Рано или поздно начинающий пользователь компьютера сталкивается с таким понятием, как файловая система (ФС). Как правило, впервые знакомство с данным термином происходит при форматировании носителя информации: логические диски винчестера и подключаемые носители (флешки, карты памяти, внешний жесткий диск).

Перед форматированием операционная система Windows предлагает выбрать вид файловой системы на носителе, размер кластера, способ форматирования (быстрое или полное). Давайте разберемся, что же такое файловая система и для чего она нужна? Вся информация записывается на носитель в виде файлов, которые должны располагаться в определенном порядке, иначе операционная система и программы не смогут оперировать с данными. Этот порядок и организует файловая система с помощью определенных алгоритмов и правил размещения файлов на носителе.

Когда программе требуется файл, записанный на диске, ей нет необходимости знать, как и где он хранится. Все, что от программы требуется – это знать имя файла, его размер и атрибуты, чтобы передать эти данные файловой системе, которая обеспечит доступ к нужному файлу. То же самое происходит и при записи данных на носитель: программа передает информацию о файле (имя, размер, атрибуты) файловой системе, которая сохраняет его по своим определенным правилам. Для лучшего понимания представьте библиотекаря, который выдает клиенту книгу по ее названию. Или в обратном порядке: клиент сдает прочитанную книгу библиотекарю, который размещает ее обратно на хранение. Клиенту совсем нет необходимости знать, где и как хранится книга, это обязанность служащего заведения. Библиотекарь знает правила каталогизации библиотеки и согласно этим правилам разыскивает издание или размещает его обратно, т.е. выполняет свои служебные функции. В данном примере библиотека – это носитель информации, библиотекарь – файловая система, клиент – программа. Основные функции файловой системы Основными функциями файловой системы являются: размещение и упорядочивание на носителе данных в виде файлов; определение максимально поддерживаемого объема данных на носителе информации; создание, чтение и удаление файлов; назначение и изменение атрибутов файлов (размер, время создания и изменения, владелец и создатель файла, доступен только для чтения, скрытый файл, временный файл, архивный, исполняемый, максимальная длина имени файла и т.п.); определение структуры файла; поиск файлов; организация каталогов для логической организации файлов; защита файлов при системном сбое; защита файлов от несанкционированного доступа и изменения их содержимого. Организация информации в файловой системе Информация, записываемая на жесткий диск или любой другой носитель, размещается в нем на основе кластерной организации. Кластер представляют собой своего рода ячейку определенного размера, в которую помещается весь файл или его часть.

Если файл имеет размер кластера, то он занимает только один кластер. Если размер файла превышает размер ячейки, то он размещается в нескольких ячейках-кластерах. Причем свободные кластеры могут находиться не рядом с другом, а быть разбросанными по физической поверхности диска. Такая система позволяет наиболее рационально использовать место при хранении файлов. Задача файловой системы — разложить файл при записи по свободным кластерам оптимальным образом, а также собрать его при чтении и выдать программе или операционной системе. Виды файловых систем В процессе эволюции компьютеров, носителей информации и операционных систем возникало и пропадало большое количество файловых систем. В процессе такого эволюционного отбора, на сегодня для работы с жесткими дисками и внешними накопителями (флешки, карты памяти, внешние винчестеры, компакт диски) в основном используются следующие виды ФС: NTFS FAT32 Ext3 Ext4 NFS+ UDF ISO9660 Последние две системы предназначены для работы с компакт дисками. Файловые системы Ext3 и Ext4 работают с операционными системами на основе Linux. NFS Plus – это ФС для операционных систем OS X, используемых в компьютерах фирмы Apple. Файловые системы NTFS и FAT32 Самое большое распространение получили файловые системы NTFS и FAT32 и это не удивительно, т.к. они предназначены для операционных систем Windows, под управлением которых работает подавляющее большинство компьютеров в мире.

Сейчас FAT32 активно вытесняется более продвинутой системой NTFS по причине ее большей надежности к сохранности и защите данных. К тому же последние версии ОС Windows просто не дадут себя установить, если раздел жесткого диска будет отформатирован в FAT32. Программа установки потребует отформатировать раздел в NTFS. Файловая система NTFS поддерживает работу с дисками объемом в сотни терабайт и размером одного файла до 16 терабайт. Файловая система FAT32 поддерживает диски до 8 терабайт и размер одного файла до 4Гб. Чаще всего данную ФС используют на флешках и картах памяти. Именно в FAT32 форматируют внешние накопители на заводе. Однако ограничение на размер файла в 4Гб на сегодня уже является большим минусом, т.к. в связи с распространением высококачественного видео, размер файла с фильмом будет превышать это ограничение и его будет невозможно записать на носитель. #fat #fat32 #ntfs #ФайловаяСистема #ЖесткийДиск Физический диск — деталь компьютера, вставляемая в системный блок, или монтируемая через внешние порты. Логический диск – раздел физического диска, часть диска, представленная системой как отдельный диск. RAID массив - несколько физических дисков, представленные системой, как логический раздел. Имя диска – название жесткого диска – буква латинского алфавита (C: D: E:), или номер устройства (hda0 hda1 hdb2). Файловая система - регламент, определяющий способ организации, хранения и именования данных на носителях информации. Файл – логическая единица хранимой на носителе информации, которая имеет свои собственные атрибуты. FAT12/FAT16/FAT32 используются в ОС MS-DOS и разных версиях Windows; на многих съёмных носителях (в частности, на дискетах и USB-flash). ОС Linux поддерживает чтение и запись в этих файловых системах. NTFS появилась в системах Windows NT, перешла в другие версии (например, Windows 2000, Windows 2003, Vista). ОС Linux NTFS поддерживает на чтение и на запись. Журналируемая файловая система ведёт постоянный учёт всех операций записи на диск. В случае аварии, например сбоя электропитания, файловая система всегда автоматически возвращается в рабочее состояние. Lustre Файловая система, которая используется в компьютерных кластерах, начиная от небольших кластеров рабочих групп и заканчивая масштабными географически распределенными кластерами. Файловые системы Lustre могут поддерживать десятки тысяч клиентских систем, десятки петабайт (1015 байт) памяти для хранения данных и пропускную способность ввода-вывода в сотни гигабайт в секунду (GB/s). Благодаря высокой масштабируемости Lustre устанавливают в своих системах провайдеры Интернет, финансовые организации, индустрия нефти и газа. ZFS (Zettabyte File System) — файловая система, изначально созданная в Sun Microsystems для операционной системы Solaris. Поддерживает большие объёмы данных, объединяет концепции файловой системы и менеджера логических дисков (томов) и физических носителей, новаторскую структуру данных на дисках, легковесные файловые системы (англ. lightweight filesystems), а также простое управление томами хранения данных. ZFS является проектом с открытым исходным кодом и лицензируется под CDDL (Common Development and Distribution License). Имена файлов FAT "8.3" Допустима любая комбинация букв и цифр, пробел (ASCII-код 20h), символы ASCII с кодами больше 127, а также знаки: $ % ' - _ @ ~ ` ! ( ) ^ # &. В именах формата "8.3" недопустимы: + , ; = [ ] Имена файлов FAT32 “255.3” Допустимы имена длиной до 255 символов и более чем с одной точкой. Но для них формируется псевдоним, “8.3”, дополняемый знаками ~n (где n - порядковый номер), и первых трех символов за последней точкой. Имена файлов NTFS “255.3” Допустимы имена длиной до 255 символов и более чем с одной точкой. Краткая историческая справка Развитие файловых систем персональных компьютеров определялось двумя факторами: - появлением новых стандартов на носители информации; - ростом требований к характеристикам файловой системы со стороны прикладных программ (разграничение уровней доступа, поддержка длинных имен файлов в формате UNICODE). До появления ОС не было файлов и структур их хранения. Усложнение ФС связано с увеличением объемов хранимой информации и с ростом требований надежности хранения данных. Эволюция файловой системы была напрямую связана с развитием технологий реляционных баз данных. Файловая система использовала последние достижения, разработанные для применения в СУБД: механизмы транзакций, защиты данных, систему самовосстановления в результате сбоя. Развитие файловых систем привело к изменению самого понятия "файл" от первоначального толкования как упорядоченная последовательность логических записей, до понятия файла, как объекта, имеющего набор характеризующих его атрибутов (включая имя файла, его псевдоним, время создания и собственно данные). Файлы в сложных файловых системах приобретают новые черты: - файл, как набор упорядоченных записей; - файл, как папка; - файл, как устройство. В сложных ФС файл имеет права пользования: - r только чтение; - w только запись; - x выполнение. Присвоение файлам атрибутов пользования приводит к ограничению доступа к данным и созданию особых условий безопасности хранения информации.

Файлы полностью доступны «хозяину» -r-w-x и его группе пользователей. Программные средства для подготовки диска: Разметка диска в DOS – fdisk Форматирование диска – format В Windows работают одноименные утилиты, но каждая из них соответствует версии ОС. В других ОС имеются собственные утилиты, использование которых разрешено только суперпользователю root. Утилиты для разметки и форматирования CD ROM: Наиболее популярная сегодня – NERO для Windows В UNIX запись на CD производится рядом команд из консоли суперпользователя В Mac OS X имеются много возможностей, но основные: - консольный способ; - дисковая утилита. Разметка и форматирование CD производится в стандарте iso9600 Путь к файлу - набор символов, показывающий расположение файла в файловой системе (адрес каталога). В операционных системах UNIX разделительным знаком при записи пути является символ «/» (прямой слеш, или косая черта). В Windows — «\» (обратный слеш). Эти знаки служат для разделения названия каталогов, составляющих путь к файлу. Пример /home/user_student/foo/bar.txt Путь может быть абсолютным или относительным. Полный или абсолютный путь — это путь, который указывает на одно и то же место в файловой системе, вне зависимости от текущей рабочей директории или других обстоятельств. Полный путь всегда начинается с корневого каталога. Относительный путь представляет собой путь по отношению к текущему рабочему каталогу пользователя или активных приложений. В операционной системе Solaris путь к файлу всегда виден в окне файлового менеджера или в диалоговом окне команд “Открыть” (Open), или “Сохранить как...” (Save As...) Вид строки с записью пути к файлу примерно такой: /home/compXX/Documents/ML101/zadanie_1.odt Это абсолютный путь. Обратите внимание на папку /compXX Если номер пользователя в данной сессии не соответствует значению “compXX”, то в диалоговом окне нужно подниматься вверх по уровням вложенных папок до папки /home и выбрать папку соответствующего пользователя, а далее открывать последующие уровни папок до достижения места хранения нужного файла. #fat #fat32 #ntfs #ФайловаяСистема #ssd #РаботаСДиском