24532

Физическая организация и адресация файла. Права доступа к файлу

Доклад

Информатика, кибернетика и программирование

Физическая организация и адресация файла.Физическая организация и адресация файла. Важным компонентом физической организации файловой системы является физическая организация файла то есть способ размещения файла на диске. Основными критериями эффективности физической организации файлов являются: скорость доступа к данным; объем адресной информации файла; степень фрагментации дискового пространства; максимально возможный размер файла.

Русский

2013-08-09

109.92 KB

23 чел.

Вопрос 37. Физическая организация и адресация файла. Права доступа к файлу.

§7.2.1.Физическая организация и адресация файла.

Важным компонентом физической организации файловой системы является физическая организация файла, то есть способ размещения файла на диске.

Основными критериями эффективности физической организации файлов являются:

- скорость доступа к данным;

- объем адресной информации файла;

- степень фрагментации дискового пространства;

- максимально возможный размер файла.

Файл состоит из физических записей – кластеров, т.е. наименьших единиц данных, которыми внешнее устройство обменивается с оперативной памятью. Рассмотрим четыре способа физической организации файла.

Непрерывное размещение – простейший вариант физической организации (рис. 7.5, а), при котором файлу предоставляется последовательность кластеров диска, образующих сплошной участок дисковой памяти. Для задания адреса файла в этом случае достаточно указать только номер начального кластера. Данный способ имеет два существенных недостатка. Во-первых, во время создания файла заранее не известна его длина, а значит не ясно, сколько памяти надо зарезервировать для этого файла, во-вторых, при таком порядке размещения неизбежно возникает фрагментация дискового пространства.

Рис. 7.5. Физическая организация файла:

а – непрерывное размещение; б – связанный список блоков;

в – связанный список индексов; г – перечень номеров блоков

Размещение в виде связанного списка кластеров дисковой памяти (рис. 7.5, б). При таком способе физической организации в начале каждого кластера содержится указатель на следующий кластер. В этом случае адрес файла также может быть задан одним числом – номером первого кластера. В отличие от предыдущего способа, каждый кластер может быть присоединен в цепочку какого-либо файла, следовательно, фрагментация отсутствует. Файл может изменяться во время своего существования, наращивая число кластеров. Недостатком является сложность доступа к произвольно заданному месту файла: чтобы прочитать пятый кластер файла, необходимо последовательно прочитать четыре первых кластера, прослеживая цепочку номеров кластеров. Кроме того, при этом способе количество данных файла, содержащихся в одном кластере, не равно степени двойки (одно слово израсходовано на номер следующего кластера), а многие программы читают данные кластерами, размер которых равен 2n.

Связанный список индексов. Этот популярный способ задания физического расположения файла является модификацией предыдущего способа. Он применяется, например, в файловой системе FAT. Файлу также выделяется память в виде связанного списка кластеров (рис. 7.5, в). Номер первого кластера запоминается в записи каталога, где хранятся характеристики этого файла. Остальная адресная информация отделена от кластеров файла. С каждым кластером диска связывается некоторый элемент – индекс. Индексы располагаются в отдельной области диска – в MS-DOS это таблица FAT (Fie Allocation Table), занимающая один кластер. Когда память свободна, все индексы имеют нулевое значение. Если некоторый кластер N назначен некоторому файлу, то индекс этого кластера становится равным либо номеру М следующего кластера данного файла, либо принимает специальное значение, являющееся признаком того, что этот кластер является для файла последним. Индекс же предыдущего кластера файла принимает значение N, указывая на вновь назначенный кластер.

При такой организации сохраняются все достоинства предыдущего способа: минимальность адресной информации, отсутствие фрагментации*, отсутствие проблем при изменении размера. Кроме того, данный способ обладает дополнительными преимуществами. Во-первых, для доступа к произвольному кластеру файла не требуется последовательно считывать его кластеры, достаточно прочитать только секторы диска, содержащие таблицу индексов, отсчитать нужное количество кластеров файла по цепочке и определить номер нужного кластера. Во-вторых, данные файла заполняют кластер целиком, а значит, имеют объем, равный степени двойки.

*ПРИМЕЧАНИЕ. При отсутствии фрагментации на уровне кластеров на диске все равно имеется определенное количество областей памяти небольшого размера, которые невозможно использовать, то есть фрагментация все же существует. Эти фрагменты представляют собой неиспользуемые части последних кластеров, назначенных файлам, поскольку объем файла в общем случае не кратен размеру кластера. На каждом файле в среднем теряется половина кластера. Это потери особенно велики, когда на диске имеется большое количество маленьких файлов, а кластер имеет большой размер. Размеры кластеров зависят от размера раздела и типа файловой системы. Примерный диапазон, в котором может меняться размер кластера, составляет от 512 байт до десятков килобайт.

Простое перечисление номеров кластеров, занимаемых файлом – последний способ задания физического расположения файла (рис. 7.5, г). Этот перечень и служит адресом файла. Недостаток данного способа – длина адреса зависит от размера файла и для большого файла может составить значительную величину. Достоинством является высокая скорость доступа к произвольному кластеру файла, так как здесь применяется прямая адресация, которая исключает просмотр цепочки указателей при поиске адреса произвольного кластера файла. Для сокращения объема адресной информации прямой способ адресации сочетается с косвенным. Фрагментация на уровне кластеров в этом способе отсутствует.

Метод перечисления адресов кластеров файла задействован, например, в файловой системе NTFS (ОС Windows). Здесь он дополнен приемом, сокращающим объем адресной информации: адресуются не кластеры файла, а непрерывные области, состоящие из смежных кластеров диска. Каждая такая область называется отрезком (экстентом) и описывается с помощью двух чисел: начальный номер кластера и количество кластеров в отрезке.

§7.2.2.Права доступа к файлу.

Определить права доступа к файлу – значит определить для каждого пользователя набор операций, которые он может применить к данному файлу. В разных файловых системах может быть определен свой список дифференцируемых операций доступа. Этот список может включать следующие операции: создание файла, уничтожение файла, открытие файла, закрытие файла, чтение файла, запись в файл, дополнение файла, поиск в файле, получение атрибутов файла, установление новых значений атрибутов, переименование, выполнение файла, чтение каталога, и другие операции с файлами и каталогами.

В самом общем случае права доступа могут быть описаны матрицей прав доступа, в которой столбцы соответствуют всем файлам системы, строки – всем пользователям, а на пересечении строк и столбцов указываются разрешенные операции (рис. 7.6). В некоторых системах пользователи могут быть разделены на отдельные категории. Для всех пользователей одной категории определяются единые права доступа. Например, в системе UNIX все пользователи подразделяются на три категории: владельца файла, членов его группы и всех остальных.

Различают два основных подхода к определению прав доступа:

- избирательный доступ, когда для каждого файла и каждого пользователя сам владелец может определить допустимые операции;

- мандатный подход, когда система наделяет пользователя определенными правами по отношению к каждому разделяемому ресурсу (в данном случае файлу) в зависимости от того, к какой группе пользователь отнесен.

Рис. 7.6. Матрица прав доступа

Кэширование диска.

В некоторых файловых системах запросы к внешним устройствам, в которых адресация осуществляется блоками (диски, ленты), перехватываются промежуточным программным слоем-подсистемой буферизации. Подсистема буферизации представляет собой буферный пул, располагающийся в оперативной памяти, и комплекс программ, управляющих этим пулом. Каждый буфер пула имеет размер, равный одному блоку. При поступлении запроса на чтение некоторого блока подсистема буферизации просматривает свой буферный пул и, если находит требуемый блок, то копирует его в буфер запрашивающего процесса. Операция ввода-вывода считается выполненной, хотя физического обмена с устройством не происходило. Очевиден выигрыш во времени доступа к файлу. Если же нужный блок в буферном пуле отсутствует, то он считывается с устройства и одновременно с передачей запрашивающему процессу копируется в один из буферов подсистемы буферизации. При отсутствии свободного буфера на диск вытесняется наименее используемая информация. Таким образом, подсистема буферизации работает по принципу кэш-памяти.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

1452. Выбор методов производства работ, техника безопасности 488 KB
  Вертикальная планировка и срезка растительного слоя ведётся в подготовительный период. Устройство горизонтальной гидроизоляции из двух слоёв рубероида. Расчет бригады, описание календарного плана. Описание технологической последовательности выполнения работ.
1453. Формирование педагогических навыков в процессе практической деятельности студента педагога 152.5 KB
  Приобретение знаний, связанных с изучением структуры, функций, направлений и эффективности педагогической деятельности. Формирование практических навыков анализа работы преподавателя. Изучение порядков, норм, деятельности кафедры, стандартов, документов, методических материалов.
1454. Особливості репрезентації концепту Кількість в англійській та українській мовах 158.5 KB
  Мета роботи – створити когнітивно-семантичне підґрунтя вибору варіантів перекладу одиниць на позначення концепту Кількість. Обґрунтувати вибір дефініції поняття концепт та узагальнити інформацію про мовну репрезентацію концепту. Створити модель аналізу концепту, орієнтовану на переклад.
1455. Расчет привода и его составляющих 150.5 KB
  Расчет червячной передачи. Выбор материала червяка и колеса. Расчет цепной передачи. Размеры пружины. Расчёт тихоходного вала. Проверка на статическую прочность. Проверка на усталостную прочность. Смазка редуктора.
1456. Теория бухгалтерского учета 786.5 KB
  Специфика бухгалтерского учета предприятий торговли. Обособленное подразделение юридического лица, осуществляющего часть его функций. Записи операций по кредиту счета 3310. Сводный документ, в котором обобщают все начисления, удержания и суммы к выплате заработной платы.
1457. Производство инженерно-геологических работ на предприятии обогатительная фабрика ОАО Лебединский ГОК 190 KB
  Целью проведенных изысканий являлось изучить инженерно-геологических условий площадки: геолого-литологического строения, гидрогеологических условий, физико-механических свойств грунтов и получить другую информацию, необходимую для технически обоснованных решений при проектировании оснований и фундаментов.
1458. ЛЕЧЕБНАЯ ГИМНАСТИКА ПРИ ПОЯСНИЧНОМ ОСТЕОХОНДРОЗЕ ПОЗВОНОЧНИКА 281.32 KB
  Остеохондроз позвоночника встречается относительно часто и по количеству дней нетрудоспособности занимает среди всех болезней человека третье место после гриппа и травм.
1459. Використання ГІС при грошовій оцінці земель населених пунктів (досвід інституту Діпромісто) 282.67 KB
  За останній час грошова оцінка населених пунктів України перетворилась у вид робіт, в яких найбільш повно та ефективно використовуються ГІС-технології.
1460. Базисные средства манипулирования реляционными данными 296.22 KB
  Теоретико-множественные операции. Реляционное исчисление(далее–РИ) базируется на математической логике, точнее, на исчислении предикатов 1-го порядка. Реляционная алгебра, базовые механизмы манипулирования РД.