10.Управление на файловете. Файла е съвкупност от данни, с общо име и предназначение. Фай-ловете обикновено се делят на зап-иси, които пък се делят на полета. Дължината на полетата може да е с фиксирана или променлива дъл-жина. Компонент на ОС наричан файлов система, реализира конце-пцията за файловете, като осъще-ствява управлението на файлове-те, които се пазят във външната (вторична) памет. Файловата сист-ема е надстройка на физическото ниво на управление на данните. С помощта на това, потребителя е освободен от проблемите с физич-еското представяне на данните и с физическите особености на запам-етяващите устройства. Файловата система управлява достъпа до фа-йловете и ефективното използване на заеманите от тях ресурси. Осн-овните изисквания към файловата система са: 1.Потребителите да могат да създават, унищожават и модифицират файловете; 2.Потре-бителите да имат контролиран до-стъп до файловете на други потре-бители. Да могат да спо-делят фа-йлове за изпълнение на обща раб-ота; 3.Потребителите да могат да управляват типа на достъп да фа-йловете си; 4.Всеки пот-ребител да може да прехвърля да-нни между файловете; 5.Системата трябва дa може да защити от загуба на дан-ни или поява на грешки файлове-те на потребителите си; 6.Потреб-ителите да могат да се обръщат към файловете със символично име; Някои от функциите обикно-вено се изпълняват явно, а други неявно за потребителя.

10.1 Структура на файловата система. 10.1.1.Типове файлове и операции над тях. Файлът е об-ща единица за данни, чийто смис-ъл се определя от потребителя. Файловете могат да съхраняват първични програми, обектни про-грами, текст, цифрови данни и др. Файлът има структура, която се определя от неговото приложен-ие. Файловата система може да организира фаловете по различен начин. Това определя типа на фа-йла и обикновено файловете се кл-асифицират по съдържание: обек-тни, изпълними, файлове-данни, текстови; по форма на представя-не:символни, двоични, индексни и др. В повечето системи справочн-иците са реализирани като файло-ве, а в някои системи и устройст-вата се идентифицират като име-на на файлове (UNIX). В описани-ето на файла се съхранява типа му, като съвкупност от няколко атрибута. Друг вариант на ОС е да не поддържа никакъв тип на фа-йловете. В UNIX всеки файл се ра-зглежда като последоваелност от байтове. Тази схема позволява ма-ксимална гъвкавост. Над файлов-ете могат да се дефинират различ-ни операции: 1.над файлове-създ-аване, унищожаване, откриване, закриване, преименуване, копир-ане и др.; 2.над записи четене, запис, модификация, включване, изключване и др.

10.1.2. Структура на файловата система. Съвременните ОС имат развити средства за общуване с потребителя и чрез входен език, той може да дефинира различни файлове и да зададе изпълнение на операции върху тях. Когато се създаде файл, системата трябва да му разпредели пространсво със съншната памет, да оформи блок за управление (дескриптор) и да го запише в справочника. Потребит-еля се обръща към файл, чрез име-то му. Ако желае да получи достъп до определен запис от файла, той определя записа като посочи ном-ера му, или укаже ключ (поле) опр-еделящо записа. За да изпълни за-явката, системата по името нами-ра вътрешния идентификатор, ка-то еднозначно определя файла в системата и осигурява търсене на дескриптора му. Дескриптора мо-же да се намира в справочника на активните файлове (в оперативна-та памет), в противен случай той се търси в справочника на всички файлове на системата. След това файла трябва да стане активен за потребителя (да се отвори). При отварянето му, трябва да се посо-чи типа на достъп до данните (по-следователен, директен и др.), ко-йто ще се използва от процеса, ка-кто и правата на достъп. Ако опе-рацията е разрешена, заявката на потребителя, се трансформира в заявка по физически адрес на външната памет, генерира се вх-изх. програма, която прехвърля блок данни във физическата пам-ет. В повечето ОС се използва бу-фериране и кеширане. При завъ-ршване на работа с файла се изв-икват процедурите за затваряне на файла и освобождаване на за-еманите от него ресурси. Методи за достъп. Интерфейса на потре-бителя включва стандартни про-грами за логически достъп до дан-ните. С всеки метод за достъп е свързана логическа организация на файловете. Логическа файло-ва система. Символичното име на файла се преобразува във вътре-шен идентификатор. За целта се извършва търсене в справочник. Базова файлова система. Нами-ра се дескриптора на файла, акти-вира се файла с процедурите за откриване (закриване) и се пров-еряват правата за достъп. Методи за физическа организация. Нач-алната заявка за достъп се тран-сформира в заявка по физически адреси на външната памет, отраз-яващи действителното разполож-ение и организацията на записи-те. Тук се включват и модулите за управление на външната памет и на буферите на оперативната па-мет. Методи за работа с устрой-ствата. Заявената операция и фи-зическия запис се трансформират в последователност от команди за вход-изход и за наличния хардуер. Система за управление на вх/изх. Извършва се планиране инициир-ане на операциите и обработка на прекъсванията по вход/изход. То-ва ниви е свързано с I/O хардуер.

10.2 Организация на файловете и методите за достъп. 10.2.1. Разполагане на данните върху носителите. Файловете се съхран-яват в/у различни носители. За облекчаване достъпа до данните, всеки блок от данни е свързан с брояч, а в някои случаи с ключ, разделени с интервали. Ключа е число или име, избрано от потреб-ителя за идентифициране на запи-са, или е резултат от някакви пре-образувания над първоначално за-дадения ключ и др. Когато данни-те са блокувани, в блока от данни се включват и полетата на ключо-вете, свързани с отделните записи. Обикновено ключа на блока е рав-ен на последния запис в блока и търсеният запис се намира в блок, чийто ключ е равен или по-голям от зададения. В брояча може да се запише относителния номер на бл-ока в пистата, номер на писта, дъ-лжина на ключ и данни и др.

1

0.2.2. Методи за достъп. Метод с последователен достъп. Когато записите са наредени така, че I-тия запис следва I-1 - вия запис и достъпа до записите се извършва последователно, в реда на нарежд-ането им, се говори за последоват-елна организация на файла. Осно-вните операции са четене, запис, пренавиване, пропускане и др. Този метод се използва основно при устройства с последователен достъп (ленти), където структурата на файла е реализирана и физиче-ски последователно. Друг вариант е потокоориентирания метод за достъп, където данните се четат в непрекъснат поток. В UNIX се пре-дполага че всеки запис е низ от знаци, завършващ с байт от нули. Метод с директен достъп. Фай-ла се разглежда като номерирана последователност от записи, а до-стъпа до даден запис се осъщес-твава независимо от това, какъв запис е бил обработен по-рано (ди-сков модел на файла). Потребителя има възможност да обработва за-писите в произволен ред. За опре-деляне местоположението на запи-сите в/у носителя, се използват физ.адреси. Прякото адресиране се използва, когато се използват относителни номера на записите във файла. Предполага се, че в/у всяка писта могат да се разпол-ожат еднакъв брой неблокувани записи. Абсолютния адрес на фай-ла е известен и към него се добавя относ. номер на пистата. Прякото адресиране не е изгодно в случаи-те, когато потребителите използв-ат ключ, представляващ характ за файла поле на записа. В много сл-учаи ключа не може да се прео-бразува пряко, тъй като е много голям (шифър на изделие). Тогава се прилага непряко адресиране, основано на т.нар. хеширане. Друг разпространен метод е чрез таблица на индексите. Файла се нарича индексен с директен до-стъп. Всеки елемент на таблицата съдържа ключ-указател към съотв-етния елемент на файла. Недоста-тък се появява, когато файла нар-астне и не е ефективно съдържа-нето на таблицата в паметта.

Метод с индексно-посл. достъп. Организацията на файловете при този метод предполага подрежда-не на записите в нарастваща пос-ледователност на ключовете. Дост-ъпа може да е последователен и директен-по ключ. Индекса се оп-ростява, той съдържа толкова еле-мети, колкото области от записи заема файла. Всеки елемент на индекса на пистите съдържа ном-ера на писта в цилиндъра и ключ на последния запис в пистата. Ако файла е разположен в/у няколко цилиндъра, необходимо е изграж-дането на индекс на цилиндрите. Възможно е да се изгради и главен индекс, който е индекс на индекса на цилиндрите. Метода има основ-но 2 недостатъка, 1.всеки достъп до файл изисква преминаване пр-ез всички предходни на елемента записи. 2.Трудно се изпълнява оп-ерация запис във файла. Метод на достъп до библиотеки. Осно-вен елемент в библиотечния файл е т.нар. раздел, който може да е програма, подпрограма, сегмент от данни и др. Всеки раздел носи име, по което може да бъде наме-рен във файла. Раздел-справочник в началото на файла съдържа име-то и разположението на всеки раз-дел. Библиотечните файлове обик-новено се обработват на раздели, а самите раздели са организирани като последователни файлове.

10.3. Справочници. За идентиф-ициране местоположението на фа-йловете всички файлови системи притежават справочници. В спра-вочника се съхранява дескрипто-ра на файла или името и физ. Адр. на даден файл. Справочника чес-то е файл със специално предназн-ачение. Глобална стратегия същес-твува при единно непрекъснато файлово пространство. Така потр-ебителя работи с логически (глоба-лен) справочник и напълно се игн-орира проблема с физическото ра-зпределение на пространството за файловете. При повреда обаче от-казва цялата система. Усложнена е работата със сменяемите носите-ли. При локалната стратегия всяко запомнящо устройство има свои справочник, което кара потребит-еля да познава устройствата за съ-храняване на данни в системата. Много от системите имат справоч-ник за устройството и за файлова-та сртуктура. Справочника на уст-ройствата е записан на всяко фи-зическо устройство и описва фай-ловете в него (разположение, дъл-жина), справочника на файловете описва име, тип, притежател, защ-ита и др.

10.3.1. Блок за управление на файла. Дескриптора, свързан с всеки файл, съдържа информац-ията, необходима на файловата система. Съдържанието на дескр-иптора при различните ОС се раз-личава. Той може да съдържа: си-мволично име на файла; вътрешен идентификатор на файла; физиче-ско разположение; организация (последователна, индексна и др); устройство (указател към дескрип-тора); диспозиция на файла; тип; информация за управление на достъпа до файла; администрати-вна информация. Дескриптора се изгражда при създаване на файла и се актуализира при работа с фа-йла. Най-често дескриптора се па-зи в отделна област на паметта, а в справочника има указател към него. Той стои в паметта до затва-ряне на файла.

10.3.2. Организация на входа в справочниците. Ако справочника се разглежда като таблица на име-ната, която транслира, той може да се организира по различни нач-ини. Един от тях е новите елемен-ти да се записват в реда на постъ-пване. Търсенето е последовател-но. Търсенето може да се ускори, ако елементите са подредени. Пре-глеждането е по т.нар. двоично тъ-рсене. Най-широкио прилагания принцип е използване на хеш-ф-я. Която превръща символния низ (името)в число. Числото определя местоположението на името в хе-ш-таблицата. Ето и някои основни методи за избор на хеш-функции: Предполага се че името заема една машинна дума. По-нататък името се разглежда като число и може да се направи следното:

-Думата сеповдига на квадрат иза стойност на функцията се избират средните n-разреда.

-Думата се дели на n и остатъкът е стойност на функцията.

-Думата се умножава с конст. И се взимат някои от средните битове на произведението.

-Думата се разделя на n части, които се сумират, и за стойност на функцията се вземат десните n бита.

10.3.3.Организация на справо-чниците. Справочника е таблица с имена. ОС намира в него посоч-ен файл по име, Над справочника мога да се извършват операциите: включване на елемент, изключва-не на елемент, търсене на елемент, модификация на елемент, създав-ане (унищожаване) на подсправо-чници, извежане на листинг на справочник, защита. Справочник на едно ниво. Всички файлове са в един и същ справочник, което налага ограничения, когато броя на файловете нарасне. Обикнове-но мястото на файла е фиксирано. Справочниците на устройствата са пример за такъв. Справочник на две нива. Файловата система съдържа един главен справочник и поне един потребителски справ-очник. Обикновено главния спра-вочник е достъпен само за ОС. По-требителите имат достъп само до потребителския справочник. Все-ки файл трябва да е уникален за справочника си. Проблем възниква при т.нар. share файло-ве. Някои системи забранявт так-ъв достъп, но такъв е разрешен всеки потребител трябва да има възможност да именува файл в чу-жд справочник. При търсене на файл системата най-често търси първо в потребителския справочн-ик, и ако не намери името, започ-ва търсене в допълнителните спр-авочници. Последовятелността от справочници, претърсвани за на-миране на файл, се нарича пътека на търсене. Дървовидна орган-изация на справочник. Това е развитие на организацията на две нива в произволо дърво. На потр-ебителя е разрешено да създава собствени справочници и да орга-низира своите файлове. Корена се нарича главен справочник, лист-ата са файлове от данни, вътреш-ните върхове са подсправочници. Всеки файл има уникално име-пъ-тека. Този начин на образуване на уникално име на файла е общо пр-иет при йерархичните файлови системи. Обикновено всеки потре-бител има текущ (работен) справо-чник. Справочник се изтрива ако той е празен, в неговия справочн-ик-родител се изтрива съответния елемент. Ако справочника не е пр-азен обикновено не се разрешава изтриване. Възможно е движение от корена към листата и обратно. Някои ОС разрешават на потрби-телите си да дефинират собствени пътеки за търсене. Възможно е и да се направи link към файл