Файловая система

Файловая система – это набор регламентирующих функций, которые определяют способ хранения, именования и упорядочения данных на носителях информации. В зависимости от файловой системы определяется формат, в котором будет записана информация (она, в свою очередь, группируется в виде определенных файлов).

Каждая файловая система определяет размер имени файла, максимальный возможный размер файла, набор атрибутов файла. Некоторые файловые системы предоставляют сервисные возможности, например, разграничение доступа или шифрование файлов.

Файловая система является связующим звеном между носителем информации, с одной стороны, и API для доступа к файлам — с другой. Когда прикладная программа обращается к файлу, она не имеет никакого представления о том, каким образом расположена информация в конкретном файле, так же, как и на каком физическом типе носителя, он записан.

Т.е., для программы не имеет значения – с жесткого диска открывается файл или с флэш-карты, например. Всё, что знает программа — это имя и тип файла, его размер и атрибуты. Данные она получает от драйвера файловой системы. Именно файловая система устанавливает, где и как будет записан файл на физическом носителе.

Задача файловой системы – осуществлять контроль над кластерами диска. Драйверы файловой системы организуют кластеры в файлы и файлы-списки (каталоги). Они же и осуществляют мониторинг использования кластеров – какие являются свободными, какие заняты, а какие неисправны.

Таким образом, становится очевидно, что файловая система осуществляет: именование файла, его сохранение в определенных кластерах, отображение логической модели файловой системы на физическую организацию хранилища данных; обеспечивает: устойчивость к сбоям питания, ошибкам аппаратных и программных средств и корректную связь для приложений, работающих с файлами.

Связь файловой системы с носителем информации не прямая – существуют виртуальные и сетевые файловые системы, которые являются лишь способом доступа к файлам, находящимся на удалённом компьютере.

Существует три основных вида файловых систем:

дисковые файловые системы;

сетевые и кластерные файловые системы;

файловые системы специального назначения.

А в зависимости от своего предназначения, файловые системы делятся на ниже описываемые классы.

Для носителей с произвольным доступом (например, жёсткий диск): FAT32, HPFS, ext2 и др. Поскольку доступ к дискам в разы медленнее, чем доступ к оперативной памяти, для прироста производительности во многих файловых системах применяется асинхронная запись изменений на диск. Для этого применяется либо журналирование (ведение журнала, хранящего список изменений, в той или иной степени помогающего сохранить целостность файловой системы), например в ext3, ReiserFS, JFS, NTFS, XFS, либо механизм soft_updates и т.п. Журналирование широко распространено в Linux, применяется в NTFS. Soft_updates - в BSD системах. Reiser4 не применяет журналирование, все операции в ней атомарны;

Для носителей с последовательным доступом (например, магнитные ленты): QIC и т.п.;

Для оптических носителей — CD и DVD: ISO9660, ISO9690, HFS, UDF и т.п.

Виртуальные файловые системы (например, AEFS);

Сетевые файловые системы: NFS, SMBFS, SSHFS, GmailFS и т.п.