Что такое иерархическая файловая система

Рис. 1.4. Пример иерархической файловой системы

Путь к файлу вместе с именем файла называют иногда полным именем файла.

Пример полного имени файла:

Однако иерархическая структура этих систем несколько различается. В иерархической файловой системе MS-DOS вершиной иерархии объектов является корневой каталог диска, который можно сравнить со стволом дерева, на котором растут ветки (подкаталоги), а на ветках располагаются листья (файлы).

Рис. 1.5. Иерархическая структура папок

Если мы хотим ознакомиться с ресурсами компьютера, необходимо открыть папку Мой компьютер.

1. В окне Мой компьютер находятся значки имеющихся в компьютере дисков. Активизация (щелчок) значка любого диска выводит в левой части окна информацию о его емкости, занятой и свободной частях.

Источник

Что такое определение иерархической файловой системы?

Что подразумевается под иерархической файловой системой?

(2) Файловая система, которая упорядочивает файлы данных и программ в виде сверху вниз. Все современные операционные системы используют иерархические файловые системы, в которых доступ к данным начинается сверху и продолжается вниз по уровням иерархии.

Как называется иерархическая файловая система в DOS?

Ответ: это ваш ответ. Расшифровывается как «Иерархическая файловая система». HFS — это файловая система, используемая для организации файлов на жестком диске Macintosh.

Какая иерархическая система используется в Windows?

Windows упорядочивает папки и файлы в иерархической системе, как в картотеке. Привод — это высший уровень иерархии. Вы можете поместить все свои файлы на диск, не создавая никаких папок. Но это все равно, что складывать все свои бумаги в картотечный шкаф, не распределяя их по папкам.

Что такое иерархическая файловая система Unix?

Семейное древо — это пример иерархической структуры, которая представляет, как организована файловая система UNIX. Файловую систему UNIX можно также представить как перевернутое дерево или корневую систему растения. В самом верху файловой системы находится единственный каталог, называемый «корнем», который обозначается символом / (косая черта).

Что такое иерархический пример?

Определение иерархии — это группа людей или вещей, расположенных в порядке ранга, или люди, занимающие верхние строчки в такой системе. Пример иерархии — корпоративная лестница. Примером иерархии являются священники различных уровней в католической церкви.

Как создать иерархическую файловую систему?

Выполните следующие пять шагов, чтобы настроить иерархию папок.

Что такое иерархия?

Иерархия (от греч. Ἱεραρχία, иерархия, «власть первосвященника», от иерархов, «председатель священных обрядов») — это расположение предметов (предметов, имен, ценностей, категорий и т. Д.), В котором эти предметы представлены как находящиеся «выше», «ниже» или «на одном уровне» друг с другом.

Какова лучшая кроссплатформенная структура файловой системы?

В отличие от NTFS, exFAT поддерживает чтение и запись в средах, отличных от Windows, включая Mac OS, что делает его лучшей кроссплатформенной файловой системой для съемных запоминающих устройств большой емкости.

Что такое иерархическая структура каталогов?

«Иерархический каталог» имеет папки, организованные в виде древовидной структуры, поэтому, например, у вас может быть жесткий диск, называемый диском C, который называется «корнем», потому что это контейнер, который не находится внутри какого-либо другого контейнера. … Структура каталогов выглядит как корни разветвляющегося дерева или семейного дерева.

В чем недостатки иерархии?

Список недостатков иерархической организационной структуры

Каковы преимущества и недостатки иерархической структуры?

То, что может быть преимуществом для одного бизнеса, может быть недостатком для другого, в зависимости от потребностей и целей каждой организации.

Как называется иерархическая файловая система в дверях?

Определение HFS (иерархическая файловая система).

Каковы характеристики иерархической файловой системы?

Иерархическая файловая система состоит из:

Сколько типов файлов есть в Unix?

Семь стандартных типов файлов Unix: обычные, каталоги, символические ссылки, специальные FIFO, специальные блоки, специальные символы и сокеты, как определено в POSIX. Различные реализации для конкретных ОС позволяют использовать больше типов, чем требуется POSIX (например, двери Solaris).

Что дает команда who?

Объяснение: команда who выводит подробную информацию о пользователях, которые в данный момент вошли в систему. Вывод включает имя пользователя, имя терминала (на котором они вошли в систему), дату и время их входа в систему и т. Д. 11.

Источник

Операционные системы с нуля; уровень 2 (старшая половина)

Пришло время написать файловую систему. Файловая система сама себя не напишет. В этой половинке лабы мы таки реализуем файловую систему FAT32, прикрутим к ней драйвер SD-карты и чуть-чуть повзаимодействуем с ней через нашу интерактивную оболочку.

Младшая часть. Продолжение под катом.

Фаза 2: 32-битные липиды

Диски и Файловые системы

Данными на диске управляют одна или несколько файловых систем. Аналогично распределителям памяти, файловые системы отвечают за управление, выделение и освобождение памяти. С той лишь разницей, что это не быстрая оперативная память, а медленная и энергонезависимая память. Другими словами все изменения сохраняются на любой момент в будущем. В том числе и после перезагрузки компьютера. Есть много различных файловых систем. На Linux есть EXT4. На macOS есть HFS+ и APFS. На Windows есть NTFS. Некоторые файловые системы реализованны сразу для нескольких ОС. FAT32 — одна из таких. Она реализована для всех основных ОС включая Linux, macOS и Windows. Изначальна она использовалась в поздних версиях DOS и ранних версиях Windows. Главное приемущество FAT32 — вездесущность. Это одна из самых коросс-платформенных файловых систем.

Для того, чтоб позволить более чем одной файловой системе находиться на диске, этот самый диск можно поделить на разделы. Каждый раздел можно независимо отформатировать для разных файловых систем. Чтоб разбить диск на разделы, на диске в определённое место записывается, где какой раздел начинается, где он закачивается и тип файловой системы, что этот раздел использует. Одной из широко распространённых систем является Master Boot Record (главная загрузочная запись) или просто MBR во имя краткости. MBR содержит в себе таблицу из четырёх записей, описывающих разделы. При этом некоторые разделы можно не объявлять как используемые. Есть чуть более современные схемы разделения вроде GPT, который помимо прочего поддерживает более четырёх разделов.

В этом задании мы будем реализовывать код чтения MBR с диска, который в свою очередь включает один раздел FAT32. Эту комбинацию использует наша малинка: тоже MBR и тоже FAT32.

Разбиение диска

На вот этой диаграмме показана физическая компоновка дискового раздела с MBR и FAT32:

В PDF-ке структуры FAT содержится вся необходимая информация о размерах и содержимом этих самых структур. Вместе с минимально необходимым описанием. Мы будем использовать документ при реализации нашей файловой системы. Помимо этого полезно будет изучить соответсвующую статью из википедии.

Master Boot Record

Extended Bios Parameter Block

Первый сектор раздела FAT32 содержит расширенный блок параметров BIOS. Сокращённо EBPB. Сам этот блок начинается с блока параметров BIOS или BPB. Вместе они определяют все необходимые параметры компоновки файловой системы FAT.

Есть одна область в EBPB, на которую стоит обратить отдельное внимание. Та которая определяет количество зарезервированных секторов (number of reserved sectors). Это смещение от начала раздела FAT32 в секторах, где FAT могут быть найдены. Сразу после последнего FAT будет область, содержащая данные для кластеров. Сейчас мы подробнее рассотрим FAT-ы, область данных, кластеры и вот это всё.

Кластеры

Все данные, которые хранятся в файловой системе FAT, разделяются на кластеры. В EBPB есть поле, из которого можно найти, сколько в каждом кластере секторов (number of sectors per cluster). Нумерация кластеров начинается с цифры 2. Как видно из диаграммы, данные для кластера 2 расположены в начале области данных. Данные для кластера 3 расположены сразу после кластера 2 и далее в таком духе.

File Allocation Table

FAT расшифровывается как file allocation table. Таблица распределения файлов. Исходя из названия FAT это таблица (массив) записей FAT. В FAT32 каждая такая записть имеет размер в 32 бита. Размер же всей этой таблицы определяется полями sectors per FAT и bytes per sectors из EPBP. Для избыточности в файловой системе может быть более одного FAT (во имя пресвятого бекапа!). Количество таблиц так же можно найти в EPBP. Смотреть поле number of FATs.

Помимо записей за номерами 0 и 1 каждая из FAT-записей определяет статус кластера. Записть за номером 2 определяет статус кластера 2. Запить 3 определяет статус кластера 3. И далее по списку. Каждому кластеру свою FAT-запись.

Записи 0 и 1 скорее всего такие:

Помимо этих двух записей все остальные соотвесвуют определённому кластеру из области данных. Хотя FAT-записи имеют полный размер в 32 бита, используются только 28 бит. Верхние 4 бита игнорируются. И значения могут быть такие:

Цепочка кластеров

Кластеры образуют цепочки кластеров. По сути это связанный список из кластеров. Если кластер используется для данных, то его значение содержит либо ссылку на следующий кластер, либо является маркером EOC, указывающем конец цепочки.

В качестве примера рассмотрим диаграммку с 8-ю FAT-записями:

Кластеры раскрашены по цветам так, чтоб можно было проще разобраться, что к какой цепочке принадлежит. Первые две записи это ID и EOC. Запись 2 указывает, что соответсвующий кластер является кластером данных и эта цепочка (зелёная) размером в один кластер. Запись 3 указывает, что кластер 3 содержит данные и следующим в цепочке (синей) будет кластер 5 с данными, который ссылается на кластер 6, который эту цепочку обрывает. Аналогичным образом кластеры 7 и 5 образуют цепочку (красная). Кластер за номером 8 свободен и не используется.

Каталоги и записи

Цепочка кластеров — это данные для файла или каталога. Каталог — суть специальный файлик, в котором содержатся имена файлов и все прочие метаданные. Внутри каталок представляет собой массив каталожных записей. Каждая такая запись содержит имя, стартовый кластер и является ли эта запись каталогом или просто файлом.

Есть один специальный каталог, который не связан с записями в других каталогах. Корневой каталог. Стартовый кластер для корнегого каталога можно найти в EBPB. Через это всё можно определить место всех других файлов и каталогов.

По историческим причинам каждая запись физического каталога можно интерпретировать аж двумя разными способами. Поле атрибутов так же указывает на один из этих способов. Вот эти две вариации:

Длинное имя файла (LFN) добавлено в FAT32 для того, чтоб использовать имена файлов длиннее 11 символов. Если запись имеет имя длинной более 11 символов, то ей предшествуют записи LFN. При этом эти записи не сортированы физически. Вместо этого они содержат поле для того, чтоб определить последовательность. Таким образом на физический порядок записей LFN полагаться не получится.

Прежде чем продолжить надо разобраться со структурами FAT. После этого постарайтесь ответить на следующие вопросы:

Каким образом определить, содержит ли первый сектор MBR-структуру? [mbr-magic]

Первый сектор диска может не содержать MBR. Каким образом можно определить есть ли там MBR или его там нет?

Каково максимальное количество кластеров FAT32? [max-clusters]

Дизайн FAT32 подразумевает некоторое количество ограничений. Какое максимальное количество кластеров в FAT32 и откуда эти ограничения происходят? А если взять FAT16, то там будут те же самые ограничения или другие?

Какой максимальный размер одного файла? [max-file-size]

Есть ли какие либо ограничения на максимальный размер файла? Если есть, то каков максимальный размер файла и что определяет эту границу?

Подсказка: Посмотрите на структуру записи в каталоге.

Как определить, перед нами запись LFN или другая? [lfn-identity]

Если внимательно посмотреть на записи в каталоге, то какие именно байтики определяют, LFN перед нами или обычная запись? Конкретно, какие это байты и какие у них должны быть значения?

Каким образом можно найти /a/b/c.txt [manual-lookup]

Структура кода

Написание файловой системы является достаточно сурьёзным делом. FAT32 даже при том, что мы её будем только читать, не исключение. Предоставленный код в крейте 2-fs/fat32 обеспечивает в основном базовую структуру, но многие дизайнерские решения и большая часть реализации целиком принадлежит вам.

Трейты файловой системы

Советую читать код из traits/ в следующем порядке:

Кеш-устройство

Полезности

Файл util.rs содержит один полезный трейт и его реализацию для срезов ( &[T] ) и динамических массивов ( Vec ). Это можно использовать для переноса одного в другое при сохранении определённых условиях. Например для того, чтоб скастовать &[u32] в &[u8] можно использовать вот такое:

MBR и EBPB

Shared

Файловая система

VFAT — это ещё одна файловая система от Microsoft, которая является предшественником FAT32. По разным историческим причинам это стало синонимом FAT32. Мы продолжим эту глупую традицию с не всегда корректными названиями.

Ещё каталоге vfat/ можно найти:

При реализации файловой системы надо будет дополнить всё это необходимым кодом. Не бойтесь дополнять любые из этих структур методами, которые кажутся вам необходимыми. Однако не изменяйте ни одно из предоставленных определений трейтов или сигнатур у существующих методов.

Прочитайте сейчас весь код начиная с vfat.rs и убедитесь, что вы понимаете, что там происходит.

Реализация

Теперь у нас есть всё необходимое для реализации файловой системы FAT32. Вы можете заниматься реализацией в том порядке, в котором вам больше нравиться.

Убедитесь, что обновили все предоставленные заготовки!

Убедитесь, что все ваши копии репозиториев находятся в актуальном состоянии. Стащите последние версии 2-fs и os с помощью git pull и поправьте всё необходимое.

Рекомендуется также следовать вот этим правилам:

Вы можете делать всё в том порядке, в каком хотите. Но вот такой порядок рекомендуем:

В начале вы должны интерпретировать запись в каталоге как неизвестную. Затем использовать эту структуру, чтоб определить, есть ли эта запись и затем определить истинный тип этой самой записи. Работа union потребует использование некоторого количества небезопастного кода. Наша реализация использует по одной практически идентичной строке кода на каждый из трёх вариантов.

После того, как ваша реализация пройдёт через все юнит-тесты и будет работать так, как от неё ожидают, вы можете насладиться этой маленькой победой. Вы реализовали целую файловую систему! После того, как эйфория пройдёт, можно переходить к следующему этапу.

Седлаем SD-карту

Foregin Function Interface

FFI в Rust позволяет коду взаимодействовать с программным обеспечением, написанным на других языках программирования и наоборот. Внешние, по отношению к Rust, элементы объявляются в блоке extern :

Для вызова функции Rust из внешнего кода, местоположение функции (адрес в памяти) должно быть экспортировано в качестве определённого символа. Внутри Rust может свободно искажать (mangles) символы, которые присваиваются функциям. Для управления версиями и всем таким. Получается, что по умолчанию нельзя узнать заранее, какой символ будет присвоен каждой функции и следовательно мы не сможем вызвать эту функцию из внешнего кода. Для предотвращения этого произвола процесса мы можем добавить атрибут #[no_mangle] :

Затем программа на (например) Няшном Си может вызвать эту функцию таким образом:

Почему Rust не может гарантировать безопасность использования внешнего кода? [foreign-safety]

Объясните, почему Rust не может гарантировать, что использование внешнего кода безопасно. Помимо этого объясните, почему Rust может гарантировать, что другой код Rust безопасен, даже если он находится за пределами текущего крейта, однако не может сделать то же самое для кода не на Rust.

Почему Rust калечит символы? [mangling]

Няшный Си не занимается переименовыванием всего этого. C++ и Rust занимаются. Чем эти два языка отличаются, раз они требуют такого отношения к символам? Предоставьте конкретный пример того, что произойдёт, если Rust не будет это всё делать.

Драйвер SD-карты

Подсказка: На 64-битном ARM unsigned int из Няшного Си станет u32 в Rust.

Является ли ваша реализация потокобезопасной? [foreign-sync]

Подсказка: Скорее всего являются! (Если нет, то должны являться) Что реализует эти гарантии?

Файловая система

Проверьте свою реализацию, распечатав содежримое корневого каталога ( / ) вашей SD-карты. Как только всё заработает так, как вы ожидаете — переходите к следующему этапу.

Фаза 4: Mo’sh

Рабочий каталог

Большинство операционных систем предоставляют специальный системный вызов для изменения рабочего каталога процесса. Поскольку наша ОС ещё не имеет процессов и системных вызовов, мы будем следить за изменениями cwd непосредсвенно силами нашей интерактивной оболочки.

Команды

(concatenate files). Выводит содержимое файлов по указанным путям path один за другим. Требуется по меньшей мере один такой аргумент. Если путь не указывает на реально сущесвующий файл — выводить ошибку. Если файл содержит недопустимый контент в контексте кодировки UTF-8, то также выводить ошибку.

Все не абсолютные пути должны быть обработаны относительно текущего рабочего каталога. Все абсолютные пути должны обрабатываться от корня. Пример действия команд можно посмотреть в гифке выше. Когда вы будете реализовывать эти команды — можете выводить ошибки или содержимое каталогов любым способом, каким сочтёте нужным. Главное, чтоб вся необходимая информация присутствовала.

Реализация

После того, как вы реализовали, протестировали и проверили все четыре команды с учётом указанных спецификаций — задача этой лабы решена. Поздравляем!

Убедитесь, что используете bin-аллокатор!

Скорее всего реализация файловой системы будет очень интенсивно использовать память. Во избежание нехватки памяти убедитесь, что используете bin-аллокатор. Ибо он позволяет не только выделять, но и освобождать память.

Подсказка: Используйте существующие методы PathBuf и Path для своих грязных целей.

Источник

3. Файловая система

Все программы и данные хранятся в долговременной (внешней) памяти компьютера в виде файлов.

Файл — это определенное количество информации (программа или данные), имеющее имя и хранящееся в долговременной (внешней) памяти.

Имя файла состоит из двух частей, разделенных точкой: собственно имя файла и расширение, определяющее его тип (программа, данные и т. д.). Собственно имя файлу дает пользователь, а тип файла обычно задается программой автоматически при его создании.

В различных операционных системах существуют различные форматы имен файлов. В операционной системе MS-DOS собственно имя файла должно содержать не более восьми букв латинского алфавита и цифр, а расширение состоит из трех латинских букв, например: proba.txt

В операционной системе Windows в имя файла:
Единицы измерения информации.doc

1. Разрешается использовать до 255 символов.
2. Разрешается использовать символы национальных алфавитов, в частности русского.
3. Разрешается использовать пробелы и другие ранее запрещенные символы, за исключением следующих девяти: /\:*?»<>|.
4. В имени файла можно использовать несколько точек. Расширением имени считаются все символы, стоящие за последней точкой.

Роль расширения имени файла чисто информационная, а не командная. Если файлу с рисунком присвоить расширение имени ТХТ, то содержимое файла от этого не превратится в текст. Его можно просмотреть в программе, предназначенной для работы с текстами, но ничего вразумительного такой просмотр не даст.

Файловая система. На каждом носителе информации (гибком, жестком или лазерном диске) может храниться большое количество файлов. Порядок хранения файлов на диске определяется установленной файловой системой.

Для облегчения понимания этого вопроса воспользуемся аналогией с традиционным «бумажным» способом хранения информации. В такой аналогии файл представляется как некоторый озаглавленный документ (текст, рисунок и пр.) на бумажных листах. Следующий по величине элемент файловой структуры называется каталогом. Продолжая «бумажную» аналогию, каталог будем представлять как папку, в которую можно вложить множество документов, т.е. файлов. Каталог также получает собственное имя (представьте, что оно написано на обложке папки).

Каталог сам может входить в состав другого, внешнего по отношению к нему каталога. Это аналогично тому, как папка вкладывается в другую папку большего размера. Таким образом, каждый каталог может содержать внутри себя множество файлов и вложенных каталогов (их называют подкаталогами). Каталог самого верхнего уровня, который не вложен ни в какие другие, называется корневым каталогом.

А теперь полную картину файловой структуры представьте себе так: вся внешняя память компьютера — это шкаф с множеством выдвижных ящиков. Каждый ящик — аналог диска; в ящике — большая папка (корневой каталог); в этой папке множество папок и документов (подкаталогов и файлов) и т.д. Самые глубоко вложенные папки хранят в себе только документы (файлы) или могут быть пустыми.

Путь к файлу. Для того чтобы найти файл в иерархической файловой структуре необходимо указать путь к файлу. В путь к файлу входят записываемые через разделитель «\» логическое имя диска и последовательность имен вложенных друг в друга каталогов, в последнем из которых находится данный нужный файл.

Например, путь к файлам на рисунке можно записать так:
C:\Рефераты\
C:\Рефераты\Физика\
C:\Рефераты\Информатика\
C:\Рисунки\

Полное имя файла.
Путь к файлу вместе с именем файла называют полным именем файла.
Пример полного имени файлов:
C:\Рефераты\Физика\Оптические явления.doc
C:\Рефераты\Информатика\Интернет.doc
C:\Рефераты\Информатика\Компьютерные вирусы.doc
C:\Рисунки\Закат.jpg
C:\Рисунки\ Зима.jpg

В операционной системе Windows вместо каталогов используется понятие «папка». Папка – это объект Windows, предназначенное для объединения файлов и других папок в группы. Понятие папки шире, чем понятие «каталог».

В Windows на вершине иерархии папок находится папка Рабочий стол. (Следующий уровень представлен папками Мой компьютер, Корзина и Сетевое окружение (если компьютер подключен к локальной сети).

Графический интерфейс Windows позволяет производить операции над файлами с помощью мыши с использованием метода Drag&Drop (тащи и бросай). Существуют также специализированные приложения для работы с файлами, так называемые файловые менеджеры.

NTFS (от англ. New Technology File System — «файловая система новой технологии») — стандартная файловая система для семейства операционных систем Microsoft Windows

NTFS заменила использовавшуюся в MS-DOS и Microsoft Windows файловую систему FAT. NTFS поддерживает систему метаданных и использует специализированные структуры данных для хранения информации о файлах для улучшения производительности, надёжности и эффективности использования дискового пространства

FAT (англ. File Allocation Table — «таблица размещения файлов») — классическая архитектура файловой системы, которая из-за своей простоты всё ещё широко используется для флеш-накопителей. Используется в дискетах, и некоторых других носителях информации. Ранее использовалась и на жестких дисках.

Дефрагмента́ция — процесс обновления и оптимизации логической структуры раздела диска с целью обеспечения хранения файлов в непрерывной последовательности кластеров. После дефрагм 4 ентации ускоряется чтение и запись файлов, а, следовательно, и работа программ, ввиду того, что последовательные операции чтения и записи выполняются быстрее случайных обращений

Се́ктор диска — минимальная адресуемая единица хранения информации на дисковых запоминающих устройствах

Источник

• ← Что такое иерархическая структура
• Что такое иерархические отношения →