Л. Партыка, И. И. Попов системы управления базами данных

Файловая система включает в себя таблицу содержания и область данных — совокупность блоков на диске, идентифицируемых своими номерами/адресами. Обычно адрес блока состоит из тройки чисел — № цилиндра (совокупность дорожек, доступных при фиксированном положении блока головок считывающего устройства), № поверхности (дорожки в цилиндре), № блока на дорожке.

Пример простейшей (абстрактной) таблицы содержания, оглавления тома (диска, пакета дисков), которая в разных ОС имеет различные наименования — Таблица Содержания Тома (VTOC — Volume Table of Content), Таблица Размещения Файлов (FAT — File Allocation Table), Таблица Определения Файлов (FDT — File Definition Table) и т. п., приведена на рис. 1.10.

Рис. 1.10. Простейшая таблица оглавления тома

Она очень похожа на «настоящую» и состоит из четырех областей:

• 
  область файлов. Это таблица, имеющая обычно ограниченное (в приведенном примере N=6) число строк N (в MS-DOS, например, N- 500, т. е. число файлов не более 500). Количество столбцов М (в примере М - 5) обычно выбирается из тех соображений, чтобы 85—95 % файлов, создаваемых предполагаемыми пользователями, содержало бы не более М блоков, что зависит как от размера блока и типа пользователя, так и от общего уровня развития информационного и программного обеспечения. Первый столбец таблицы в каждой строке {заглавная запись — Title Record) содержит данные о файле, в данном примере — имя файла;
  
• 
   область переполнения — дополнительная таблица аналогичной структуры,  в которую записываются  номера блоков особо длинных файлов (в примере — File 1).
  

Здесь не указаны такие известные атрибуты файлов, как длина (в байтах), время создания, тип (архивный, скрытый, только для чтения, не для исполнения и пр.), которые могут содержаться в заглавной записи таблицы (колонка 1 на рис. 1.10).

В развитых системах коллективного пользования такие данные содержатся в специальных таблицах разделения полномочий, поскольку перечисленные, да и другие атрибуты, должны быть соотнесены с конкретными пользователями.

Кроме того, где-то должны быть размещены метка тома (имя и тип/объем), количество занятого и свободного пространства и прочая совокупная информация по тому данных.

Перечислим особенности ситуации, зафиксированной на рис. 1.10 в простейшей (искусственной) файловой системе:

• 
   File-1  занимает шесть блоков, это число больше максимального, поэтому адрес блока № 6 (23) размещен в таблице переполнения;
  
• 
  File 2 занимает два блока, что меньше ограничения, поэтому вся информация сосредоточена в области файлов.
  

• 
  File_3 не содержит ни одного блока (следовательно, файл был удален, но заглавная запись сохранилась);
  
• 
  File_4 и Pile 1 ссылаются на блок № 3. Это ошибка, поскольку каждый блок должен быть закреплен за единственным файлом;
  
• 
  File 1 содержит ссылку на блок № 7, помеченный как сбойный (нечитаемый). Это  приведет  к  невозможности корректно полностью прочитать данный файл — ситуация, знакомая каждому, работавшему с НГМД;
  
• 
  в  списке  свободных  блоков  содержатся   номера  блоков № 12 (помеченный как сбойный) и № 13 (распределенный под File_l).
  

Рассмотренный пример таблицы оглавления относится к случаю так называемой прямой адресации доступа (рис. 1.11). Здесь очевидны следующие особенности:

Рис. 1.11. Доступ к данным с прямой адресацией

• 
  таблица создается при инициализации и, даже будучи пустой, занимает определенный объем;
  
• 
  создание файла (даже состоящего из одного байта) приводит к выделению блока и занятию строки таблицы.
  

Косвенные — списковая (рис. 1.12, а) и мультисписковая (рис. 1.12, б) — адресации создают управляющие структуры по мере необходимости (при заполнении файла). Высвобождение памяти в списковой структуре осуществляется автоматически при удалении любого промежуточного блока, содержащего так­же адрес последующего блока файла. Очевидно, это увеличивает и опасность утраты данных при ошибочном удалении или разрушении промежуточного блока файла.

Все операционные системы, как правило, поддерживают следующие элементы иерархических файловых систем:

• 
  обычные файлы, каталоги, специальные байт-ориентированные и блок-ориентированные файлы. Файл является массивом байтов (блоков фиксированной длины). Каталоги обеспечивают связь между именами файлов и собственно файлами. Каждый элемент каталога содержит имя файла и ссылку на конкретный файл. Для именования файлов используются корневой и текущий каталоги.