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

19 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

68762. Хозяйственное и деловое право 242.5 KB
  Хозяйственное право субъекты и основные положения по предпринимательской деятельности. Предметом хозяйственного права являются общественные отношения в сфере предпринимательской деятельности и связанные с ними не коммерческие отношения включая отношения по государственному регулированию экономики.
68763. Логика: Вопросы к экзамену 311.5 KB
  Согласившись с одними утверждениями, мы вынуждены принять и те, что из них следуют, независимо от того, нравятся они нам или нет, способствуют нашим целям или, напротив, препятствуют им. Допустив одно, мы тем самым автоматически лишаем себя возможности утверждать другое, несовместимое с уже допущенным.
68764. Медицинская психология 413.5 KB
  Подчеркивалось что врач должен уметь спокойно выслушивать больного быть на протяжении всего приема внимательным сердечным дружелюбным способствовать быстрейшему излечению больного и предупреждению рецидивов болезни. Вторые занимались устранением причин болезни.
68765. Предмет, содержание и задачи экономического анализа. Место и роль анализа в системе управления 523 KB
  Несмотря на то что страна перешла к рыночным отношениям до настоящего времени не выработан механизм оценки таких важных объектов анализа как оценка конкурентоспособности продукции условия цен на рынке изучение маркетинговой стратегии предприятия и т.
68766. МЕТОДЫ И УСТРОЙСТВА ИСПЫТАНИЙ АЭРОКОСМИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ 1.34 MB
  Технологии аэрокосмического приборостроения а также могут быть использованы студентами инженерных специальностей для совершенствования технологической подготовки в части проведения испытаний аппаратуры различного назначения....
68767. Базовые экономические понятия. Предмет и методология микроэкономического анализа 468 KB
  В общем виде рынок и рыночная экономика это система экономических отношений между людьми охватывающая прежде всего процесс производства товаров и услуг по рыночным законам а также процессы распределения обмена и потребления по законам рынка основными из которых являются закон стоимости закон...
68768. Материалы ж/б мостов, водоотвод, гидроизоляция 394.5 KB
  Бетон конструкции мостов подбирают в зависимости от требуемых условий прочности морозостойкости и в некоторых случаях водостойкости и водонепроницаемости. В зависимости от вида конструкции их армирования и условий работы класс бетона принимают в соответствии с требованиями приведенными в СНиП.
68769. Наладка. Общие сведения о пусконаладочных работах 505.5 KB
  В практике наладочных работ приходится измерять сопротивления от десятков микроом переходные сопротивления контактов до тысяч мегом – сопротивление изоляции. При этом взаимная индуктивность равна Наладка защитно-коммутационной аппаратуры Измерение сопротивления изоляции ЭО и...
68770. Всемирная история новейшего времени. 1945 – начало XXI века 1.54 MB
  Победа в Великой Отечественной войне вызвала подъем в общественно-политической жизни страны. Воплотившись в массовом энтузиазме, трудовом героизме рабочих, колхозников, интеллигенции, он стал одним из главных факторов, обеспечивших успешное восстановление народного хозяйства.