое устройство может выполняться разными способами и преследовать разные цели, основные из которых: увеличение общего объема логического раздела, повышение производительности и отказоустойчивости.

 

Имена файлов в различных ОС

Имя файла — строка символов, однозначно определяющая файл в некотором пространстве имён файловой системы (ФС), обычно называемом каталогом, директорией или папкой. Имена файлов строятся по правилам, принятым в той или иной файловой и операционной системах (ОС). Многие системы позволяют назначать имена, как обычным файлам, так и каталогам и специальным объектам (символическим ссылкам, блочным устройствам и т. п.).

Символьная ссылка (также симлинк от англ. Symbolic link, символическая ссылка) — специальный файл в UNIX-подобных операционных системах, для которого в файловой системе не хранится никакой информации, кроме одной текстовой строки. Эта строка трактуется как путь к файлу, который должен быть открыт при попытке обратиться к данной ссылке. Символьная ссылка занимает ровно столько места на файловой системе, сколько требуется для записи её содержимого (нормальный файл занимает как минимум один блок раздела).

Целью подобной ссылки может быть любой объект — например, другая ссылка, или даже несуществующий файл (в последнем случае при попытке открыть его должно выдаваться сообщение об отсутствии файла). Ссылка, указывающая на несуществующий файл, называется висячей.

Практически символьные ссылки используются для более удобной организации структуры файлов на компьютере, так как позволяют одному файлу или каталогу иметь несколько имён и свободны от некоторых ограничений, присущих жёстким ссылкам (последние действуют только в пределах одного раздела и не могут ссылаться на каталоги).

 

Имя файла является частью полного имени файла, также называемого полным или абсолютным путём к файлу. Полное имя может включать следующие компоненты:

• протокол или способ доступа (http, ftp, file и т. п.);
• имя или адрес компьютера, узла сети (wikipedia.org, 207.142.131.206, \\MYCOMPUTER, SYS: и т. п.);
• устройство хранения, диск (C:, /, SYSLIB и т. п.);
• путь к каталогу (/usr/bin, \TEMP, [USR.LIB.SRC] и т. п.);
• собственно имя файла, которое может содержать его расширение (.txt,.exe,.COM и т. п.).

Имя файла необходимо для того, чтобы к файлу мог обратиться пользователь. В одном каталоге не может быть двух файлов с одинаковыми именами, в разных каталогах это допустимо.