Автор работы: Пользователь скрыл имя, 17 Мая 2012 в 14:18, курсовая работа
Как известно на одном диске в среднем записывается несколько десятков тысяч файлов. Как разобраться во всем этом многообразии с тем, чтобы точно адресоваться к файлу, в этом может помочь правильный выбор файловой системы, основным назначением которой и является эффективное решение, указанной задачи.
Хакасский государственный университет им. Н. Ф. Катанова
Институт информатики и телематики
Кафедра информационных технологий и систем
Курсовая работа
по дисциплине «Операционные системы»
Сравнение файловых систем.
Кудряшова В.А.
«___» ____________ 2009 г.
______________________
подпись студента
Проверил:
Майнагашева Е.Г..
«___» ____________2009 г.
______________________
примечания преподавателя
______________________
оценка
______________________
Саяногорск 2009г.
Как известно на одном диске в среднем записывается несколько десятков тысяч файлов. Как разобраться во всем этом многообразии с тем, чтобы точно адресоваться к файлу, в этом может помочь правильный выбор файловой системы, основным назначением которой и является эффективное решение, указанной задачи. В настоящее время, в связи существованием множества различных файловых систем, возникают дискуссии о том, какая из них является наиболее оптимальной и более производительной, поэтому этот вопрос является очень актуальным и требует тщательного исследования. Файловая система с точки зрения пользователя — это «пространство», в котором размещаются файлы. А как научный термин - это способ хранения и организации доступа к данным на информационном носителе или его разделе. Наличие файловой системы позволяет определить, как называется файл, где он находится.
Поскольку на IBM PC – совместимых компьютерах информация храниться в основном на дисках, то применяемые на них файловые системы определяют организацию данных именно на дисках (точнее, на логических дисках).
Цель курсовой работы: сравнение файловых систем для выяснения их плюсов и минусов, а также сравнения их возможностей и показателей производительности. Для достижения цели были сформулированы и решены следующие задачи:
1) Рассмотреть разные файловые системы;
2) Рассмотреть общую модель файловой системы;
3) Сравнительные характеристики файловых систем;
4) Обзор файловых систем FAT, HPFS и NTFS
5) Сделать выводы по файловым системам;
В ходе написания курсовой работы, были взяты для рассмотрения четыре разные файловые системы – FAT, FAT 32, HPFS, NTFS.
Объектом исследования являются файловые системы, предметом работы выступает сравнение файловых систем.
Для решения поставленных задач были применены следующие общепринятые методы исследования: теоретические (анализ литературы по поставленной теме исследования, сравнение существующих видов файловых систем) и эмпирический метод.
Практическая значимость работы заключается в том, что она может служить неким
советом пользователям при выборе и установке наиболее подходящей для них
файловой системы на компьютер.
При написании курсовой работы использованы книги В.Э. Фигурнова «IBM PC для пользователя», М. Гук «Аппаратные средства IBM PC », в которых дается определение, описание, использование и подробная характеристика файловых систем.
Структура курсовой работы:
Курсовая работа состоит из трех глав. В первой главе описывается общие понятия, модель файловых систем, архитектуры файловых систем. Во второй главе описываются виды файловых систем. В этой главе описываются разные файловые системы. В третьей главе описываются сравнительные характеристики файловых систем. В заключении описывается выводы и результаты сравнение файловых систем.
1.ПОНЯТИЕ ФАЙЛОВ
1.1. Общие понятия файловой системы
В широком смысле понятие "файловая система" включает: совокупность всех файлов на диске, наборы структур данных, используемых для управления файлами, такие, например, как каталоги файлов, дескрипторы файлов, таблицы распределения свободного и занятого пространства на диске, комплекс системных программных средств, реализующих управление файлами, в частности: создание, уничтожение, чтение, запись, именование, поиск и другие операции над файлами.
Информация на дисках записывается в секторах фиксированной длины, и каждый сектор и расположение каждой физической записи (сектора) на диске однозначно определяется тремя числами: номерами поверхности диска, цилиндра и сектора на дорожке. И контроллер диска работает с диском именно в этих терминах. Пользователь желает использовать не сектора, цилиндры и поверхности, а файлы и каталоги.
Поэтому операционная система или другая программа должна при операциях с файлами и каталогами на дисках перевести это в понятные контроллеру действия: чтение и запись определенных секторов диска. Для этого необходимо установить правила, по которым выполняется этот перевод, то есть, прежде всего, определить, как должна храниться и организовываться информация на дисках. Набор этих правил и называется файловой системой.
Файловая система — часть операционной системы, управляющая размещением и доступом к файлам и каталогам на диске.
С понятием файловой системы тесно связано понятие файловой структуры диска, под которой понимают, как размещаются на диске: главный каталог, подкаталоги, файлы, операционная система, а также какие для них выделены объемы секторов, кластеров, дорожек.
Правила формирования файловой структуры диска. При формировании файловой структуры диска операционная система MS DOS соблюдает ряд правил:
файл или каталог могут быть зарегистрированы с одним и тем же именем в разных каталогах, но в одном и том же каталоге только один раз;
порядок следования имен файлов и подкаталогов в родительском каталоге произвольный;
файл может быть разбит на несколько частей, для которых выделяются участки
дискового пространства одинакового объема на разных дорожках и секторах.
В разных файловых системах могут использоваться в качестве атрибутов разные характеристики, например:
информация о разрешенном доступе,
пароль для доступа к файлу,
владелец файла,
создатель файла,
признак "только для чтения",
признак "скрытый файл",
признак "системный файл",
признак "архивный файл",
признак "двоичный/символьный",
признак "временный" (удалить после завершения процесса),
признак блокировки,
длина записи,
указатель на ключевое поле в записи,
длина ключа,
времена создания, последнего доступа и последнего изменения,
текущий размер файла, максимальный размер файла.
1.2. Общая модель файловой системы
Функционирование любой файловой системы можно представить многоуровневой моделью (рис.1.1), в которой каждый уровень предоставляет некоторый интерфейс (набор функций) вышележащему уровню, а сам, в свою очередь, для выполнения своей работы использует интерфейс (обращается с набором запросов) нижележащего уровня.
Задачей символьного уровня является определение по символьному имени файла его уникального имени. В файловых системах, в которых каждый файл может иметь только одно символьное имя (например, MS-DOS), этот уровень отсутствует, так как символьное имя, присвоенное файлу пользователем, является одновременно уникальным и может быть использовано операционной системой.
а - непрерывное размещение; б - связанный список блоков;
в - связанный список индексов; г - перечень номеров блоков
В других файловых системах, в которых один и тот же файл может иметь несколько
символьных имен, на данном уровне просматривается цепочка каталогов для определения уникального имени файла. В файловой системе UNIX, например, уникальным именем является номер индексного дескриптора файла (i-node).
На следующем, базовом уровне по уникальному имени файла определяются его характеристики: права доступа, адрес, размер и другие. Как уже было сказано, характеристики файла могут входить в состав каталога или храниться в отдельных таблицах. При открытии файла его характеристики перемещаются с диска в оперативную память, чтобы уменьшить среднее время доступа к файлу. В некоторых файловых системах (например, HPFS) при открытии файла вместе с его характеристиками в оперативную память перемещаются несколько первых блоков файла, содержащих данные.
Следующим этапом реализации запроса к файлу является проверка прав доступа к нему. Для этого сравниваются полномочия пользователя или процесса, выдавших запрос, со списком разрешенных видов доступа к данному файлу. Если запрашиваемый вид доступа разрешен, то выполнение запроса продолжается, если нет, то выдается сообщение о нарушении прав доступа.
На логическом уровне определяются координаты запрашиваемой логической записи в
файле, то есть требуется определить, на каком расстоянии (в байтах) от начала файла
находится требуемая логическая запись. При этом абстрагируются от физического расположения файла, он представляется в виде непрерывной последовательности байт. Алгоритм работы данного уровня зависит от логической организации файла. Например, если файл организован как последовательность логических записей фиксированной длины l, то n-ая логическая запись имеет смещение l((n-1) байт. Для определения координат логической записи в файле с индексно-последовательной организацией выполняется чтение таблицы индексов (ключей), в которой непосредственно указывается адрес логической записи.
На физическом уровне файловая система определяет номер физического блока, который содержит требуемую логическую запись, и смещение логической записи в физическом блоке. Для решения этой задачи используются результаты работы логического уровня - смещение логической записи в файле, адрес файла на внешнем устройстве, а также сведения о физической организации файла, включая размер блока.
Рисунок 1.2.2 иллюстрирует работу физического уровня для простейшей физической
организации файла в виде непрерывной последовательности блоков. Подчеркнем, что задача физического уровня решается независимо от того, как был логически организован файл.
После определения номера физического блока, файловая система обращается к системе ввода-вывода для выполнения операции обмена с внешним устройством. В ответ на этот запрос в буфер файловой системы будет передан нужный блок, в котором на основании полученного при работе физического уровня смещения выбирается требуемая логическая запись.
1.3. Современные архитектуры файловых систем
Разработчики новых операционных систем стремятся обеспечить пользователя возможностью работать сразу с несколькими файловыми системами. В новом понимании файловая система состоит из многих составляющих, в число которых входят и файловые системы в традиционном понимании.
Новая файловая система имеет многоуровневую структуру (рисунок 1.3), на верхнем уровне которой располагается так называемый переключатель файловых систем (в Windows 95, например, такой переключатель называется устанавливаемым диспетчером файловой системы - installable filesystem manager, IFS). Он обеспечивает интерфейс между запросами приложения и конкретной файловой системой, к которой обращается это приложение. Переключатель файловых систем преобразует запросы в формат, воспринимаемый следующим уровнем - уровнем файловых систем.
Каждый компонент уровня файловых систем выполнен в виде драйвера соответствующей файловой системы и поддерживает определенную организацию файловой системы. Переключатель является единственным модулем, который может обращаться к драйверу файловой системы. Приложение не может обращаться к нему напрямую. Драйвер файловой системы может быть написан в виде реентерабельного кода, что позволяет сразу нескольким приложениям выполнять операции с файлами.
Каждый драйвер файловой системы в процессе собственной инициализации регистрируется у переключателя, передавая ему таблицу точек входа, которые будут использоваться при последующих обращениях к файловой системе.
Для выполнения своих функций драйверы файловых систем обращаются к подсистеме ввода-вывода, образующей следующий слой файловой системы новой архитектуры.