Читайте также:
|
Понятие файловая система. Основные функции файловых систем. Типы файловых систем. Дисковые накопители: назначение, основные характеристики. Физическая организация записи файлов на диск. Понятия: дорожка, сектор, кластер. Способы размещения файлов на диске. Утилиты обслуживания дисков: форматирование, дефрагментация и др. Виды дефектов дисковых накопителей и способы их устранения.
Фа́йловая систе́ма — порядок, определяющий способ организации, хранения и именования данных на носителях информации в компьютерах, а также в другом электронном оборудовании: цифровых фотоаппаратах, мобильных телефонах и т. п. 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 HYPERLINK доступа или шифрование файлов.
Основные функции любой файловой системы нацелены на решение следующих задач:
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 одна 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».
По предназначению файловые системы можно классифицировать на нижеследующие категории.
Для носителей с произвольным доступом (например, жёсткий диск): FAT32, HPFS, ext2 и др. Поскольку доступ к дискам в несколько раз медленнее, чем доступ к оперативной памяти, для прироста производительности во многих файловых системах применяется асинхронная запись изменений на диск. Для этого применяется либо журналирование, например в ext3, ReiserFS, JFS, NTFS, XFS, либо механизм soft updates и др. Журналирование широко распространено в Linux, применяется в NTFS. Soft updates — в BSD системах.
Для носителей с последовательным доступом (например, магнитные ленты): QIC и др.
Для оптических носителей — CD и DVD: ISO9660, HFS, UDF и др.
Виртуальные файловые системы: AEFS и др.
Сетевые файловые системы: NFS, CIFS, SSHFS, GmailFS и др.
Для флэш-памяти: YAFFS, ExtremeFFS, exFAT.
Немного выпадают из общей классификации специализированные файловые системы: ZFS (собственно файловой системой является только часть ZFS), VMFS(т. н. кластерная файловая система, которая предназначена для хранения других файловых систем) и др.
Выпускаемые накопители информации представляют собой гамму запоминающих устройств с различным принципом действия физическими и технически-эксплуатационными характеристиками. Основным свойством и назначением накопителей информации является ее хранение и воспроизведение. Запоминающие устройства принято делить на виды и категории в связи с их принципами функционирования, эксплуатационно-техническими, физическими, программными и др. характеристиками. Так, например, по принципам функционирования различают следующие виды устройств: электронные, магнитные, оптические и смешанные – магнитооптические. Каждый тип устройств организован на основе соответствующей технологии хранения/воспроизведения/записи цифровой информации. Поэтому, в связи с видом и техническим исполнением носителя информации различают: электронные, дисковые и ленточные устройства. Обратим особое внимание на дисковые магнитные накопители – накопители на жестких и гибких магнитных дисках.
Непрерывная организация файла
файлу предоставляется последовательность кластеров диска, образующих непрерывный участок дисковой памяти.
достоинство: высокая скорость доступа, минимальный размер адресной информации (необходим адрес начального кластера и размер файла);
недостаток: при редактировании размер файла изменяется, что приведет к фрагментации используемого пространства.
Размещение файла в виде связанного списка кластеров дисковой памяти. При таком способе в начале каждого кластера содержится указатель на следующий кластер.
Достоинство: адресная информация минимальна (расположение файла задается номером первого кластера), уменьшается фрагментация диска.
Недостаток: сложность реализации доступа к произвольно заданному месту файла.
связанный список индексов
Использование связанного списка индексов. Является модификацией предыдущего способа.
Файлу выделяется пространство в виде списка кластеров. Номер первого кластера запоминается в записи каталога. Остальная адресная информация отделена от кластеров файла, образуя область индексов.
С каждым кластером связан свой индекс. Если некоторый индекс соответствует занятому кластеру, то индекс принимает значение номера следующего кластера или специальное значение. соответствующее концу файла.
Достоинство: адресная информация минимальна (расположение файла задается номером первого кластера), уменьшается фрагментация диска, существует возможность считывать кластеры в произвольной части файла.
перечисление списка кластеров
Использование перечисления списка кластеров. Этот перечень и служит адресом файла.
Достоинство: высокая скорость доступа к произвольному кластеру файла, поскольку используется прямая адресация, исключающая просмотр указателей при поиске адреса произвольного кластера.
Недостаток: длина адреса зависит от размера файла и может составлять значительную величину.
Примером использования данного подхода служат файловые системы UNIX – ufs, s5.
Физическая организация хранения данных отличается от логического представления о иерархической структуре хранения файлов и каталогов.
Основное устройство хранения информации – дисковые накопители (прежде всего жесткие диски).
В общем случае жесткий диск состоит из набора пластин, покрытых магнитным слоем.
На каждой пластине размечены дорожки, на которых хранятся данные.
Совокупность дорожек одного радиуса на всех пластинках называется цилиндром.
Каждая дорожка разбивается на фрагменты, называемые секторами или блоками, так что все дорожки имеют равное число секторов, в которые максимально можно записать одно и то же число байт. Сектор – минимально адресуемая единица обмена данными. Для нахождения нужного сектора, контроллер должен знать его адрес: номер цилиндра, номер поверхности и номер сектора.
Операционная система при работе с дисками использует собственную единицу пространства – кластер. Кластер включает в себя от одного до нескольких секторов.
Дорожки и сектора создаются в процессе физического (низкоуровневого) форматирования. Низкоуровневый формат не зависит от операционной системы.
Разметку диска под конкретный тип файловой системы выполняют процедуры высокоуровневого (логического) форматирования.
При логическом форматировании определяется размер кластера, записывается информация, необходимая для работы ОС с файловой системой (доступное и неиспользуемое пространство, границы областей и др.), загрузчик ОС – программа необходимая для инициализации операционной системы.
Дефрагмента́ция — процесс обновления и оптимизации логической структуры раздела диска с целью обеспечения хранения файлов в непрерывной последовательности кластеров. После дефрагментации ускоряется чтение и запись файлов, а, следовательно, и работа программ, ввиду того, что последовательные операции чтения и записи выполняются быстрее случайных обращений (например, для жесткого диска при этом не требуется перемещение головки). Другое определение дефрагментации: перераспределение файлов на диске, при котором они располагаются в непрерывных областях
Формати́рование ди́ска — программный процесс разметки области хранения данных электронных носителей информации, расположенной на магнитной поверхности (жёсткие диски, дискеты), оптических носителях (CD/DVD/Blu-ray-диски), твердотельных накопителях (флэш-память - flash module, SSD) и др. Существуют разные способы этого процесса.
Само форматирование заключается в создании (формировании) структур доступа к данным, например, структур файловой системы. При этом возможность прямого доступа к находящейся на носителе информации теряется, часть ее безвозвратно уничтожается. Некоторые программные утилиты дают возможность HYPERLINK восстановить некоторую часть (обычно — большую) информации с отформатированных носителей. В процессе форматирования также может проверяться и исправляться целостность носителя.
Неисправности из-за естественного старения НЖМД
Неисправности, обусловленные неверным режимом эксплуатации
Являются наиболее распространенная причина отказов НЖМД к основным разрушающим факторам которого относятся:
перегрев,
ударные нагрузки
скачки напряжения питания.
Дата добавления: 2014-12-19; просмотров: 115 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |