Dateisysteme in Operating-System: Struktur, Attribute, Typen

Ziel des Dateiverwaltungssystems

Hier sind die Hauptziele des Dateiverwaltungssystems:

• Es bietet I/O-Unterstützung für eine Vielzahl von Speichergerätetypen.
• Minimiert das Risiko verlorener oder zerstörter Daten
• Unterstützt das Betriebssystem bei standardisierten E/A-Schnittstellenroutinen für Benutzerprozesse.
• Es bietet I/O-Unterstützung für mehrere Benutzer in einer Mehrbenutzer-Systemumgebung.

Eigenschaften eines Dateisystems

Hier sind wichtige Eigenschaften eines Dateisystems:

• Dateien werden auf der Festplatte oder einem anderen Speicher gespeichert und verschwinden nicht, wenn sich ein Benutzer abmeldet.
• Dateien haben Namen und sind mit einer Zugriffsberechtigung verknüpft, die eine kontrollierte Freigabe ermöglicht.
• Dateien könnten so angeordnet oder in komplexere Strukturen umgewandelt werden, dass die Beziehung zwischen ihnen widergespiegelt wird.

Dateistruktur

Eine Dateistruktur muss so vordefiniert sein, dass ein Betriebssystem versteht. Es hat eine ausschließlich definierte Struktur, die auf seinem Typ basiert.

Drei Arten von Dateistrukturen im Betriebssystem:

• Eine Textdatei: Es handelt sich um eine Reihe von Zeichen, die in Zeilen organisiert sind.
• Eine Objektdatei: Es handelt sich um eine Reihe von Bytes, die in Blöcken organisiert sind.
• Eine Quelldatei: Es handelt sich um eine Reihe von Funktionen und Prozessen.

Lesevorschlag:-Was ist Operating-System? Erklären Sie Betriebssystemtypen, Funktionen und Beispiele.

Dateiattribute

Eine Datei hat einen Namen und Daten. Darüber hinaus speichert es auch Metainformationen wie Datum und Uhrzeit der Dateierstellung, aktuelle Größe, Datum der letzten Änderung usw. Alle diese Informationen werden als Attribute eines Dateisystems bezeichnet.

Hier sind einige wichtige Dateiattribute, die im Betriebssystem verwendet werden:

• Name: Es handelt sich um die einzigen Informationen, die in einer für Menschen lesbaren Form gespeichert sind.
• Identifizieren: Jede Datei wird innerhalb eines Dateisystems durch eine eindeutige Tag-Nummer identifiziert, die als Kennung bezeichnet wird.
• Ort: Zeigt auf den Dateispeicherort auf dem Gerät.
• Typ: Dieses Attribut ist für Systeme erforderlich, die verschiedene Dateitypen unterstützen.
• Größe. Attribut zur Anzeige der aktuellen Dateigröße.
• Schutz. Dieses Attribut weist die Zugriffsrechte zum Lesen, Schreiben und Ausführen der Datei zu und steuert diese.
• Uhrzeit, Datum und Sicherheit: Es dient dem Schutz, der Sicherheit und auch der Überwachung

Dateityp

Es bezieht sich auf die Fähigkeit des Betriebssystems, verschiedene Dateitypen wie Textdateien, Binärdateien und Quelldateien zu unterscheiden. Operating-Systeme wie MS_DOS und UNIX haben die folgenden Dateitypen:

Charakter-Spezialdatei

Dabei handelt es sich um eine Hardwaredatei, die Daten Zeichen für Zeichen liest oder schreibt, z. B. mit einer Maus, einem Drucker usw.

Gewöhnliche Dateien

• In diesen Dateitypen werden Benutzerinformationen gespeichert.
• Dabei kann es sich um Text, ausführbare Programme und Datenbanken handeln.
• Es ermöglicht dem Benutzer, Vorgänge wie Hinzufügen, Löschen und Ändern durchzuführen.

Verzeichnisdateien

• Das Verzeichnis enthält Dateien und andere verwandte Informationen zu diesen Dateien. Im Grunde ist es ein Ordner zum Speichern und Organisieren mehrerer Dateien.

Spezielle Dateien

• Diese Dateien werden auch Gerätedateien genannt. Es stellt physische Geräte wie Drucker, Festplatten, Netzwerke, Flash-Laufwerke usw. dar.

Funktionen der Datei

• Erstellen Sie eine Datei, suchen Sie nach Speicherplatz auf der Festplatte und erstellen Sie einen Eintrag im Verzeichnis.
• In Datei schreiben, erfordert eine Positionierung innerhalb der Datei
• Beim Lesen aus einer Datei ist die Positionierung innerhalb der Datei erforderlich
• Verzeichniseintrag löschen, Speicherplatz zurückgewinnen.
• Neu positionieren: Lese-/Schreibposition verschieben.

Häufig verwendete Begriffe in Dateisystemen

Feld

Dieses Element speichert einen einzelnen Wert, der eine statische oder variable Länge haben kann.

DATABASE

Die Sammlung zusammengehöriger Daten wird als Datenbank bezeichnet. Beziehungen zwischen Datenelementen sind explizit.

DATEIEN

Bei Dateien handelt es sich um eine Sammlung ähnlicher Datensätze, die als eine Einheit behandelt werden.

RECORD

Ein Datensatztyp ist ein komplexer Datentyp, der es dem Programmierer ermöglicht, einen neuen Datentyp mit der gewünschten Spaltenstruktur zu erstellen. Er gruppiert eine oder mehrere Spalten, um einen neuen Datentyp zu bilden. Diese Spalten haben ihre eigenen Namen und Datentypen.

Dateizugriffsmethoden

Dateizugriff ist ein Prozess, der bestimmt, wie auf Dateien zugegriffen und sie in den Speicher gelesen werden. Im Allgemeinen wird von Betriebssystemen immer eine einzige Zugriffsmethode unterstützt. Es gibt jedoch einige Betriebssysteme, die auch mehrere Zugriffsmethoden unterstützen.

Drei Dateizugriffsmethoden sind:

• Sequentieller Zugriff
• Direkter Zufallszugriff
• Sequentiellen Indexzugriff

Sequentieller Zugriff

Bei dieser Art von Dateizugriffsmethode wird auf Datensätze in einer bestimmten vordefinierten Reihenfolge zugegriffen. Bei der sequentiellen Zugriffsmethode werden die in der Datei gespeicherten Informationen ebenfalls einzeln verarbeitet. Die meisten Compiler greifen mit dieser Zugriffsmethode auf Dateien zu.

Direktzugriff

Das Direktzugriffsverfahren wird auch als direkter Direktzugriff bezeichnet. Diese Methode ermöglicht den direkten Zugriff auf den Datensatz. Jeder Datensatz verfügt über eine eigene Adresse, auf die direkt zum Lesen und Schreiben zugegriffen werden kann.

Sequentieller Zugriff

Diese Art der Zugriffsmethode basiert auf einem einfachen sequentiellen Zugriff. Bei dieser Zugriffsmethode wird für jede Datei ein Index erstellt, mit einem direkten Zeiger auf verschiedene Speicherblöcke. Bei dieser Methode wird der Index sequentiell durchsucht und sein Zeiger kann direkt auf die Datei zugreifen. Für eine höhere Effizienz beim Zugriff können mehrere Indexierungsebenen verwendet werden. Es reduziert auch die Zeit, die für den Zugriff auf einen einzelnen Datensatz benötigt wird.

Platzzuweisung

Im Operating-System wird Dateien immer Speicherplatz zugewiesen.

Drei Arten von Raumzuweisungsmethoden sind:

• Verknüpfte Zuordnung
• Indizierte Zuordnung
• Kontinuierliche Zuordnung

Kontinuierliche Zuordnung

Bei dieser Methode

• Jede Datei belegt einen zusammenhängenden Adressraum im Speicher.
• Hier weist das Betriebssystem die Festplattenadresse in linearer Reihenfolge zu.
• Bei der zusammenhängenden Zuordnungsmethode ist die externe Fragmentierung das größte Problem.

Verknüpfte Zuordnung

Bei dieser Methode

• Jede Datei enthält eine Liste mit Links.
• Das Verzeichnis enthält einen Link oder Zeiger im ersten Block einer Datei.
• Bei dieser Methode gibt es keine externe Fragmentierung
• Diese Dateizuordnungsmethode wird für Dateien mit sequentiellem Zugriff verwendet.
• Diese Methode ist nicht ideal für eine Direktzugriffsdatei.

Indizierte Zuordnung

Bei dieser Methode

• Das Verzeichnis umfasst die Adressen der Indexblöcke der spezifischen Dateien.
• Es wird ein Indexblock erstellt, der alle Zeiger für bestimmte Dateien enthält.
• Alle Dateien sollten über individuelle Indexblöcke verfügen, um die Adressen für den Speicherplatz zu speichern.

Dateiverzeichnisse

Ein einzelnes Verzeichnis kann mehrere Dateien enthalten oder auch nicht. Es kann auch Unterverzeichnisse innerhalb des Hauptverzeichnisses haben. Informationen zu Dateien werden von Verzeichnissen verwaltet. In Windows Betriebssystem heißt es Ordner.

Die folgenden Informationen werden in einem Verzeichnis verwaltet:

• Name Der Name, der dem Benutzer angezeigt wird.
• Typ: Typ des Verzeichnisses.
• Position: Aktuelle Zeiger für den nächsten Lese-/Schreibvorgang.
• Reiseziel: Speicherort auf dem Gerät, an dem der Dateiheader gespeichert ist.
• Größe: Anzahl der Bytes, Blöcke und Wörter in der Datei.
• Schutz: Zugriffskontrolle beim Lesen/Schreiben/Ausführen/Löschen.
• Anwendungsbereich: Zeitpunkt der Erstellung, des Zugriffs, der Änderung

Dateitypen – Name, Erweiterung

Dateityp	Übliche Erweiterung	Funktion
Ausführbar	exe, com, bin oder keine	betriebsbereites Maschinensprachenprogramm
Betreff	obj, o	eingehalten, Maschinensprache, nicht verlinkt
Quellcode	C. p, pas, 177, asm, a	Quellcode in verschiedenen Sprachen
Stapel	Fledermaus, sh	Eine Reihe von Befehlen, die ausgeführt werden sollen
Text	txt, doc	Textdatendokumente
Textverarbeitungssystem	doc, docs, tex, rrf usw.	verschiedene Textverarbeitungsformate
Bibliothek	lib, h	Bibliotheken von Routinen
Archiv	Bogen, Reißverschluss, Teer	verwandte Dateien in einer Datei gruppiert, manchmal komprimiert.

Zusammenfassung

• Eine Datei ist eine Sammlung korrelierter Informationen, die auf sekundären oder nichtflüchtigen Speichern wie Magnetplatten, optischen Platten und Bändern aufgezeichnet werden.
• Es bietet I/O-Unterstützung für eine Vielzahl von Speichergerätetypen.
• Dateien werden auf der Festplatte oder einem anderen Speicher gespeichert und verschwinden nicht, wenn sich ein Benutzer abmeldet.
• Eine Dateistruktur muss ein vordefiniertes Format haben, damit ein Betriebssystem sie versteht.
• Der Dateityp bezieht sich auf die Fähigkeit des Betriebssystems, zwischen verschiedenen Dateitypen wie Textdateien, Binärdateien und Quelldateien zu unterscheiden.
• Erstellen Sie Speicherplatz auf der Festplatte und nehmen Sie einen Eintrag im Verzeichnis vor.
• Die Methode des indizierten sequentiellen Zugriffs basiert auf einem einfachen sequentiellen Zugriff
• Bei der sequenziellen Zugriffsmethode wird auf Datensätze in einer bestimmten vordefinierten Reihenfolge zugegriffen
• Das Direktzugriffsverfahren wird auch als direkter Direktzugriff bezeichnet
• Drei Arten von Raumzuweisungsmethoden sind:
• Verknüpfte Zuordnung
• Indizierte Zuordnung
• Kontinuierliche Zuordnung
• Informationen zu Dateien werden von Verzeichnissen verwaltet