Систем датотека (Фајл систем)

Трајно чување података је могућност која се подразумева и без које се не могу замислити савремени рачунарски системи. Радна (примарна) меморија није погодна за складиштење података јер њена величина није довољно велика. Наиме, јасно је да нпр. база података (у некој фирми), која садржи огромну количину података, не би могла да се смести у радну меморију. Такође, проблем представља и чињеница да се садржај радне меморије додељен процесу губи по престанку рада система, али и самог процеса. лако би се, у теорији, процес могао држати активним све време, у пракси се мора водити рачуна и о нежељеним догађајима као што су губитак напајања, изненадни престанак извршавања оперативног система услед критичне грешке (софтверске или хардверске), престанак извршавања самог процеса услед грешке итд. Због тога се за потребе складиштења података користе секундарне (спољашње) меморије.

Да би се превазишли претходно наведени проблеми, али и пружила што већа удобност корисницима, решење за трајно чување података треба да задовољи следеће услове:

  • Сачувани подаци могу бити трајно записани, тј. не губе се по престанку извршавања процеса који их користи или по престанку рада система.

  • Велика количина података може бити сачувана.

  • Подаци су независни од процеса, тј. више процеса им може приступити, а не само онај који их је креирао.

Фајл системи су различити системи организовања датотека (фајлова) и директоријума (фолдера) на уређајима за чување података.

Организација фајл система

Централни појам у раду са подацима јесте фајл који представља именовану колекцију информација, записану у меморији. Са корисничке стране, то је најмања структура информације која се може уписати у меморију. Фајл може садржати податке, али и програме. Када су у питању подаци, они могу бити записани у облику текста, али и у другим формама (често се ови други називају бинарним фајловима), које програм за који су намењени уме да~прочита. Дакле, садржај фајла је у општем случају низ бајтова, а интерпретација тог низа зависи од намене, прецизније програма који има задатак да га прочита.

Оперативни системи фајлове могу структуирати на више начина. Низ бајтова је једна од честих организација и ово структурирање је доминантно на модерним оперативним системима.

Основна идеја иза организације фајл система је била да се имитира рад у канцеларији, где се предмети групишу у фасцикле, а фасцикле у веће фасцикле, ове у ормаре и тако даље. То је у фајл систему произвело концепт фолдера, који у себи може садржати друге фолдере и фајлове.

Фајл систем се најчешће састоји од великог низа блокова, који су сви исте величине и који се називају и кластерима (cluster). Величина једног кластера је увек неки степен двојке бајтова (најчешће 1024, 2048 или 4096 бајтова), односно кластер представља цео умножак сектора (2,4,8…). На тај начин се постиже поравнање података, што чини учитавање и писање података бржим.

Један кластер служи као најмања јединица складиштења података на фајл систему, тј. сваки фајл је смештена у цео број кластера. На тај начин, фајл увек има две величине – стварну величину (колико бајтова садржи) и величину на диску (колико кластера фајл система је захватила). Ако фајл imenik.txt, на пример, садржи 5440 бајтова, а величина једног кластера је 2048 бајтова, онда је стварна величина датотеке 5440 бајтова, а величина на диску је 3×2048=6144 бајтова, јер не може да стане на само два кластера, тј. на простор величине 4096 бајтова. Због тога се препоручује да фајл систем који ће садржати претежно мале фајлове буде организован у мање кластере, а фајл систем који ће садржати веће фајлове (нпр. филмове, музику итд.) у веће кластере, ради мањег губитка капацитета.

За обичног корисника оваква организација фајл система у кластере је обично транспарентна — корисник треба да познаје само начине за приступ фолдерима и фајловима, који зависе од одговарајућег оперативног система, а то је најчешће графичко корисничко окружење са иконама. Сам оперативни систем треба да води рачуна о превођењу кластера података у облик који је лак за коришћење.

Типови фајл система

Већина оперативних система зависи од одређеног фајл система – на пример, Microsoft Windows се може инсталирати само на неком од њему одговарајућих система, док на пример Linux не може да се инсталира на њима, јер не подржавају одређене могућности, које он као оперативни систем захтева, него на неком од њему одговарајућих система. За разлику од Windows-а који не препознаје партиције које не користе њему одговарајуће системе, Linux препознаје све фајл системе, али сам оперативни систем мора бити инсталиран на неком од њему одговарајућих система.

FAT 32 и NTFS – фајл системи оперативног система Windows

FAT (File Allocation Table – табела распоређивања фајл), односно FAT32 (за верзије Windows 98 и Windows XP) фајл систем, назив је добио по FAT табели која служи за евиденцију фајлова.

FAT табела користи 12-битне или 16-битне бројеве за препознавање кластера (кластер је група суседних сектора). Стандардно могу да подрже диск капацитета до 2GB. На једном диску могу да постоје само две FAT партиције -примарна и проширена, али се проширена партиција може поделити на 25 логичких дискова.

FAT32 користи 32-битне бројеве у табели за препознавање кластера, па је могуће стандардно формирати дискове до 2 ТВ.

FAT диск (партиција) организован је на следећи начин:

      • на почетку диска налази се Boot Sector

      • резервисани сектор

      • File Allocation Table – табела која садржи податке о томе где је сваки фајл смештен на диску (најчешће се формирају две копије FAT-a)

      • простор за податке (Data Range) у коме су смештени сви фајлови и директоријуми

Сваки фајл уписује на n кластера, а сваки кластер састоји се од k сектора, где су и n и k природни бројеви. Сваки кластер има по једну ознаку у FAT табели који указује на стање тог кластера. Могуће ознаке у FAT табели су:

    • Кластер је део фајла – уписан је број (код) следећег кластера где се наставља фајл

    • Кластер је последњи део фајла

    • Кластер садржи лоше секторе

    • Кластер је празан

Ако фајл заузима n кластера они не морају да буду суседни, већ фајл може бити разбацан по различитим кластерима на диску. Помоћу ознака у FAT табели кластери који садрже исти фајл повезују се у „ланце“. Ознаку у кластеру која говори да је кластер део датотеке можемо схватити као показивач на следећи део датотеке, а у кластеру који садржи последњи део датотеке уписана је ознака EOF (End of File)

NTFS (назив потиче од NT (New Tehnology) File System) је фајл систем који се користи у Windows NT оперативним системима – Windows 2000, XP, Vista, 7, 10).

Најзначајније особине NTFS система су:

    • поседује опцију за компресију података тако да они заузимају мање простора на диску

    • поседује подешавања права приступа за сваки фајл – на овај начин сваки корисник може тачно да подеси који ће фајлови (односно фолдери) бити видљиви осталим корисницима као и које од њих ће они моћи да мењају, бришу, отварају, итд.

    • не постоји ограничење величине фајла!

    • побољшана сигурност целог система,

    • дозвољени капацитет диска је преко 1024 ТВ,

    • омогућава ограничења приступа фајловима, ограничења заузетости простора на дисковима – администратор може да сваком кориснику додели одређени простор,

    • креирањем USN (Update Sequence Number) дневника, остварена је могућност да се запамте све активности, за случај пада система,

    • омогућава повезивање више дискова,

    • дозвољава динамичку компресију диска.

У следећој табели приказане су разлике између FAT/FAT32 и NTFS система:

FAT / FAT32

NTFS

Величину кластера одређује величина диска Величина кластера се може подешавати, одређује величина диска
Сви фајлови се постављају од првог слободног кластера на диску Фајл може започети било где
Подржава атрибуте фајлова: Read Only, System, Archive, Hidden Уз атрибуте које већ подржавају FAT и FAT32, подржава још и Time Stamp и компресију
За име фајла је резервисано 8 знакова и 3 знака за тип (екстензију). FAT 32 подржава 255 знакова за име Подржава дугачка имена (255+3)
Постоји само једна табела евиденције размештања фајлова Дозвољава постојање више копија табеле фајлова које се чувају на диску

Током учесталог копирања и брисања фајлова са диска, долази до појаве фрагментације. Када се обрише неки фајл са диска, на диску остане део слободног простора. Овај простор попуњава неки наредни фајл који се снима. Приликом снимања фајла на диск (или проширивања постојећег фајла), оперативни систем тежи да фајл сними у једном делу, односно да пронађе низ узастопних слободних кластера које би доделио том фајлу. Уколико то није могуће фајл се снима у 2 или више делова. Овај фајл се назива фрагментираним (подељеним), а сама појава поделе једног фајла на већи број кластера назива се фрагментација.

Фајл системи за оперативни систем LINUX

Extended file system (ext) је први фајл систем креиран специјално за Linux кернел (језгро). Овај фајл систем подржава 2 GB адресног простора. Код ext фајл система први пут је коришћен виртуелни фајл систем – virtual file system (VFS).

Virtual file system (VFS) је слој апстракције над конкретним фајл системом. Можемо га замислити као „црну кутију“ која повезује податке записане на неком складишту и апликације која приступа тим подацима. Сврха VFS-а је да дозволи апликацијама да приступају различитим типовима (стварних) фајл система на једнообразан начин. VFS може, на пример, да се користи за приступ локалном и мрежном складишту података тако да апликација не види разлику. Може се користити да премости разлике у Windows, Mac OS и UNIX фајл системима тако да апликације могу приступати фајловима на локалном фајл систему неког од ових типова а да не морају знати ком типу фајл система приступају.

За корисника, VFS представља начин да се фолдери и на локалном хард диску и на удаљеном рачунару „виде“ на исти начин. На тај начин је омогућено да дељене фолдере са другог рачунара корисник на Windows оперативном систему види као додатну партицију на свом рачунару. Са друге стране, захваљујући VFS-у корисници Linux оперативних система могу видети партиције са различитим фајл системима и приступати им без проблема (чак и „скривеним“ партицијама које креира Windows) што, између осталог, омогућава да на истом хард диску буду присутна два или више оперативних система и да сви приступају истим подацима на партицији за податке.

Структура фајлова код ext фајл система је следећа – основу чини тзв. root фолдер (директоријум). Унутар тог фолдера смештени су: системски фолдери, фолдери који представљају прикључене уређаје и кориснички фолдери.

Корисник има пуни приступ свом корисничком фолдеру, а системским фолдерима и фолдерима уређаја онолико колико му је администратор дозволио (ово је оно што највише збуни кориснике који пређу са Windows оперативног система – партиције нису назначене као C:\, D:\… већ су то фолдери/фолдери унутар root фолдера).

За разлику од FAT и NTFS фајл система који фајлове уписују у секторе на диску редом којим су слободни сектори распоређени на диску, ext фајл систем има другачији приступ. Наиме, код овог фајл система фајлови се уписују са веома великим размаком између њих како би се сваки појединачни фајл записивао у континуитету. На тај начин фрагментација диска је много мања, и сматра се да све до 80-90% попуњености хард диска фрагментације практично и нема.

После основног ext фајл система развијени су ext2, ext3 и ext4, при чему се данас најчешће користе ext3 и ext4.

Оставите одговор

Попуните детаље испод или притисните на иконицу да бисте се пријавили:

WordPress.com лого

Коментаришет користећи свој WordPress.com налог. Одјавите се /  Промени )

Google photo

Коментаришет користећи свој Google налог. Одјавите се /  Промени )

Слика на Твитеру

Коментаришет користећи свој Twitter налог. Одјавите се /  Промени )

Фејсбукова фотографија

Коментаришет користећи свој Facebook налог. Одјавите се /  Промени )

Повезивање са %s