Лекция №5. Файловая подсистема

1.

Учебный курс
«ОРГАНИЗАЦИЯ
ОПЕРАЦИОННЫХ СИСТЕМ»
Преподаватель:
ст. преп. Зуева Екатерина Александровна

2.

Файловая подсистема
Лекция 5

3.

Файловая подсистема
1. Логическая организация файловой системы.
2. Иерархическая структура.
3. Монтирование.
4. Физическая организация файловой системы.
5. Особенности и основные функции файловой системы.
6. Компоненты файловой системы.
7. Индексная файловая система.
8. Виртуальная файловая система.
9. Стандартные каталоги в файловой системе.
10. Сохранность и защита файлов.

4.

Файловая система
Файловая система (ФС) — структура, определяющая
способ организации, хранения и именования данных
на носителях информации.
Файловая система определяет формат содержимого и
способ физического хранения информации, которую
принято группировать в виде файлов. Конкретная
файловая система определяет размер имен файлов
и (каталогов), максимальный возможный размер
файла и раздела, набор атрибутов файла.
Некоторые файловые системы предоставляют
сервисные возможности, например, разграничение
доступа или шифрование файлов.

5.

Файловая система
Файловая система связывает носитель информации с
одной стороны и API для доступа к файлам — с другой.
Когда прикладная программа обращается к файлу, она не
имеет никакого представления о том, каким образом
расположена информация в конкретном файле, так же, как и
на каком физическом типе носителя (CD, жёстком диске,
блоке флеш-памяти или другом) он записан. Всё, что знает
программа - это имя файла, его размер и атрибуты. Эти
данные она получает от драйвера файловой системы.
Именно файловая система устанавливает, где и как будет
записан файл на физическом носителе (например, жёстком
диске).
Однако файловая система не обязательно напрямую
связана с физическим носителем информации. Существуют
виртуальные файловые системы, а также сетевые
файловые системы, которые являются лишь способом
доступа к файлам, находящимся на удалённом компьютере.

6.

Разделы диска
Раздел диска – непрерывная часть физического
носителя, которую ОС представляет пользователю,
как логическое устройство.
Логическое устройство функционирует так, как если
это был отдельный физический диск.
Операционные системы разного типа используют
единое для всех представление о разделах, но
создают на его основе логические устройства
специфические для ОС.
На каждом логическом устройстве может быть одна
файловая система.

7.

Логические устройства.
RAID-массивы
Логическое устройство может быть создано на базе
нескольких разделов, причем эти разделы не
обязательно принадлежать одному физическому
устройству.
Объединение нескольких разделов в одно логическое
устройство может быть обусловлено разными
причинами:
– увеличение общего объема логического раздела;
– повышение
производительности
дисковой
подсистемы;
– повышение отказоустойчивости.
Примеры организации объединения физических
устройств в одно логическое устройство – создание
RAID-массивов (Redundant Array of Inexpensive Disks).

8.

Создание и управление разделами
Создание разделов на физическом диске
выполняется, как правило, на этапе
установки
(инсталляции)
операционной
системы.
После установки операционной системы,
специальные средства позволяют получить
информацию о существующих разделах и,
при необходимости, вносить изменения.

9.

Менеджер дисков в Windows
Для управления дисковыми разделами включен менеджер дисков.

10.

Иерархия
Практически всегда файлы на дисках объединяются в
каталоги. В простейшем случае все файлы на данном
диске хранятся в одном каталоге. Такая одноуровневая
схема использовалась в первой версии MS-DOS 1.0.
Иерархическая файловая система со вложенными друг в
друга каталогами впервые появилась в Multics, затем в
UNIX.
Wiki.txt
Tornado.jpg
Notepad.exe
(Одноуровневая файловая система)

11.

Иерархия
Каталоги на разных дисках могут образовывать несколько
деревьев, как в DOS/Windows, или объединяться в 1 дерево,
общее для всех дисков, как в UNIX-подобных системах.
C:
Windows
\Program files
\CDEx
i386
system32
\CDEx.exe
\CDEx.hlp
at.exe
\mppenc.exe
\Мои документы
\Wiki.txt \
Tornado.jpg
D:
\Music
\ABBA
\1974 Waterloo
\1976 Arrival (Иерархическая ФС Windows/DOS)

12.

Иерархия
В UNIX существует только один корневой каталог, а все
остальные файлы и каталоги вложены в него. Чтобы
получить доступ к файлам и каталогам на каком-нибудь
диске, необходимо смонтировать этот диск командой
mount. Например, чтобы открыть файлы на CD, нужно,
говоря простым языком, сказать операционной системе:
«возьми файловую систему на этом компакт-диске и покажи
её в каталоге /mnt/cdrom».
Все файлы и каталоги, находящиеся на CD, появятся в
этом каталоге /mnt/cdrom, который называется точкой
монтирования (mount point). В большинстве UNIX-подобных
систем съёмные диски (дискеты и CD), флеш-накопители и
другие внешние устройства хранения данных монтируют в
каталог /mnt, /mount или /media. UNIX-подобные ОС также
позволяют автоматически монтировать диски при загрузке
операционной системы.

13.

/
Иерархия
/usr
/bin
/arch
/ls
/raw
/lib
/libhistory.so.5.2
/libgpm.so.1
/home
/lost+found
/host.sh
/guest
/Pictures
/example.png
/Video
/matrix.avi
(Иерархическая ФС в UNIX-подобных ОС)

14.

Иерархия
Обратите внимание на использование слешей в ФС
Windows, UNIX-подобных ОС:
В Windows используется обратный слеш «\», а в UNIXподобных операционных системах простой слеш «/»!!!!!
Ещё более сложная структура применяется в NTFS и HFS.
В этих файловых системах каждый файл представляет
собой набор атрибутов. Атрибутами считаются не только
традиционные только для чтения, системный, но и имя
файла, размер и даже содержимое. Таким образом, для
NTFS и HFS то, что хранится в файле, - это всего лишь один
из его атрибутов.
Если следовать этой логике, один файл может
содержать несколько вариантов содержимого. Таким
образом, в одном файле можно хранить несколько версий
одного документа, а также дополнительные данные (значок
файла, связанная с файлом программа). Такая организация
типична для HFS на Macintosh.

15.

Задачи ФС
именование файлов;
программный интерфейс работы с файлами для
приложений;
отображения логической модели файловой системы на
физическую организацию хранилища данных;
организация устойчивости файловой системы к сбоям
питания, ошибкам аппаратных и программных средств;
содержание параметров файла, необходимых для
правильного его взаимодействия с другими объектами
системы (ядро, приложения и пр.).
В многопользовательских системах появляется ещё 1 задача:
защита
файлов
одного
пользователя
от
несанкционированного доступа другого пользователя, а
также обеспечение совместной работы с файлами, к
примеру, при открытии файла одним из пользователей, для
других этот же файл временно будет доступен в режиме
«только чтение».

16.

Монтирование
Монтирование
файловой
подготавливающий раздел
операционной системой.
системы
диска к
процесс,
использованию
Операция монтирования состоит из нескольких этапов:
1) определение типа монтируемой системы;
2) проверка целостности монтируемой системы;
3) считывание системных структур данных и инициализация
соответствующего модуля файлового менеджера (драйвера
файловой системы);
4) установка
флага,
сообщающего
об
окончании
монтирования. При корректном размонтировании этот флаг
сбрасывается. Если при загрузке система определяет, что
флаг не сброшен, значит работа была завершена
некорректно и ФС нуждается в починке;
5) включение новой файловой системы в общее пространство
имен.

17.

Физическая организация и адресация
файлов
Одним из компонентов организации файловой
системы является физическая организация файла, то
есть способ размещения файла на диске. Критериями
эффективности
организации
хранения
данных
являются:
– Скорость доступа к данным;
– Объем адресной информации файла;
– Степень фрагментированности дискового
пространства;
– Максимально возможный размер файла.

18.

Физическая организация
Диск, в общем случае состоит из пакета пластин. На
каждой пластине – две поверхности. На каждой пластине
размечены дорожки, на которых хранятся данные. Дорожки
нумеруются с 0, начиная от края к середине.
Для каждой поверхности пластины имеется магнитная
головка, которая перемещаясь, может позиционировать над
каждой дорожкой. Все головки закреплены на одном
механизме и перемещаются синхронно.
Дорожки одного
радиуса на всех поверхностях называются цилиндром.
Каждая дорожка делятся на фрагменты, называемые
секторами.
Чаще размер сектора равен 512 байт. Сектор наименьшая адресуемая единица обмена. Для поиска,
контроллер должен задать: номер цилиндра, поверхности и
сектора.

19.

20.

Физическая организация
ОС для работы с диском использует собственную единицу
- кластер.
В ОС Unix кластер называют блоком. Размер кластера
часто=1024 байта. Дорожки и секторы создаются в
результате низкоуровневого форматирования диска и не
зависит от типа ОС.
Диск может быть разделен на логические устройства
разделы (тома): A, B, C, ...
Разметка раздела под конкретный тип ФС выполняют
процедуры логического форматирования. При этом
определяется размер кластера и записывается информация
о границах файлов и каталогов, поврежденных областях, о
доступном пространстве.
Также записывается загрузчик ОС. В одном разделе может
быть создана только одна ФС, но любого доступного типа
(FAT, FAT32, NTFS и ...).

21.

Физическая организация FAT
Способы физического размещения файлов на диске:
1. непрерывное размещение;
2. связанный список кластеров;
3. связанный список индексов;
4. перечень номеров кластеров;
Физическая
организация
FAT

22.

Физическая организация FAT
ФС FAT состоит из следующих областей:
загрузочный сектор - программа загрузки ОС;
основная копия FAT, резервная копия FAT, переменной
длины;
корневой каталог - содержит 512 записей по 32 байт;
область данных - кластеры размером от 1 до 128 секторов.
Разрядность индексного указателя в
определяет название: FAT12, FAT16, FAT32.
таблице
FAT
FAT распознает два типа файла: файл и каталог. В
каталоге хранятся имя и атрибуты файла.

23.

Физическая организация NTFS
Файловая система NTFS была разработана в качестве
основной для Windows NT. Особенность: поддержка больших
файлов и дисков (до 264 байт), восстанавливаемость после
сбоев, низкий уровень фрагментации.

24.

Физическая организация s5 и ufs
ФС s5 (начиная с версии Unix System V) и ufs имеют
особенности:
Имена файлов хранятся отдельно от атрибутов, которые
хранятся в области индексных дескрипторов (inode).
Порядковый номер дескриптора составляет уникальное имя
файла.
Каталог содержит символьное имя и номер inode.
Inode хранятся в отдельной области диска.
Индексный дескриптор имеет 64 байта и содержит
атрибуты файла и адресную информацию (перечень
номеров кластеров) .
Допустимые типы файла: файл, каталог, специальный
файл, символьная связь, конвейер.
Корневой каталог неограничен.
Поиск файла осуществляется путем последовательного
просмотра каталогов и соответствующих inode. Адрес
корневого каталога известен системе.

25.

Физическая организация s5 и ufs

26.

Внутренняя структура ФС для Unix
Упорядоченная последовательность блоков внутреннего
представления ФС по функциональному признаку делится:
Блок начальной загрузки содержит программу начальной загрузки
UNIX, которая читает в RAM либо непосредственно программу ядра,
либо
более
сложный
вторичный
загрузчик.
Суперблок содержит заголовок ФС, который включает информацию о
ее
размерах
и
характеристиках.
Индексный файл содержит индексные дескрипторы (описатели)
файлов,
характеризующие
их
основные
атрибуты.
Область
данных
содержит
последовательность
блоков,
используемых для хранения и косвенной адресации данных.
Область своппинга используется диспетчером UNIX для
перемещения (выталкивания) из RAM образов пассивных процессов,
когда нет достаточных ресурсов для их выполнения. По мере
возможности образы вытолкнутых процессов могут быть загружены
(подкачены) обратно из области своппинга в RAM.

27.

Компоненты ФС на примере ФС, поддерживаемые
Windows
Все
ФС,
поддерживаемые
Windows,
имеют
нижеперечисленные компоненты сохранения данных:
Дисковые устройства и разделы диска - это совокупность
устройств хранения информации
Тома. Том (volume) - это совокупность каталогов и файлов.
Каталоги. Каталог (directory) - это иерархическая
совокупность каталогов и файлов.
Файлы. Файл (file) - это логическая группировка зависимых
данных.
Устройства сохранения данных и разделы диска - не
являются частью файловой системы, но это необходимая
физическая
основа для логических компонентов
файловой системы.

28.

Виртуальная файловая система
Виртуальная файловая система (virtual file system - VFS)
или виртуальный коммутатор файловой системы (virtual
filesystem switch) - уровень абстракции поверх конкретной
реализации файловой системы. Целью VFS является
обеспечение
единообразного
доступа
клиентских
приложений к различным типам файловых систем. VFS
может быть использована, например, для прозрачного
доступа к локальным и сетевым устройствам хранения
данных без использования специального клиентского
приложения (независимо от типа файловой системы). VFS
определяет интерфейс между ядром и конкретной файловой
системой, таким образом, можно легко добавлять поддержку
новых типов файловых систем, внося изменения только в
ядро операционной системы.
Иногда виртуальными файловыми системами называют
псевдо-файловые системы, которые не предназначены для
хранения данных. Примером такой системы является procfs.

29.

Виртуальная файловая система
Одна из первых виртуальных файловых систем в Unixподобных ОС была реализована Sun Microsystems в SunOS
2.0 в 1985 году.
Это позволило системным вызовам Unix получить
прозрачный доступ к локальной UFS и удалённой NFS.
По этой причине вендоры Unix-систем, получившие
лицензию на код NFS, часто копировали дизайн VFS от Sun.
Другие файловые системы могут быть подключены так же:
появилась реализация файловой системы MS-DOS FAT,
разработанная в Sun, использовавшая SunOS VFS, хотя она
не поставлялась в качестве продукта до SunOS 4.1.

30.

Стандартные каталоги Unix

31.

/bin - исполняемые файлы самых необходимых утилит, которые
требуются для корректной работы ОС.
/boot - ядро ОС и карты загрузки, а также конфигурационные
файлы загрузчиков.
/cdrom - сюда монтируется диск, вставленный в CD-ROM.
/dev - файлы особого типа, предназначенные для обращения к
системным ресурсам и устройствам.
/etc - информация о пользователях, доступных ресурсах,
настройках программ.
/home «домашние каталоги»(/home/<имя пользователя>/)
пользователей, личные настройки всех приложений
/initrd initial ram disk, стартовый виртуальный диск.
/lib Библиотеки, используемые для работы важных системных
утилит.
/media - монтируются файловые системы.

32.

/mnt - временное подключение ФС на съемных носителях (CDдиски, USB-флэшки, внешние винчестеры).
/opt - дополнительное программное обеспечение.
/proc - файлы в этом каталоге “виртуальные”. Информация о
программах (процессах), выполняемых в данный момент в системе.
/root Домашний каталог администратора.
/sbin Каталог системных утилит. Программы нужные для загрузки,
восстановления системы, резервного копирования. Права на
исполнение этих программ только у суперпользователя.
/srv Данные для сервисов.
/sys Средства для изменения конфигурации системы.
/tmp Временные файлы, созданные запущенными программами или
процессам, очистка при загрузке системы.
/usr Все программы.
/var - информация, созданная в процессе работы программами и
необходимая для передачи другим программам и системам.

33.

А теперь
подробнее

34.

Файловые системы для Windows

35.

Физическая организация FAT
Логический раздел FAT включает в себя следующие
области:
– Загрузочный сектор – содержит программу начальной
загрузки
– Основная копия FAT содержит информацию о
размещении файлов и каталогов на диске.
– Резервная копия FAT.
– Корневой каталог занимает фиксированную область в
32 сектора, что позволяет хранить информацию 512
записи о файлах и каталогах.
– Область данных – область, где размещаются кластеры
файлов и всех каталогов, кроме корневого каталога.
Файловая система FAT поддерживает всего 2 типа файлов:
обычный файл и каталог.
Таблица FAT (File Allocation Table) состоит из индексных
указателей, количество которых равно количеству
кластеров области данных. Между кластерами и
индексными указателями имеется взаимно-однозначное
соответствие.

36.

Применение FAT
Существует несколько разновидностей FAT, различающихся
разрядностью индексных указателей – FAT12, FAT16,
FAT32.
Файловые системы FAT12 и FAT16 оперируют с именами
файлов типа «8.3».
В версии FAT16 операционной системой Windows NT
введен новый тип – «длинное имя», что позволяет
использовать имена длиной до 255 символов, причем
каждый символ кодируется 2 байтами в формате Unicode.
FAT12 - поддержка дискет;
FAT16 - флеш-карты, диктофоны, USB-Flash, диски
MS/DOS, операционные системы Windows и OS/2);
FAT32 - операционные системы Windows, Flash-карты и
другие виды носителей.

37.

Физическая организация NTFS
Разработана для ОС Windows NT. Особенности:
– поддержка больших файлов и больших дисков объемом
до 64 Тбайт;
– восстанавливаемость после сбоев и отказов программ и
аппаратного управления дисками;
– высокая скорость операций;
– низкий уровень фрагментации;
– гибкая структура, допускающая развитие за счет
добавление новых типов записей и атрибутов файлов;
– устойчивость к отказам дисковых накопителей;
– контроль доступа к каталогам и отдельным файлам.
Все пространство раздела NTFS представляет собой либо
файл, либо часть файла. Основной структурой раздела
NTFS является главная таблица файлов (MFT). Данная
структура содержит по крайней мере одну запись для
каждого файла, включая запись для самой себя. Каждая
запись MFT имеет фиксированную длину (обычно 2 кбайта).
Все файлы в разделе NTFS идентифицируются номером,
который определяется номером записи в MFT.

38.

Физическая организация NTFS
Весь раздел NTFS состоит из последовательности
кластеров. Порядковый номер кластера называется
логическим номером кластера (LCN). Базовая единица
распределения дискового пространства для NTFS –
непрерывная область кластеров – отрезок.
Для хранения номера кластера в NTFS используются 64разрядные указатели.
Структура раздела NTFS включает:
1. загрузочный блок раздела (располагается в начале и его
копия в середине раздела). Загрузочный блок содержит
количество блоков в разделе, начальный логический номер
кластера основной копии MFT.
2. первый отрезок MFT, содержащий 16 стандартных записей
о системных файлах NTFS.
3. Файл NTFS целиком размещается в записи таблицы MFT,
если это позволяет сделать его размер. В случае, если
размер файла больше длины записи, в запись помещаются
только некоторые атрибуты файла, а остальные данные
размещаются в отдельных отрезках тома.

39.

Структура файла в NTFS
Файл в разделе NTFS состоит из набора атрибутов.
Системный набор включает атрибуты:
– список атрибутов;
– имя файла – содержит длинное имя файла в Unicode;
– версия – номер последней версии файла;
– дескриптор безопасности: список прав доступа, поле
аудита;
– Данные - содержит обычные данные файла;
– битовые данные MFT - содержит карту использования
блоков в разделе;
– корень индекса – используется для поиска файлов и др.
Небольшие файлы целиком помещаются внутри 1 записи
MFT.
Большие файлы не помещаются в 1 запись, что отражается в
заголовке атрибута «Данные». Он содержит адресную
информацию об отрезках размещения данных.
Сверхбольшие файлы. Для таких файлов в атрибуте Список
атрибутов указывается несколько атрибутов, расположенных в
дополнительных записях MFT.

40.

Файловые операции
Файловая система ОС предоставляет набор операций
работы с файлами, оформленных в виде системных
вызовов:
– Create – создание файла;
– Read –чтение файла;
– Write – запись файла;
– другие
Операционная
система
выполняет
последовательность действия над в файлами
следующим способом:
– Универсальные
операции
(open,
close)
выполняются
в
начале
и
в
конце
последовательности операций, а для каждой
промежуточной операции выполняются только
уникальные действия.
Блокировка файлов используется в качестве средства
синхронизации между процессами, пытающимися
одновременно работать с одним и тем же файлом.

41.

Основные типы управления доступом
Дискреционный (произвольный) доступ –
владелец
может
установить
набор
допустимых
операций
с
объектом.
Администратор
имеет
возможность
самостоятельно изменять права доступа.
Мандатный
(принудительный)
доступ.
Система наделяет пользователя набором
прав по отношению к каждому объекту.
Группы пользователей образуют строгую
иерархию, причем каждая группа обладает
всеми правами нижележащей группы.

42.

Управление доступом в ОС Windows
Управление доступом к
файлов в ОС Windows
может
быть
выполнено с помощью
контекстного меню в
Проводнике.
Кнопки Добавить и
Удалить
позволяют
изменить
набор
пользователей
объекта
файловой
системы (файла или
каталога).
Кнопка Дополнительно
позволяет выполнить
более
тонкую
настройку.

43.

Файловые системы для Unix/Linux

44.

EXT
илиExtFS-ExtendedFileSystem.
Первая
файловая
система,
разработанная
специально для ОС на ядре Linux. Наибольший
возможный размер раздела и файла — 2 Гб.
Максимальная длина имени файла — 255
символов.

45.

EXT4
или 4-ая расширенная ФС, используемая в
операционных системах на ядре Linux, является
файловой системой по умолчанию во многих
дистрибутивах. Основана на ФС Ext2.
Данная файловая система журналируема,
то есть в ней предусмотрена запись
некоторых данных, позволяющих восстановить файловую систему при сбоях в
работе компьютера.

46.

EXT3COW
Или third extendedfilesystemwith copy-on-writeоткрытое программное обеспечение, файловая
система с поддержкойверсионности, построенная
на основе файловой системы ext3. Позволяет
просмотреть состояние ФС в любой момент
времени в прошлом.
Пространство имён не засоряется именами версий;
минимальная дополнительная нагрузка для
создания версий;
представляет собой отдельный модуль, не
требует измененийядра и VFS-интерфейса.

47.

ReiserFS
Журналируемая ФС, разработанная специально для
Linux компанией Namesys под руководством Ганса
Рейзера (HansReiser). Обычно под словом ReiserFS
понимают ее третью версию.
Возможность упаковки нескольких небольших файлов в
один блок
во избежание фрагментации и потери дискового пространства;
журналирование только метаданных;
возможность изменения размера ФС «на лету».
Reiser3 может быть повреждена в результате перестройки дерева во
время
проверки;
Версии ReiserFS, включённые в ядро Linux младше версии 2.4.10,
признаны нестабильными Namesеs и не рекомендованы для
промышленного использования;
неизвестен способ дефрагментации, помимо полного дампа ФС и
последующего восстановления.

48.

Reiser4
Новая версия журналируемой файловой системы ReiserFS, разработанная
специально для Linux (хотя может использоваться и в других OS)
компанией Namesys под руководством Ганса Рейзера.
Одна из самых быстрых ФС для Linux;
атомарная структура ФС позволяет производить операции ФС или
полностью или никак, но не наполовину, что повышает надёжность
хранения;
ФС
основана на плагинах, позволяющих подключать доп.
возможности
2 непереформатируя диск; предусмотрены плагины-архиваторы,
позволяющие
информации
уместить
на
том
же
самом
разделе
больше
(что увеличивает скорость работы, уменьшая непосредственно
Несмотря
арест Ганса
Рейзера
считываемый/на
записываемый
объём
данных). и прекращения
активности компании Namesys разработка Reiser4
продолжается русским программистом Эдуардом
Шишкиным, а также небольшой группой
энтузиастов.

49.

XFS
высокопроизводительная журналируемая ФС, созданная компанией
Silicon Graphics.
64-битная файловая система;
журналирование только метаданных;
изменение размера «на лету»
невозможно уменьшить размер существующей ФС
старые версии XFS страдали от опасности
беспорядочной
записи,
приводившие
к
проблемам: файлы приложений во время
краха/ошибки/аварии ФС набирали хвост из
мусора;
дефрагментация «на лету»;
запись на диск производится
только
при
нехватке
памяти.
Этоуменьшает фрагментацию и
снижает активность запросов к
диску;
инструменты
резервного
копирования и восстановления
(xfsdumpandxfsrestore);
реальный размер файла на ФС,
в отличие от кратного размеру
блока.
возможность потери данных во время записи
при сбое питания, так как большое количество
буферов хранится в памяти;
версии
загрузчика
GRUB
до
0.91
не
поддерживают;
восстановление удалённых файлов в XFS очень
сложный процесс, поэтому на данный момент не
существует ПО для восстановления удаленных
файлов
с
этой
ФС,
кроме
«RaiseDataRecoveryforXFS» для ОСWindows;
относительно высокая нагрузка на
центральный процессор.

50.

JFS
Journaled
File
System
или
JFS
это
64-битная
журналируемая файловая система, созданная IBM. JFS2
имея
корни
оригинальной
JFS,
была
заметно
усовершенствована в
плане
масштабируемости
и
поддержки многопроцессорных архитектур.
JFS2 поддерживает упорядоченное журналирование,
обладает высокой производительностью и временем
восстановления
менее
секунды.
Для
повышения
быстродействия в ней применяется метод размещения
файлов на основе экстентов. Размещение на основе
экстентов означает размещение файла в виде нескольких
непрерывных участков, а не множества одинаковых
блоков.
Благодаря
непрерывности,
эти
участки
обеспечивают более быстрое чтение и запись.
JFS2 также использует B+-деревья как для эффективного
поиска по каталогам, так и для управления дескрипторами
экстентов. JFS2 не имеет собственной политики переноса
изменений на диск.

51.

UFS
Unix File System (UFS) — ФС для ОС семейства BSD и
используемая в переработанном и дополненном виде на
данный момент как основная в операционных системахпотомках (FreeBSD, OpenBSD, NetBSD). Поддержка данной
ФС имеется также в ядре Linux и Solaris.
Основным отличием UFS от других ФС является
выделение атрибутов файла в отдельном объекте ФС inode; это позволяет иметь доступ к файлу (к набору
данных, хранящихся в файле) более чем по одному имени,
а заодно повысить эффективность функционирования
системы.
Классическая UFS отводит на файл 16 байт - 14-буквенное
имя файла и двухбайтный номер inode; современые UFS
позволяют создавать длинные имена (до 255 символов), а
имена файлов хранят не подряд, а более разумно - в
двоичном дереве или hash-таблице, а номер inode может
быть любым - четырехбайтным или восьмибайтным.

52.

Файловые системы для Macintosh

53.

Mac OS (Macintosh Operating System) - семейство
проприетарных ОС с графическим интерфейсом.
Разработана корпорацией Apple (ранее
- Apple
Computer) для своей линейки компьютеров Macintosh.
Популяризация графического интерфейса пользователя
в современных операционных системах часто считается
заслугой Mac OS. Она была впервые представлена в 1984
году вместе с оригинальным Macintosh 128K. Apple
хотела, чтобы Макинтош представлялся как компьютер
«для всех остальных» («for the rest of us»). Термин «Mac
OS» не существовал до тех пор, пока не был оф.
использован в середине 1990-х годов. С тех пор термин
применяется ко всем версиям операционных систем
Макинтоша как удобный способ выделения их в
контексте других операционных систем.

54.

В 1984 году компания Apple Computer представила
компьютер Macintosh с ОС Mac OS. Пользователи
управляли своим компьютером не только вводимыми с
клавиатуры командами и инструкциями, но и с помощью
нового в те времена устройства - мышь. Операционная
система Mac OS использовала оконный интерфейс, для
представления и организации информации.
Система была основана на прототипе графического
интерфейса
пользователя,
позаимствованом
руководством Apple в исследовательском центре Xerox
PARC. Разработчики Macintosh использовали некоторые
идеи прототипа Xerox, разработав и расширив их,
добавив собственные, в том числе метафору «папок» и
«файлов», широко использующуюся и в настоящее
время.

55.

Скриншот раб. стола оригинальной Mac OS, 1984 г.

56.

24 марта 2000 года Стив Джобс (который и основал
Apple, но на какое-то время ушедший в другую
компанию) представил Mac OS X версии 10.0
(Гепард).
MacOS X - в основе Unix, точнее - система OpenStep
(Unix NeXTstep). Разработчик - фирма Next,
которую долгие годы возглавлял нынешний глава
Apple Стив Джобс. Ядро системы называется
Darwin и основано на Mach 3.0

57.

Рабочий стол Maс OS X

58.

59.

HFS
HFS (англ. Hierarchical File System, иерархическая ФС) — файловая
система, разработанная Apple Computer для компьютеров с ОС
Mac OS.
HFS делит том на логические блоки по 512 байт, один или более
которых составляют allocation block. HFS - файловая система с
16-битной адресацией, поэтому размер тома ограничен 65535
allocation block.
HFS использует древовидную структуру, называемую B*-дерево
для хранения большей части метаданных. То есть каждый файл
состоит из двух частей, так называемых, ветви ресурсов и ветви
данных. Ветвь данных (data fork) - это собственно содержание
файла, например, текст, изображение, видео или звук. В ветви
ресурсов (resource fork) содержится различная служебная
информация о файле: даты создания и редактирования,
информация о программе создателе, иконка файла, а если этот
файл - программа, то и используемый код.

60.

HFS+
HFS+ или Mac OS Extended - файловая система для замены ранее
использующейся HFS, основной ФС на компьютерах Macintosh. С этой ФС
может работать плеер iPod.
HFS+ является улучшенной версией HFS, с поддержкой файлов большого размера
(32-битная адресация вместо старой 16-битной) и использует кодировку UTF-16
для имён файлов и папок. HFS+ поддерживает имена длиной до 255 символов
формата UTF-16 и многопоточные файлы подобно NTFS (однако почти все
программы используют только поток данных (англ. data fork) и поток с
ресурсами (англ. resource fork)). HFS+ также использует 32-битную таблицу
привязки файла к месту на диске (англ. allocation mapping table) вместо 16битной в HFS. Старая адресация являлась серьёзным ограничением HFS, не
позволявшим работать с томами объёмом более 65 536 блоков (по аналогии:
FAT16 и FAT-32). При объёме диска в 1 ГБ размер кластера (блока) составлял
16 КБ - даже файл из 1 байта занимал все 16 КБ.
В 1998Appleвыпустила в свет новую версию - HFS+, в которой снимались все
мешавшие жить и трудиться ограничения. Количество возможных символов в
имени файле изменилось с 32 до 255, а максимально допустимый размер
файла и используемого диска достиг 8Eib.Exbibite- это 2 в 60-ой степени, и,
чтобы понять что означает эта запредельная цифра, скажем, что максимальный
размер диска на маке превышает максимальный размер в системе FAT32 в
четыре миллиона раз! На сегодняшний момент HFS+ является основной
файловой системой компьютеров Apple.

61.

MacOS X способен работать с различными
файловыми системами. Для этого используются
расширения системы BSD и механизм, который
называется виртуальной файловой системой
(VirtualFileSystem, VFS). Поддержка различных
файловых систем включает в себя некоторые
новые функции, которых не было в предыдущих
версиях MacOS, а именно:
Права доступа к съемным носителям, основанные на
уникальных идентификационных номерах (ID), которые
регистрируются в системе для каждого подключенного
устройства со съемными носителями (включая USB-и
Firewire-устройства).
Основанное на URL монтирование томов, что позволяет
монтировать тома на AppleShare- и Web-серверах.
Длинные имена файлов (до 255 символов, или 755 байт
на основе UTF-8).

62. Типы носителей, поддерживаемые MacOS X

Форматы
которыми
MacOS X:
HFS+;
HFS;
UFS;
UDF;
ISO 9660.
носителей, с
работает

63. А что произойдет, если вынуть диск из Мака и присоединить его к РС???

Windows практически не
совместима с MacOS X, но
MacOS X очень хорошо
совмещается с Windows.

64.

А это значит, что маковский диск с HFS+
Windows не опознает и воспримет как
не
отформатированный.
Хотя,
безвыходных ситуаций не бывает - при
помощи
отдельных
коммерческих
программ,
таких
какMacOpen,
Маковский диск теоретически можно,
хотя не без труда, прочитать на РС.
А вот подключение PC диска к Маку
довольно просто. MacOS позволяет
читать диски в формате FAT и FAT32, а с
появлениемMacOS X 10.3 и диски NTFS.

65.

Имя PC-диска, которое вы увидите при
подключении, это то имя, которое
было
дано
ему
при
создании
(форматировании).
На
Маках
отсутствует
буквенное
обозначение
дисков, например, D или C. В качестве
идентификации
диска
всегда
используется его имя, а если это PCдиск, то в качестве имени будет
использоваться
то,
что
вWindowsназывается
меткой
тома.
Поэтому, вместо диска D, мы получим
диск SYSTEM или ARCHIVE или же
страшное
дефолтное
название
отWindows, вроде FGHYJN009890.

66.

Для определения типа файла система
использует сразу три различных подхода. В
системе HFS, как было описано выше, любой
файл состоит из двух частей: содержания файла
и информации о типе файла. Эта информация
хранится в отдельном месте - ветви ресурсов в
виде специальной текстовой метки. В этом и
состоит принципиальное отличие от Windows,
где тип файла определяется расширением
имени. В подходе Apple есть существенное
преимущество - как бы вы не изменяли имя
файла, вы не сможете изменить его
принадлежность к тому или иному типу,
минимизируя риск случайной ошибки.

67.

Таким
образом,
на
Маках
реализованы три подхода к
определению
типа
файла:
старый
HFS
через
ветвь
ресурсов, PC - подход через
трехбуквенное
расширение
имени
файла
и
новый,
усовершенствованный,
через
многосимвольное расширение
имени файла.

68.

Однако у описанного подхода есть и недостаток.
Популярные протоколы передачи файлов через
Intеrnet не поддерживают систему HFS+. При
отправлении файла по электронной почте
информация о типе файла исчезнет вместе с
веткой ресурсов. Это значит, что пересылать
маковские файлы через интернет можно только
при использовании специальных мак-архивов.

69.

При создании MаcOS X Apple озаботилась этой
проблемой, внедрив в систему механизм
определения типа файла при помощи
расширения, такой же, как уWindows. MаcOS X
прекрасно распознает типы PC-файлов. Но, в
отличие от PC, где расширение имени не может
быть больше трех букв, система позволяет
использовать расширения, состоящие
из
большего количества символов. Это значительно
увеличивает информативность имени файла и
позволяет
пользоваться
правильными
аббревиатурами.

70. Файлы приложений .app

Программы, запускаемые под MacOS X,
имеют
расширения
app.
(от
слова
application).
Расширение
приложения
скрыто от глаз пользователя и вы видите
только название самой программы. А вот
программы Windows Mac OS X запускать
не
может,
несмотря
на
прекрасное
понимание файлов данных PC - текст,
изображения,
музыка.
Но
в
невозможности
работать
вWindowsприложениями есть огромный
плюс - злобные вирусы черви итрояны,
портящие
жизнь
почти
всем
PCпользователям, совершенно безвредны
для Маков.

71. Файлы приложений .pkg: файлы с секретом

.pkg(от словаPackages) - это дистрибутивы программ.
При двойном щелчке запускается программаинсталятор, которая уставит новое приложение на
ваш компьютер. Но секрет состоит в том, что
packages - это вовсе и не файл. Это представленная
в виде одного файла папка, внутри которой прячутся
дистрибутивы программы. Зачем это нужно? Packages
применяется для того, чтобы скрыть от пользователя
не нужные ему служебные файлы. Гораздо удобней,
когда дистрибутив программы, представляет собой не
папку с сотней-другой непонятных файлов, среди
которых нужно еще найти выискивать название setup
или install, а один единственный файл, имеющий
ясное название. Кроме того, файлы из Packagesне
участвуют в поиске, то есть не замусоривают
результаты
поиска
ничего
не
говорящими
названиями файлов.

72. Кодированные файлы

Расширения
.bin
и
.hqx.
Отмирающая
технология, однако, вы все еще можете
встретить такие файлы. Эти форматы были
специально
придуманы
для
передачи
Маковских файлов по интернету и на другие
платформы, для решения проблемы, когда при
пересылке терялась ветвь ресурсов и важная
часть файла пропадала. Поэтому, во избежание
потерь,
использовалось
специальное
кодирование одного или нескольких файлов.
При этом данные, в отличие от архива, не
сжимаются,
так
что
размер
такого
кодированного файла, может быть даже
больше, чем суммарный объем содержимого.
Для распаковки можно использовать опять же
Stuffit Expander.

73. PDF

.pdf. Для работы с файлами в формате
pdf на РС обычно используют Adobe
Acrobat, но для Мак OS X это
внутренний, “родной” формат для
системы. В этом формате она хранит
большинство служебной информации
и графики. Просматривать такой файл
можно
при
помощи
встроенной
программыPreview,
а
создавать
своиpdfв Мак OS X вы можете из любой
программы, у которой есть функция
печати

74. MacOS X поддерживает несколько сетевых файловых протоколов:

AFP-клиент;
NFS-клиент;
WebDAV.
Mac OS X поддерживает механизм
дисковых квот. Это означает, что для
каждого локального или удаленного
пользователя администратор системы
может устанавливать лимит дискового
пространства.
Квотирование
распространяется практически на все
перезаписываемые
устройства
с
файловой структурой.

75. Сохранность и защита файлов

Безопасность
данных
вычислительной
системы
обеспечивается
средствами
отказоустойчивости
ОС,
направленными на защиту от сбоев и отказов аппаратуры и
ошибок программного обеспечения, а также средствами
защиты от несанкционированного доступа.
В последнем случае ОС защищает данные от
ошибочного или злонамеренного поведения пользователей
системы.
Первым рубежом обороны при защите данных от
несанкционированного
доступа
является
процедура
логического входа. ОС должна убедиться, что в систему
пытается войти пользователь, вход которого разрешен
администратором. Функции защиты ОС вообще очень тесно
связаны с функциями администрирования, так как именно
администратор определяет права пользователей при их
обращении к разным ресурсам системы — файлам,
каталогам, принтерам, сканерам и т. п.

76. Сохранность и защита файлов

Кроме того, администратор ограничивает возможности
пользователей в выполнении тех или иных системных
действий. Например, пользователю может быть запрещено
выполнять
процедуру
завершения
работы
ОС,
устанавливать системное время, завершать чужие процессы,
создавать учетные записи пользователей, изменять права
доступа к некоторым каталогам и файлам. Администратор
может также урезать возможности пользовательского
интерфейса, убрав, например, некоторые пункты из меню
операционной
системы,
выводимого
на
дисплей
пользователя.
Важным средством защиты данных являются функции
аудита ОС, заключающиеся в фиксации всех событий, от
которых зависит безопасность системы.

77. Сохранность и защита файлов

Например, попытки удачного и неудачного логического
входа в систему, операции доступа к некоторым каталогам и
файлам, использование принтеров и т. п. Список событий,
которые
необходимо
отслеживать,
определяет
администратор ОС.
Поддержка отказоустойчивости ОС реализуется, как
правило, на основе резервирования. Чаще всего в функции
ОС входит поддержание нескольких копий данных на разных
дисках или разных дисковых накопителях. Резервируются
также принтеры и другие устройства ввода-вывода. При
отказе одного из избыточных устройств ОС должна быстро и
прозрачным для пользователя образом произвести
реконфигурацию системы и продолжить работу с резервным
устройством.

78. Сохранность и защита файлов

Особым случаем обеспечения отказоустойчивости
является использование нескольких процессоров, то есть
мультипроцессирование, когда система продолжает работу
при отказе одного из процессоров, хотя и с меньшей
производительностью.
(Необходимо отметить, что многие ОС использует
мультипроцессорную конфигурацию компьютера только для
ускорения работы и при отказе одного из процессоров
прекращают работу.)
Поддержка отказоустойчивости также входит в
обязанности системного администратора. В состав ОС
обычно входят утилиты, позволяющие администратору
выполнять регулярные операции резервного копирования
для обеспечения быстрого восстановления важных данных.