Операционные системы

1. Операционные системы: файловая система и поиск файлов

Анпилогов Михаил
Джумеля Илья
Борисов Никита
26290901/1091

2. Содержание

1.
Операционная система
2.
Что такое файловая система
3.
Путь к файлу
4.
Что хранит файловая система
5-8. Типы файловых систем
9. Как происходит поиск файла?
10. Индексация Файлов
11. Журналирование
12-13. Заключение

3. Операционная система

Операционная система (ОС) - комплекс программ, который управляет
аппаратными ресурсами компьютера и предоставляет пользователю интерфейс
для работы.
Основная задача ОС заключается в:
• управление процессором и оперативной памятью
• управление устройствами
• запуск и выполнение программ
• управление пользователями и правами доступа
• хранение и поиск файлов

4. Что такое файловая система?

Файловая система - это набор правил и структур данных, с помощью которых операционная
система организует хранение информации на накопителе.
Файловая система отвечает за:
• создание и удаление файлов
• создание каталогов (папок)
• хранение информации о файлах
• определение расположения данных
• управление правами доступа
• поиск нужных данных

5. Путь к файлу

Путь — это адрес файла в файловой системе.
Пример Windows:
Пример Linux:
C:\Users\User\Documents\file.txt
/home/user/Documents/file.txt
Существуют два основных типа путей:
1.
Абсолютный путь — показывает полное расположение файла.
2.
Относительный путь — показывает расположение относительно текущего каталога.
Пути позволяют операционной системе и программам однозначно определить
местоположение файла.

6. Что хранит файловая система?

Файловая система хранит не только сами данные, но и метаданные — информацию о файлах.
Например:
имя файла
размер
дата создания
дата изменения
права доступа
владелец
расположение данных на накопителе.
При этом конкретный способ хранения этой информации зависит от файловой системы.

7. Файловые системы для флешек и карт памяти

Для переносных накопителей особенно распространены:
Файловые системы
для флешек и карт
памяти
FAT32:
• очень хорошо поддерживается разными устройствами
• подходит для флешек и карт памяти
• имеет ограничение на размер одного файла — около 4 ГБ
ExFAT:
• создан как более современная замена FAT32
• поддерживает большие файлы
• хорошо подходит для флешек, внешних SSD и карт памяти
• совместим со многими современными операционными
системами

8. NTFS

NTFS (New Technology File System) — основная файловая система современных Windows.
Одной из важных структур NTFS является MFT (Master File Table).
MFT содержит записи о файлах и каталогах.
В записи могут храниться:
• имя файла
• атрибуты
• информация о расположении данных
• размер
• даты
• права доступа
NTFS поддерживает журналирование, права доступа и работу с большими файлами.

9. ext4

ext4 — одна из наиболее распространённых файловых систем Linux.
Она использует inode — структуры, содержащие информацию о файле.
В inode могут храниться:
размер файла
права доступа
владелец
даты
ext4 поддерживает журналирование и работу с большими файловыми системами.

10. APFS

APFS (Apple File System) — современная файловая система Apple.
Используется в macOS, iOS, iPadOS и других системах Apple.
Основные особенности:
• оптимизация для SSD и флеш-памяти;
• шифрование;
• эффективное использование свободного пространства;
• высокая интеграция с экосистемой Apple.
APFS пришла на смену HFS+ на современных устройствах Apple.

11. Как происходит поиск файла?

Пользователь хочет открыть:
Документы/Учёба/реферат.docx
Операционная система:
• Находит нужный каталог.
• Проверяет его содержимое.
• Находит запись с именем реферат.docx.
• Получает информацию о расположении файла.
• Обращается к нужным данным на накопителе.
• Передаёт данные программе.
Таким образом, операционная система не обязательно просматривает весь диск целиком.

12. Индексация файлов

При большом количестве файлов поиск каждого файла отдельно может занимать много
времени.
Поэтому операционные системы используют индексацию.
Индекс — это специальная база данных с информацией о файлах.
Например, Windows Search может заранее проиндексировать названия, свойства и в
некоторых случаях содержимое файлов.
Благодаря этому поиск выполняется значительно быстрее.

13. Журналирование

Многие современные файловые системы используют журналирование.
Перед некоторыми изменениями информация о выполняемой операции
записывается в специальный журнал.
Если компьютер внезапно выключится, файловая система может
использовать журнал для восстановления структуры данных.
Журналирование помогает уменьшить вероятность повреждения файловой
системы после сбоев.

14. Почему существует так много файловых систем?

У разных устройств и операционных систем разные требования.
Например:
•для флешки важна совместимость — поэтому используется exFAT;
•для Windows подходит NTFS;
•для Linux часто используется ext4;
•для устройств Apple используется APFS;
•для серверов и больших хранилищ могут использоваться XFS, ZFS или Btrfs.
Не существует одной файловой системы, которая была бы лучшей абсолютно для всех
задач.

15. Вывод

Файловая система — одна из важнейших частей
операционной системы.
Вывод
Она определяет, как данные хранятся, организуются,
защищаются и находятся на накопителе.
Существует множество файловых систем: NTFS, FAT32,
exFAT, ReFS, ext4, APFS, HFS+ и другие.
При поиске файла операционная система использует
каталоги, метаданные, специальные структуры файловой
системы и, при необходимости, индексацию.
Таким образом, файловая система обеспечивает
организованное и эффективное хранение информации и
является важной частью работы любой современной
операционной системы.

16. Источники

1. Learn.Microsoft - данные про NTFS, FAT32, exFAT
2. ИНТУИТ - данные про NTFS
3. Archlinux Wiki - данные про ext4
4. Apple Support - данные про APFS