Filsystemer i Operating System: struktur, attributter, typer
Nathaniel Brooks
⚡ Smart oppsummering
Filsystemet i et operativsystem organiserer, lagrer og henter data på sekundær lagring som magnetiske disker, optiske disker og bånd, og definerer filstruktur, attributter, tilgangsmetoder og tildeling slik at programmer administrerer informasjon pålitelig.
Hva er filsystem?
En fil er en samling av korrelert informasjon som er registrert på sekundær eller ikke-flyktig lagring som magnetiske disker, optiske disker og bånd. Det er en metode for datainnsamling som brukes som et medium for å gi input og motta utdata fra det programmet.
Generelt sett er en fil en sekvens av biter, byte eller poster hvis betydning er definert av filskaperen og brukeren. Hver fil har en logisk plassering der den er plassert for lagring og gjenfinning.
Målet med filbehandlingssystemet
Her er hovedmålene for filbehandlingssystemet:
- Den gir I/O-støtte for en rekke lagringsenhetstyper.
- Det minimerer sjansene for tapte eller ødelagte data.
- Det hjelper operativsystemet med å standardisere I/O-grensesnittrutiner for brukerprosesser.
- Den gir I/O-støtte for flere brukere i et flerbrukersystemmiljø.
Egenskaper til et filsystem
Her er de viktigste egenskapene til et filsystem:
- Filer lagres på disk eller annen lagring og forsvinner ikke når en bruker logger av.
- Filer har navn og er knyttet til tilgangstillatelser som tillater kontrollert deling.
- Filer kan ordnes i mer komplekse strukturer for å gjenspeile forholdet mellom dem.
Filstruktur
En filstruktur trenger et forhåndsdefinert format på en slik måte at en operativsystem forstår det. Den har en eksklusivt definert struktur, som er basert på dens type.
Tre typer filstrukturer i operativsystemet er:
- En tekstfil: Det er en serie med tegn som er organisert i linjer.
- En objektfil: Det er en serie byte som er organisert i blokker.
- En kildefil: Det er en serie funksjoner og prosesser.
Leseforslag:- Hva er Operating System? Forklar OS-typer, funksjoner og eksempler.
Filattributter
En fil har et navn og data. I tillegg lagrer den metainformasjon som opprettelsesdato og -klokkeslett for filen, gjeldende størrelse og dato for siste endring. All denne informasjonen kalles attributtene til et filsystem.
Her er noen viktige filattributter som brukes i operativsystemet:
- Navn: Det er den eneste informasjonen som er lagret i en menneskelig lesbar form.
- Identifier: Hver fil identifiseres med et unikt taggnummer i et filsystem kjent som en identifikator.
- Sted: Den peker til filplasseringen på enheten.
- Type: Dette attributtet kreves for systemer som støtter ulike typer filer.
- Størrelse: Dette attributtet brukes til å vise gjeldende filstørrelse.
- Beskyttelse: Dette attributtet tildeler og kontrollerer tilgangsrettighetene for å lese, skrive og kjøre filen.
- Tid, dato og sikkerhet: Den brukes til beskyttelse, sikkerhet og overvåking.
Filtype
Filtype refererer til operativsystemets evne til å skille mellom ulike filtyper som tekstfiler, binære filer og kildefiler. OperaSystemer som MS-DOS og UNIX har følgende filtyper:
Karakter spesialfil
Det er en maskinvarefil som leser eller skriver data tegn for tegn, som en mus, skriver og mer.
Vanlige filer
- Disse filtypene lagrer brukerinformasjon.
- De kan være tekst, kjørbare programmer eller databaser.
- De lar brukeren utføre operasjoner som å legge til, slette og endre.
Katalogfiler
- En katalog inneholder filer og annen relatert informasjon om disse filene. Det er i bunn og grunn en mappe for å oppbevare og organisere flere filer.
Spesialfiler
- Disse filene kalles også enhetsfiler. De representerer fysiske enheter som skrivere, disker, nettverk og flash-stasjoner.
Funksjoner til fil
- Opprett en fil, finn plass på disken og lag en oppføring i katalogen.
- Skriv til en fil, som krever plassering i filen.
- Lese fra en fil, som innebærer posisjonering i filen.
- Slett en katalogoppføring og frigjør diskplass.
- Omplassering: flytt lese-/skriveposisjonen.
Vanlige begreper i filsystemer
Felt
Dette elementet lagrer en enkelt verdi, som kan være statisk eller variabel lengde.
Database
En samling av relaterte data kalles en database. Forholdene mellom dataelementene er eksplisitte.
Filer
En fil er en samling av lignende poster som behandles som én enhet.
Record
En posttype er en kompleks datatype som lar programmereren opprette en ny datatype med ønsket kolonnestruktur. Den grupperer én eller flere kolonner for å danne en ny datatype. Disse kolonnene har sine egne navn og datatyper.
Filtilgangsmetoder
Filtilgang er en prosess som bestemmer hvordan filer blir åpnet og lest inn i minnet. Generelt støttes alltid én tilgangsmetode av operativsystemer, selv om noen operativsystemer også støtter flere tilgangsmetoder.
Tre filtilgangsmetoder er:
- Sekvensiell tilgang
- Direkte tilfeldig tilgang
- Indeks sekvensiell tilgang
Sekvensiell tilgang
I denne typen filtilgangsmetode får man tilgang til poster i en bestemt forhåndsdefinert sekvens. I metoden for sekvensiell tilgang behandles også informasjon som er lagret i filen én etter én. De fleste kompilatorer får tilgang til filer ved å bruke denne tilgangsmetoden.
Tilfeldig tilgang
Tilfeldig tilgangsmetoden kalles også direkte tilfeldig tilgang. Denne metoden gir direkte tilgang til posten. Hver post har sin egen adresse, som kan nås direkte for lesing og skriving.
Indeks sekvensiell tilgang
Denne typen tilgangsmetode er basert på enkel sekvensiell tilgang. I denne tilgangsmetoden bygges en indeks for hver fil, med en direkte peker til forskjellige minneblokker. I denne metoden søkes indeksen sekvensielt, og pekeren kan få direkte tilgang til filen. Flere indekseringsnivåer kan brukes for å gi større effektivitet i tilgangen. Det reduserer også tiden som trengs for å få tilgang til en enkelt post.
Plassfordeling
I operativsystemet tildeles filer alltid diskplass. Tre typer plasstildelingsmetoder er:
- Koblet tildeling
- Indeksert tildeling
- Sammenhengende tildeling
Sammenhengende tildeling
I denne metoden:
- Hver fil bruker et sammenhengende adresseområde i minnet.
- Her tildeler operativsystemet diskadresser i lineær rekkefølge.
- I den sammenhengende tildelingsmetoden er ekstern fragmentering det største problemet.
Koblet tildeling
I denne metoden:
- Hver fil inneholder en liste over lenker.
- Katalogen inneholder en lenke eller peker i den første blokken av en fil.
- Med denne metoden er det ingen ekstern fragmentering.
- Denne filallokeringsmetoden brukes for filer med sekvensiell tilgang.
- Denne metoden er ikke ideell for en fil med direkte tilgang.
Indeksert tildeling
I denne metoden:
- Katalogen inneholder adressene til indeksblokkene til de spesifikke filene.
- En indeksblokk opprettes med alle pekere for spesifikke filer.
- Alle filer bør ha individuelle indeksblokker for å lagre adressene for diskplass.
Filkataloger
En enkelt katalog kan inneholde flere filer, men ikke nødvendigvis. Den kan også ha underkataloger i hovedkatalogen. Informasjon om filer vedlikeholdes av kataloger. I Windows OS, de kalles mapper.
Katalog på ett nivå
Følgende er informasjonen som oppbevares i en katalog:
- Navn: Navnet som vises til brukeren.
- Type: Type katalog.
- Stilling: Gjeldende pekere for neste lesing/skriving.
- Sted: Plasseringen på enheten der filhodet er lagret.
- Størrelse: Antall byte, blokker og ord i filen.
- Beskyttelse: Tilgangskontroll for lesing/skriving/utførelse/sletting.
- Bruk: Tidspunkt for opprettelse, tilgang og endring.
Filtyper - navn, filtype
| Filtype | Vanlig utvidelse | Funksjon |
| kjørbar | exe, com, bin eller ingen | maskinspråklig program som er klart til å kjøre |
| Objekt | obj, o | kompilert, maskinspråk, ikke lenket |
| Kildekode | c, p, pas, 177, asm, a | kildekode på forskjellige språk |
| Batch | flaggermus, sh | en rekke kommandoer som skal utføres |
| tekst | txt, doc | tekstdatadokumenter |
| Tekstbehandler | doc, docs, tex, rrf, osv. | ulike tekstbehandlerformater |
| Bibliotek | lib, h | bibliotek med rutiner |
| Archive | bue, glidelås, tjære | relaterte filer gruppert i én fil, noen ganger komprimert |
