Souborové systémy v Operating System: Struktura, Atributy, Typy

Cíl systému správy souborů

Zde jsou hlavní cíle systému správy souborů:

• Poskytuje I/O podporu pro různé typy úložných zařízení.
• Minimalizuje šance na ztrátu nebo zničení dat
• Pomáhá OS standardizovat rutiny I/O rozhraní pro uživatelské procesy.
• Poskytuje I/O podporu pro více uživatelů v prostředí víceuživatelských systémů.

Vlastnosti systému souborů

Zde jsou důležité vlastnosti souborového systému:

• Soubory jsou uloženy na disku nebo jiném úložišti a nezmizí, když se uživatel odhlásí.
• Soubory mají názvy a jsou spojeny s přístupovým oprávněním, které umožňuje řízené sdílení.
• Soubory mohou být uspořádány nebo mohou být složitější struktury, aby odrážely vztah mezi nimi.

Struktura souborů

Struktura souboru musí mít předdefinovaný formát takovým způsobem, aby an operační systém rozumí. Má výhradně definovanou strukturu, která vychází z jeho typu.

Tři typy struktury souborů v OS:

• Textový soubor: Jedná se o řadu znaků, které jsou uspořádány do řádků.
• Objektový soubor: Jedná se o sérii bajtů, která je uspořádána do bloků.
• Zdrojový soubor: Jedná se o řadu funkcí a procesů.

Doporučení ke čtení: -Co je to Operating systém? Vysvětlete typy OS, funkce a příklady.

Atributy souboru

Soubor má název a data. Kromě toho také ukládá meta informace, jako je datum a čas vytvoření souboru, aktuální velikost, datum poslední změny atd. Všechny tyto informace se nazývají atributy systému souborů.

Zde jsou některé důležité atributy souborů používané v OS:

• Jméno: Je to jediná informace uložená v lidsky čitelné podobě.
• identifikátor: Každý soubor je identifikován jedinečným číslem tagu v systému souborů známém jako identifikátor.
• pronájem: Ukazuje na umístění souboru v zařízení.
• Typ: Tento atribut je vyžadován pro systémy, které podporují různé typy souborů.
• Velikost. Atribut používaný k zobrazení aktuální velikosti souboru.
• Ochrana. Tento atribut přiděluje a řídí přístupová práva ke čtení, zápisu a spouštění souboru.
• Čas, datum a zabezpečení: Slouží k ochraně, zabezpečení a také k monitorování

Typ souboru

Odkazuje na schopnost operačního systému rozlišovat různé typy souborů, jako jsou textové soubory, binární a zdrojové soubory. Však, Operating systémy jako MS_DOS a UNIX mají následující typ souborů:

Zvláštní soubor znaků

Je to hardwarový soubor, který čte nebo zapisuje data znak po znaku, jako je myš, tiskárna a další.

Obyčejné soubory

• Tyto typy souborů ukládají informace o uživateli.
• Může se jednat o text, spustitelné programy a databáze.
• Umožňuje uživateli provádět operace, jako je přidání, odstranění a úprava.

Adresář Soubory

• Adresář obsahuje soubory a další související informace o těchto souborech. Je to v podstatě složka pro uložení a uspořádání více souborů.

Speciální soubory

• Tyto soubory se také nazývají soubory zařízení. Představuje fyzická zařízení, jako jsou tiskárny, disky, sítě, flash disky atd.

Funkce souboru

• Vytvořte soubor, najděte místo na disku a proveďte záznam do adresáře.
• Zápis do souboru, vyžaduje umístění v souboru
• Čtení ze souboru zahrnuje umístění v souboru
• Smažte položku adresáře, obnovte místo na disku.
• Přemístit: přesunout pozici pro čtení/zápis.

Běžně používané termíny v souborových systémech

Pole

Tento prvek ukládá jednu hodnotu, která může mít statickou nebo proměnnou délku.

DATABÁZE

Sběr souvisejících dat se nazývá databáze. Vztahy mezi prvky dat jsou explicitní.

SOUBORY

Soubory je kolekce podobných záznamů, se kterými se zachází jako s jednou entitou.

ZÁZNAM

Typ záznamu je komplexní datový typ, který umožňuje programátorovi vytvořit nový datový typ s požadovanou strukturou sloupců. Seskupuje jeden nebo více sloupců a tvoří nový datový typ. Tyto sloupce budou mít své vlastní názvy a datový typ.

Metody přístupu k souborům

Přístup k souboru je proces, který určuje způsob přístupu k souborům a jejich čtení do paměti. Obecně platí, že operační systémy vždy podporují jednu metodu přístupu. I když existují některé operační systémy, které také podporují více metod přístupu.

Tři způsoby přístupu k souborům jsou:

• Sekvenční přístup
• Přímý náhodný přístup
• Index sekvenčního přístupu

Sekvenční přístup

V tomto typu metody přístupu k souborům se k záznamům přistupuje v určitém předem definovaném pořadí. V metodě sekvenčního přístupu jsou informace uložené v souboru také zpracovávány jeden po druhém. Většina kompilátorů přistupuje k souborům pomocí této přístupové metody.

Náhodný přístup

Metoda náhodného přístupu se také nazývá přímý náhodný přístup. Tato metoda umožňuje přímý přístup k záznamu. Každý záznam má svou vlastní adresu, na kterou lze přímo přistupovat pro čtení a zápis.

Sekvenční přístup

Tento typ přístupové metody je založen na jednoduchém sekvenčním přístupu. V této přístupové metodě je pro každý soubor vytvořen index s přímým ukazatelem na různé bloky paměti. Při této metodě se index prohledává sekvenčně a jeho ukazatel má přímý přístup k souboru. Pro větší efektivitu přístupu lze použít více úrovní indexování. Zkracuje také čas potřebný k přístupu k jednomu záznamu.

Alokace prostoru

v Operating systému jsou souborům vždy přidělena místa na disku.

Existují tři typy metod přidělování prostoru:

• Propojená alokace
• Indexovaná alokace
• Souvislá alokace

Souvislá alokace

V této metodě

• Každý soubor má v paměti souvislý adresní prostor.
• Zde je adresa disku přidělovaná OS v lineárním pořadí.
• V metodě souvislé alokace je největším problémem externí fragmentace.

Propojená alokace

V této metodě

• Každý soubor obsahuje seznam odkazů.
• Adresář obsahuje odkaz nebo ukazatel v prvním bloku souboru.
• U této metody nedochází k vnější fragmentaci
• Tato metoda přidělování souborů se používá pro soubory se sekvenčním přístupem.
• Tato metoda není ideální pro soubor s přímým přístupem.

Indexovaná alokace

V této metodě

• Adresář obsahuje adresy indexových bloků konkrétních souborů.
• Vytvoří se blok indexu se všemi ukazateli pro konkrétní soubory.
• Všechny soubory by měly mít jednotlivé indexové bloky pro uložení adres místa na disku.

Adresáře souborů

Jeden adresář může nebo nemusí obsahovat více souborů. Může mít také podadresáře uvnitř hlavního adresáře. Informace o souborech jsou udržovány v adresářích. v Windows OS se tomu říká složky.

Níže jsou uvedeny informace, které jsou udržovány v adresáři:

• Jméno Jméno, které se zobrazí uživateli.
• Typ: Typ adresáře.
• Pozice: Aktuální ukazatele dalšího čtení/zápisu.
• Umístění: Umístění na zařízení, kde je uložena hlavička souboru.
• Velikost: Počet bajtů, bloků a slov v souboru.
• Ochrana: Řízení přístupu při čtení/zápisu/spouštění/mazání.
• Používání: Čas vytvoření, přístupu, úpravy

Typy souborů – název, přípona

Typ souboru	Obvyklé prodloužení	funkce
Spouštěcí	exe, com, bin nebo none	program ve strojovém jazyce připravený ke spuštění
Objekt	obj, o	vyhověno, strojový jazyk, nepropojeno
Zdrojový kód	C. p, pas, 177, asm, a	zdrojový kód v různých jazycích
Dávka	netopýr, sh	Série příkazů, které mají být provedeny
Text	txt, doc	textové datové dokumenty
Textový procesor	doc,docs, tex, rrf atd.	různé formáty textových procesorů
Knihovna	lib, h	knihovny rutin
Archive	oblouk, zip, dehet	související soubory seskupené do jednoho souboru, někdy komprimovaného.

Shrnutí

• Soubor je soubor korelovaných informací, které jsou zaznamenány na sekundární nebo energeticky nezávislé úložiště, jako jsou magnetické disky, optické disky a pásky.
• Poskytuje I/O podporu pro různé typy úložných zařízení.
• Soubory jsou uloženy na disku nebo jiném úložišti a nezmizí, když se uživatel odhlásí.
• Struktura souboru musí mít předdefinovaný formát takovým způsobem, aby jí operační systém rozuměl.
• Typ souboru označuje schopnost operačního systému rozlišovat různé typy souborů, jako jsou textové soubory, binární a zdrojové soubory.
• Vytvořte najít místo na disku a proveďte záznam do adresáře.
• Metoda indexovaného sekvenčního přístupu je založena na jednoduchém sekvenčním přístupu
• V metodě sekvenčního přístupu se k záznamům přistupuje v určité předem definované sekvenci
• Metoda náhodného přístupu se také nazývá přímý náhodný přístup
• Existují tři typy metod přidělování prostoru:
• Propojená alokace
• Indexovaná alokace
• Souvislá alokace
• Informace o souborech jsou udržovány v adresářích