Декабрь 16 2019

Как происходит организация файлов на диске

Если вы ищете информацию на тему «опишите систему хранения файлов на диске», то вы на правильном пути! Любые данные, которые есть на компьютере, должны быть доступными при последующем использовании. Но как реализован такой механизм? Сложен он или нет?

Что такое система хранения файлов

Протоколы

  1. Его работа обходится дешево, если вообще не бесплатно (условно).
  2. Программный модуль данного протокола может работать со всеми популярными операционными системами. В некоторых он является установленным по умолчанию, в других – его можно скачать и самому добавить в список протоколов компьютера.
  3. Эксплуатация возможна сразу же после завершения процесса монтирования.
  4. Поскольку данный протокол использует интернет-адрес, то он может передавать данные в любое место планеты, где есть покрытие.

Имеет он не только преимущества, но и недочеты. В целом, у него есть только один существенный недостаток: привязка к интернет-адресу и невозможность полноценного функционирования без него.

Виды систем

  1. DAS. Под нею понимают диски, непосредственно подключенные к вычислительной системе. Всё, что напрямую подсоединено к используемому компьютеру, использует данную систему.
  2. NAS. Эта система знакома любителям локальных сетей. Она предоставляет доступ к внутренним файлам и документам только тем устройствам, которые были опознаны как «свои».
  3. SAN. С точки зрения пользователя можно описать данную систему как локальный диск, к которому подключение осуществляется из сети при использовании протоколов удаленного доступа к файлам.
  4. CAS. Это архитектура хранения, в которой значительную роль играет образ хранимых данных. Он хэшируется и используется, чтобы найти информацию в системе хранения или отдельных устройствах. По сути, данную архитектуру можно сравнить со специальной базой, в которой вычисленный хэш – это инструмент быстрого поиска в содержимом. Данная система с легкостью поддаётся децентрализации, что существенно увеличивает стойкость и надежность. Но к недостаткам следует отнести небольшую скорость взаимодействия, что не позволяет широкомасштабно её использовать. Сейчас данная архитектура используется в качестве хранилища для архивных данных, или тех, что должны быть долговременными.

Технологии, используемые для хранения данных

  1. Резервное копирование. Представляет собой упреждающее создание копий информации, которая может быть удалена и которая может понадобиться опять. Важную роль играет размер файла. При полном резервировании затрагивает всю систему и файлы. При инкрементальном копировании сохраняется только часть. Выбор поиска осуществляется по тем, которые изменялись со времени прохождения последнего резервирования. Обычно сохранённые данные имеет диск С или специально созданное для этих целей хранилище.
  2. Репликация. Бывает синхронной и асинхронной. Под первой понимают размещение данных, которые находятся в разных системах хранения (хотя может быть и использование двух дисков в одной системе). При этом запись информации осуществляется одновременно. Асинхронной репликацией называется запись данных, которая осуществляется не в одно и то же время, а при удобном случае. Такой подход позволяет преодолевать разницу скоростей, но данные никогда не будут полностью идентичными. Хотя и будут к этому стремиться. В качестве попытки объединить была создана технология полусинхронной репликации. Её суть заключается в том, что запись начинает вестись одновременно, но используются каналы передачи на полную мощность. И если где-то процесс завершается, то в другом он продолжается до завершения. При этом данные разнятся по минимуму.
  3. Дедупликация. Специальный метод, который при сжатии массива данных исключает дублирующие копии всех повторяющихся файлов. Особенно важный метод, когда размер файла копии и их количество очень высоки. Используется для оптимизации используемого места.
Читайте также:  Как не просматривать историю в инстаграме

Но это ещё пока не полный ответ на задачу «опишите систему хранения файлов на диске». Для полноценного разбирательства необходимо рассмотреть ещё память.

Постоянная память

Оперативная память

Есть оперативная, или энергозависимая память. Её особенность заключается в том, что необходимо постоянное обеспечения электричеством. Одновременно её размер обозначает возможность компьютера заниматься определённым количеством действий, и, по сути, от неё зависит его мощность. Именно она отвечает за диски, папки, файлы и документы, которые сейчас активны и работают. Следует отметить, что программное увеличение оперативной памяти без усовершенствования аппаратной части компьютера в большинстве случаев чревато нарушениями работоспособности всей системы (не только хранения данных).

Кэш-память

Также называется памятью быстрого доступа. В ней содержится информация, вызов которой наиболее вероятен. Особенность в том, что и постоянная, и кэш-память содержат одни и те же данные. Но ввиду того, что вторая более быстрая, сначала осуществляется поиск по ней. Если не было найдено совпадений, то компьютер будет искать уже в постоянной памяти. При обнаружении совпадений в кэш изменения будут внесены сначала сюда. А потом, по возможности, в постоянную память. Общим недостатком кэш является его относительно малый размер. Хранение файлов на дисках компьютера ограничено аппаратной составляющей для всех видов памяти. Поэтому при желании изменить размеры необходимо устанавливать что-то лучшее и одновременно совместимое с другими системами.

Редакция сайта iXBT.com обращается к вам с просьбой отключить блокировку рекламы на нашем сайте.

Дело в том, что деньги, которые мы получаем от показа рекламных баннеров, позволяют нам писать статьи и новости, проводить тестирования, разрабатывать методики, закупать специализированное оборудование и поддерживать в рабочем состоянии серверы, чтобы форум и другие проекты работали быстро и без сбоев.

Мы никогда не размещали навязчивую рекламу и не просили вас кликать по баннерам. Вашей посильной помощью сайту может быть отсутствие блокировки рекламы.

Спасибо вам за поддержку!

Накопители и носители

Понятие логического и физического дисков

Физический диск – это реально существующий диск, имеющий имя. В качестве имен физических дисков принято использовать буквы латинского алфавита А и В – гибкие магнитные диски, С – жесткий магнитный диск, D – лазерный диск (если есть) и т.д.

Логический диск – это виртуальный диск на физическом диске или часть физического диска. Например, жесткий магнитный диск можно разбить на несколько логических дисков, имена которых будут соответственно С, D, E, F и т.д. В этом случае лазерный диск будет иметь имя следующее за буквой F, т.е.G.

Накопители – это устройства, для записи или чтения информации (дисководы, стримеры).

Носители – это среда для хранения информации, т.е. собственно магнитные, магнитооптические и лазерные диски, магнитные ленты.

Физически вся поверхность магнитного диска разделена на сектора, пронумерованные участки памяти длиной 512 байтов. По команде чтения (записи), поступившей из программы, специальное устройство подводит головку записи (чтения) к указанному сектору и читает в определенную память ровно 512 байтов (или записывает на диск), даже если нужно записать (прочитать) всего 5 или 100 байтов.

Читайте также:  Как зайти в модем ета

Для организации файловой системы используются более крупные порции данных – кластеры. Размер кластера не фиксирован и зависит от емкости диска. Каждый файл, записываемый на диск, занимает целое число кластеров, даже если его длина меньше кластера. Например, файл длиной 124 б – 1 кластер, файл длиной 7262 б – 4 кластера.

Последовательность кластеров, занимаемых файлом, может быть дискретной (состоящей из отдельных фрагментов), разбросанной по диску, при этом кластеры соединяются между собой специальными ссылками. Поэтому, чем больше работы выполнено на диске, тем больше становится уровень фрагментации диска, т. е. файл, который логически воспринимается как единое целое, физически расщеплен на множество цепочек кластеров, расположенных в разных местах диска.

Для того, чтобы понизить уровень фрагментации используется вспомогательная программа дефрагментации диска.

Принцип организации файловой системы (ФС) – табличный. Данные о том, в каком месте диска записан файл, хранятся в системной области диска в специальных таблицах размещения файлов FAT (File Allocation Table).

Файловая система FAT была разработана Биллом Гейтсом и Марком МакДональдом в 1977 году и первоначально использовалась в операционной системе 86-DOS. FAT является наиболее распространенной файловой системой и ее в той или иной степени поддерживают большинство современных ОС.

В таблице размещения файлов хранится информация о кластерах логического диска. Каждому кластеру в FAT соответствует отдельная запись, которая показывает, свободен ли он, занят ли данными файла, или помечен как сбойный (испорченный). Если кластер занят под файл, то в соответствующей записи в таблице размещения файлов указывается адрес кластера, содержащего следующую часть файла. Из-за этого FAT называют файловой системой со связанными списками.

В зависимости от количества разрядов, выделяемых для идентификации каждого дискового кластера выделяют файловые системы FAT 12, FAT 16, FAT 32. Оригинальная версия FAT, разработанная для DOS 1.00, использовала 12-битную таблицу размещения файлов

FAT 16 была создана для поддержки жестких дисков размером более 32 Мб (до 2 Гбт). Цифра 16 в названии FAT 16 означает, что таблица размещения файлов FAT идентифицирует записи, соответствующие дисковым кластерам, при помощи 16-разрядных чисел. Это позволяет разместить в FAT-таблицах не более 65536 записей (2 16 ) о местоположении кластеров, поэтому максимальное количество кластеров на одном томе – 2 16 или 65536.

ОС MS DOS, Win 95 и первые Win NT использовали FAT 16. Как правило, в этой файловой системе один кластер = 4 секторам (2Кбт).

FAT32 – усовершенствованная версия файловой системы, поддерживающая жесткие диски объемом до 2 терабайт. Цифра 32 в названии FAT 32 означает, что таблица размещения файлов FAT идентифицирует записи, соответствующие дисковым кластерам, при помощи 32-разрядных чисел. ОС Win 98 и следующие версии используют FAT 32. Как правило выбирается оптимальный размер кластера, например, один кластер = 8 секторам (4Кбт).

Есть еще один вид организации файловой системы NTFS (New Technology File System). Она была разработана достаточно давно для Win NT. В настоящее время она используется в ОС семейства Win NT, а также Win ХР.

Файловая система NTFS – улучшенная файловая система, обеспечивающая уровень быстродействия и безопасности, а также дополнительные возможности, недоступные ни в FAT16, ни в FAT32. В случае сбоя компьютера целостность файловой системы восстанавливается с помощью файла журнала NTFS и данных о контрольных точках. В операционных системах Windows 2000 и Windows XP файловая система NTFS также обеспечивает дополнительные возможности.

Читайте также:  Как переименовать себя в фейсбук

Одной из наиболее важных дополнительных возможностей является возможность сжатия данных (доступна только в Windows XP Professional Edition). Сжатие файлов, папок и программ позволяет сократить их размер и уменьшить объем пространства, занимаемого ими на дисках или устройствах со съемными носителями.

Драйверы внешних устройств

Драйверы внешних устройств – это специальные программы, управляющие работой внешних устройств. Они бывают двух видов: стандартные и загружаемые.

Стандартные – управляют работой внешних устройств (клавиатуры, монитора, дисков и принтера), они в совокупности образуют базовую систему ввода-вывода.

Загружаемые – используются для расширения возможностей компьютера или управления стандартными внештатными устройствами (в отличие от того, как предусмотрено в базовом комплекте ПК), например, драйвер "мыши", русификатор для клавиатуры и т. д.

Интерпретатор действий пользователя

Для текстовых ОС с командной строкой существует один интерпретатор команд, который осуществляет взаимодействие пользователя с компьютером: принимает и анализирует команды, введенные пользователем, и выполняет только корректные.

Для графических ОС с объектно-ориентированным интерфейсом существует условно целая система интерпретаторов, распознающих действия пользователя и выполняющих только корректные.

Развитие интерфейса ОС

для 8-битных компьютеров ОС СР/М (Control Program for Microcomputers), интерфейс – командная строка.

для 16-битных компьютеров ОС UNIX (торговая марка фирмы Bell Laboratories) и MS DOS (Microsoft Disk Operating System), интерфейс – командная строка, иерархическая структура диска, множество утилит (сервисных программ).

появление операционной оболочки Norton Commander для MS DOS, а затем и других подобных оболочек, интерфейс существенно упрощается, для работы с файлами и каталогами используются окна, меню, подсказки, функциональные клавиши.

появление графической операционной оболочки Windows 3.x, интерфейс становится графическим унифицированным (стандарт API Application Program Interface), для работы с файлами и каталогами используются контекстная помощь, меню, подсказки, пиктограммы, зарождается технология "Drag and Drop" ("Перетащи и брось" с мышью), появляется многозадачность (имитация, работа с несколькими окнами – задачами), технология "Буфера обмена".

для 32-битных компьютеров появляется многозадачная операционная система Windows95, интерфейс становится объектно-ориентированным, для работы с файлами и каталогами используется понятия объектов: документа и папки, также появляются другие объекты – рабочий стол, корзина и т.д., используются контекстная помощь, меню, подсказки, иконки, кнопки, технология " Drag and Drop" (с мышью), появляется реальная многозадачность (работа с несколькими окнами – задачами), технология "Буфера обмена".

В данном курсе будут рассмотрены ОС, которые являются основополагающими – ОС семейства Unix (на уровне понятий), ОС семейства MS DOS (на уровне знакомства в компьютерном классе), ОС семейства Windows (наиболее подробно).

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Сдача сессии и защита диплома – страшная бессонница, которая потом кажется страшным сном. 8802 – | 7161 – или читать все.

78.85.5.224 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)

очень нужно




Опубликовано 16.12.2019 Xeon LGA755 в категории "Компьютеры