Файловая система

Файловая система используются для управления хранением и извлечением данных. Без файловой системы информация, размещенная на носителе данных, будет представлять собой один большой объем данных без возможности указать, где останавливается одна часть информации и начинается следующая. Разделяя данные на части и давая каждой части имя, информация легко изолируется и идентифицируется. Принимая свое название от того, как называются информационные системы на бумажной основе, каждая группа данных называется «файлом». Структура и логические правила, используемые для управления группами информации и их именами, называются «файловой системой».

Существует множество различных типов файловых систем. Каждый из них имеет разную структуру и логику, свойства скорости, гибкости, безопасности, размера и т.д. Некоторые файловые системы были разработаны для использования в конкретных приложениях. Например, файловая система ISO 9660 разработана специально для оптических дисков.

Некоторые файловые системы используются на локальных устройствах хранения данных. Другие предоставляют доступ к файлам через сетевой протокол (например, NFS, SMB или 9P-клиенты). Некоторые файловые системы являются «виртуальными», что означает, что предоставленные «файлы» (называемые виртуальными файлами) вычисляются по запросу (например, procfs).

Она отвечает за организацию пространства для хранения. Надежность, эффективность и настройка в отношении физической среды хранения являются важными конструктивными соображениями.

Логическая файловая система отвечает за взаимодействие с пользовательским приложением. Он предоставляет интерфейс прикладной программы (API) для операций с файлами - OPEN, CLOSE, READ и т.д., и передает запрошенную операцию на слой под ней для обработки. Логическая файловая система «manage[s] открывает записи таблицы файлов и дескрипторы файлов для каждого процесса». Этот уровень обеспечивает «доступ к файлам, операции с каталогом [and], безопасность и защиту».

Второй необязательный уровень - виртуальная файловая система. «Этот интерфейс позволяет поддерживать несколько параллельных экземпляров физических файловых систем, каждый из которых называется реализацией файловой системы».

Третий уровень - физическая файловая система. Этот уровень связан с физической работой устройства хранения (например, диска). Он обрабатывает считываемые или записанные физические блоки. Он обрабатывает буферизацию и управление памятью и отвечает за физическое размещение блоков в определенных местах на носителе данных. Физическая файловая система взаимодействует с драйверами устройств или с каналом для управления устройством хранения.

Имя файла используется для идентификации места хранения в файловой системе. Большинство файловых систем имеют ограничения на длину имен файлов. В некоторых файловых системах имена файлов нечувствительны к регистру (например, имена файлов, такие как FOO и foo, относятся к одному и тому же файлу); В других системах имена файлов чувствительны к регистру (то есть имена FOO, Foo и foo относятся к трем отдельным файлам).

Большинство современных файловых систем позволяют именам файлов содержать широкий диапазон символов из набора символов Юникода. Однако они могут иметь ограничения на использование определенных специальных символов, запрещая их в именах файлов; Эти символы могут использоваться для указания устройства, типа устройства, префикса каталога, разделителя пути к файлу или типа файла.

Файловые системы включают в себя утилиты для инициализации, изменения параметров и удаления экземпляра файловой системы. Некоторые из них включают возможность расширения или усечения пространства, выделенного файловой системе.

Утилиты справочника включают в себя возможности для создания дополнительных ссылок на каталог (жесткие ссылки в Unix), переименование родительских ссылок («..»» в Unix-подобных операционных системах), [clarification needed] и создания двунаправленных ссылок на файлы.

Утилиты файлов создают, переписывают, копируют, перемещают и удаляют файлы и изменяют метаданные. Они могут усекать данные, усекать или расширять пространство, добавлять, перемещать и изменять файлы, копировать и восстанавливать, проводить репликацию данных и реорганизацию различных структур данных и таблиц распределения в файловой системе.

Важнейшей целью файловой системы является управление пользовательскими данными. Она включает в себя хранение, получение и обновление данных.

Некоторые файловые системы принимают данные для хранения в виде потока байтов, которые собираются и сохраняются, таким образом, который эффективен для носителя. Когда программа извлекает данные, она определяет размер буфера памяти, и файловая система передает данные из носителя в буфер. Сценарий библиотеки времени выполнения иногда позволяет программе пользователя определять запись на основе вызова библиотеки с указанием длины.

Типы файловых систем могут быть классифицированы как файловые системы дисков, сетевые файловые системы и файловые системы специального назначения.

Файловая система диска использует преимущества способности запоминающих устройств на случайном обращении к данным за короткий промежуток времени. Также они включают скорость доступа к данным после первоначального запроса и ожидание того, что также могут быть запрошены следующие данные. Это позволяет нескольким пользователям (или процессам) получить доступ к различным данным на диске, независимо от расположения данных. Примеры таких файловых систем: FAT (FAT12, FAT16, FAT32), exFAT, NTFS, HFS и HFS +, HPFS, APFS, UFS, ext2, ext3, ext4, XFS, btrfs, ISO 9660, Files-11, Veritas File System, VMFS, ZFS, ReiserFS и UDF.

Файловой система БД. Представлена в иерархическом структурированном управлении файлов, которые идентифицируются по характеристикам, таким как тип файла, тема, автор и т.д.

Сетевая файловая система - это файловая система, которая действует как клиент для протокола удаленного доступа к файлам, обеспечивая доступ к файлам на сервере. Программы, использующие локальные интерфейсы, могут прозрачно создавать, управлять и обращаться к иерархическим каталогам и файлам на удаленных компьютерах, подключенных к сети. Примеры сетевых файловых систем включают клиентов для протоколов NFS, AFS, SMB и файловых системных клиентов для FTP и WebDAV.

Специальная файловая система представляет собой нефайловые элементы операционной системы в виде файлов, поэтому их можно использовать при использовании API-интерфейсов файловой системы. Это чаще всего выполняется в Unix-подобных операционных системах, но устройствам даются имена файлов в некоторых не-Unix-подобных операционных системах.