Управление файлами, типы файлов, файловая система, атрибуты файла

Файловая система компьютера

Файловая система позволяет систематизировать программы и данные и организовать упорядоченное управление этими объектами.

На операционные системы персональных компьютеров наложила глубокий отпечаток концепция файловой системы, лежащей в основе ОС Unix. В ОС Unix подсистема ввода-вывода унифицирует способ доступа как к файлам, так и к периферийным устройствам. Под файлом при этом понимают набор данных на диске, терминале или каком-либо другом устройстве.

Файловая система — это функциональная часть операционной системы, обеспечивающая выполнение операций над файлами. Файловая система позволяет работать с файлами и директориями (каталогами) независимо от их содержимого, размера, типа и т. д.

Файловая система – это система управления данными.

Система управления данными – система, пользователи которой освобождаются от большинства операций по физическому манипулированию файлами и могут сосредоточить внимание главным образом на логических свойствах данных.

Файловые системы ОС создают для пользователей некоторое виртуальное представление внешних запоминающих устройств, позволяя работать с ними не на низком уровне команд управления физическими устройствами, а на высоком уровне наборов и структур данных.

Файловая система (назначение):

• скрывает картину реального расположения информации во внешней памяти;
• обеспечивает независимость программ от особенностей конкретной конфигурации компьютера (логический уровень работы с файлами);
• обеспечивает стандартные реакции на ошибки, возникающие при обмене данными.

Управление файлами

Файл – именованная область внешней памяти, предназначенная для считывания и записи данных.

Файлы хранятся в памяти, не зависящей от энергопитания. Исключением является электронный диск, когда в ОП создается структура, имитирующая файловую систему.

Файловая система (ФС) — это компонент ОС, обеспечивающий организацию создания, хранения и доступа к именованным наборам данных — файлам.

Файловая система включает:Файловая система включает:

• Совокупность всех фалов на диске.
• Наборы структур данных, используемых для управления файлами (каталоги файлов, дескрипторы файлов, таблицы распределения свободного и занятого пространства на диске).
• Комплекс системных программных средств, реализующих различные операции над файлами: создание, уничтожение, чтение, запись, именование, поиск.

Задачи, решаемые ФС, зависят от способа организации вычислительного процесса в целом. Самый простой тип – это ФС в однопользовательских и однопрограммных ОС. Основные функции в такой ФС нацелены на решение следующих задач:

• Именование файлов.
• Программный интерфейс для приложений.
• Отображения логической модели ФС на физическую организацию хранилища данных.
• Устойчивость ФС к сбоям питания, ошибкам аппаратных и программных средств.

Задачи ФС усложняются в однопользовательских многозадачных ОС, которые предназначены для работы одного пользователя, но дают возможность запускать одновременно несколько процессов. К перечисленным выше задачам добавляется новая задача — совместный доступ к файлу из нескольких процессов.

Файл в этом случае является разделяемым ресурсом, а значит ФС должна решать весь комплекс проблем, связанных с такими ресурсами. В частности: должны быть предусмотрены средства блокировки файла и его частей, согласование копий, предотвращение гонок, исключение тупиков. В многопользовательских системах появляется еще одна задача: Защита файлов одного пользователя от несанкционированного доступа другого пользователя.

Еще более сложными становятся функции ФС, которая работает в составе сетевой ОС ей необходимо организовать защиту файлов одного пользователя от несанкционированного доступа другого пользователя.

Основное назначение файловой системы и соответствующей ей системы управления файлами– организация удобного управления файлами, организованными как файлы: вместо низкоуровневого доступа к данным с указанием конкретных физических адресов нужной нам записи, используется логический доступ с указанием имени файла и записи в нем.

Термины «файловая система» и «система управления файлами» необходимо различать: файловая система определяет, прежде всего, принципы доступа к данным, организованным как файлы. А термин «система управления файлами» следует употреблять по отношению к конкретной реализации файловой системы, т.е. это комплекс программных модулей, обеспечивающих работу с файлами в конкретной ОС.

Пример

Файловая система FAT (file allocation table) имеет множество реализаций как система управления файлами

• Система, разработанная для первых ПК называлась просто FAT (сейчас ее называют просто FAT-12) . Ее разрабатывали для работы с дискетами, и некоторое время она использовалась для работы с жесткими дисками.
• Потом ее усовершенствовали для работы с жесткими дисками большего объема, и эта новая реализация получила название FAT–16. это название используется и по отношению к СУФ самой MS-DOS.
• Реализация СУФ для OS/2 называется super-FAT (основное отличие – возможность поддерживать для каждого файла расширенные атрибуты).
• Есть версия СУФ и для Windows 9x/NT и т.д. (FAT-32).

Почему так много файловых систем

Не все файловые системы равнозначны. Различные файловые системы имеют различные способы организации своих данных. Некоторые файловые системы работают быстрее, чем другие, некоторые имеют дополнительные функции безопасности, а некоторые поддерживают диски с большими объемами памяти, в то время как другие работают только на дисках с меньшим объемом памяти. Некоторые файловые системы более надежны и устойчивы к повреждению файлов, в то время как другие снижают надежность в угоду скорости.

Не существует лучшей файловой системы, которая подходила бы для всех целей. Каждая компьютерная операционная система имеет тенденцию использовать свою собственную файловую систему, над которой также работают разработчики операционной системы. Microsoft, Apple и разработчики ядра Linux работают над своими файловыми системами. Новые файловые системы могут быть быстрее, стабильнее, лучше масштабироваться для более крупных устройств хранения данных и иметь больше возможностей, чем старые.

Файловая система не похожа на раздел , который является просто куском пространства для хранения. Файловая система определяет, как файлы раскладываются, организовываются, индексируются и как с ними связаны метаданные. Всегда есть возможность настроить и улучшить как это делается.

Полное имя файла

Для того чтобы обратиться к нужному файлу, который хранится на диске, нужно указать путь к файлу, т.е. перечислить имена всех каталогов, начиная от корневого и, заканчивая тем, в котором непосредственно находится нужный файл.

В операционных системах семейства Windows путь к файлу надо указывать, начиная с логического имени дисковода; причём, после имени каждого подкаталога ставится обратный слэш.

В ОС Linux путь к файлу надо указывать, начиная с имени единого корневого каталога; причём, после имени каждого подкаталога, в отличие от ОС MS Windows, ставится прямой слэш.

Путь к файлу и имя файла, записанные последовательно, составят полное имя файла. В системе не может быть двух файлов, которые имели бы одинаковые полные имена.

Пример полного имени файла в ОС Windows: Е:ФоторекиКатунь.jpeg Пример полного имени файла в ОС Linux: /home/phizik/text

В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам

Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобретя в каталоге.

• Сейчас обучается 36 человек из 22 регионов

Лк 6 Структура хранения данных на внешних носителях информации

В качестве единицы хранения данных принят объект переменной длины, называемый файлом.
Файл – это последовательность произвольного числа байтов, обладающая уникальным собственным именем.
Обычно в отдельном файле хранят данные, относящиеся к одному типу. В этом случае тип данных определяет тип файла.

Файловая система
Файловая система – это порядок размещения, хранения и именования данных на носителе информации.
Файловые системы решают несколько задач:
Определяют правила построения имен файлов и каталогов;
Определяют, как именно размещаются файлы на диске;
Предоставляют программам функции для работы с файлами;
Обеспечивают защиту данных в случае сбоев и ошибок;
Обеспечивают установку прав доступа к данным для каждого пользователя;
Обеспечивают совместную работу с файлами.

Файловая структура
Хранение файлов организуется в иерархической структуре, которая в данном случае называется файловой структурой. В качестве вершины структуры служит имя носителя, на котором сохраняются файлы. Далее файлы группируются в каталоги (папки), внутри которых могут быть созданы вложенные каталоги (папки).
Каталоги (папки) – важные элементы иерархической структуры, необходимые для обеспечения удобного доступа к файлам, если файлов на носителе слишком много.
Файлы объединяются в каталоги по любому общему признаку, заданному их создателем (по типу, по принадлежности, по назначению, по времени создания и т. п.).
Каталоги низких уровней вкладываются в каталоги более высоких уровней и являются для них вложенными.
Верхним уровнем вложенности иерархической структуры является корневой каталог диска.
Все современные операционные системы позволяют создавать каталоги. Правила присвоения имени каталогу ничем не отличаются от правил присвоения имени файлу, хотя негласно для каталогов не принято задавать расширения имен. Все промежуточные каталоги разделяются между собой обратной косой чертой ().

Имя файла состоит из двух частей:
собственно имени и расширения файла.
В определении файла особое внимание уделяется имени. Оно фактически несет в себе адресные данные, без которых данные, хранящиеся в файле, не станут информацией из-за отсутствия метода доступа к ним. Кроме функций, связанных с адресацией, имя файла может хранить и сведения о типе данных, заключенных в нем.

В зависимости от расширения все файлы делятся на две большие группы: исполняемые и неисполняемые.

Исполняемые файлы – это такие файлы, которые могут выполняться самостоятельно, т. е. не требуют каких-либо специальных программ для их запуска. Имеют следующие расширения:
– exe – готовый к исполнению файл (tetris.exe; winword.exe);
– com – файл операционной системы (command.com);
– sys – файл операционной системы (Io.sys);
– bat – командный файл операционной системы MS-DOS (autoexec.bat).

Неисполняемые файлы для запуска требуют установки специальных программ. Так, например, для того чтобы просмотреть текстовый документ, требуется наличие какого-либо текстового редактора.
По расширению неисполняемого файла можно судить о типе данных, хранящихся в данном файле. Вот несколько примеров:

Физическая структура хранения информации
Принцип организации файловой системы – табличный. Поверхность жесткого диска рассматривается как трехмерная матрица, измерениями которой являются номера поверхности, цилиндра и сектора. Под цилиндром понимается совокупность всех дорожек, принадлежащих разным поверхностям и находящихся на равном удалении от оси вращения.

Файловая структура
Данные о том, в каком месте диска записан тот или иной файл, хранятся в системной области диска в специальных таблицах размещения файлов (FAT-таблицах).
Наименьшей физической единицей хранения информации является сектор. Размер сектора равен 512 байт.
Группы секторов условно объединяются в кластеры. Кластер является наименьшей единицей адресации к информации. Размер кластера, в отличие от размера сектора, не фиксирован и зависит от емкости диска.

Дерево каталогов в операционной системе Windows строится отдельно для каждого диска

FAT-16
Файловая система, наиболее распространенная на IBM PC-совместимых компьютерах, была введена еще в начале 80-х годов в операционных системах MS DOS 1.0 и 2.0. Эта файловая система достаточно примитивна, так как она была создана для хранения данных на дискетах. Обычно эта файловая система называется FAT, так как самой важной структурой данных в ней является таблица размещения файлов на диске, по-английски – file allocation table, сокращенно – FAT. Эта таблица содержит информацию о том, какие участки (кластеры) диска свободны, и о цепочках кластеров, образующих файлы и каталоги.
В файловой системе FAT имена файлов и каталогов должны состоять не более чем из 8 символов плюс три символа в расширении имени.

FAT 32
При разработке Windows 95 фирма Microsoft решила не вводить новую файловую систему, а залатать имеющуюся файловую систему FAT, позволив присваивать файлам и каталогам длинные имена. Эта файловая система стала называться FAT 32. Принятый в Windows 95 подход хорош тем, что позволяет использовать старые диски с файловой системой FAT – на них просто начинают записываться длинные имена. Но все же это решение весьма искусственное, и многие программы – для починки файловой системы дисков, «сжатия» дисков, резервного копирования и т. д., – могут привести к потере длинных имен на диске. FAT 32 поддерживает меньшие размеры кластеров, что позволяет более эффективно использовать дисковое пространство.

NTFS
При разработке операционной системы Windows NT была создана новая файловая система – NTFS. Она была ориентирована на диски большого объема, содержащие множество файлов, в них приняты существенные меры по обеспечению эффективности хранения данных и контроля доступа к ним.
Эта файловая система поддерживает длинные имена файлов. На логических дисках емкостью 1–2 Гбайта файловая система NTFS позволяет хранить в среднем на 10–15 % больше информации, чем FAT. А доступ к файлам в ней осуществляется заметно быстрее, особенно в многозадачной среде.
NTFS дублирует всю критически важную информацию и обеспечивает регистрацию всех изменений на дисках в специальном файле регистрации, причем для каждого изменения запоминается и способ его отмены. В результате практически при любых сбоях NTFS автоматически восстанавливается.

CDFS
Особая файловая система разработана для компакт-дисков (CD-ROM). Это оказалось необходимым, так как само физическое устройство компакт-дисков не такое, как у жестких дисков или дискет: в них информация записывается не в кольцевых дорожках, а в единственной спиралеобразной дорожке (как у аудиокомпакт-дисков). Эта файловая система называется CDFS

Основные правила организации

Что важно знать и понимать:

1. Не стоит сохранять данные на рабочем столе. Рабочий стол должен быть чистым и отображать те великолепные обои высокого разрешения, которые на нем находятся. Он должен содержать только корзину для мусора. В некоторых случаях может быть удобным поместить один или два файла на рабочий стол для временного хранения. Если тяжело содержать рабочий стол в чистоте, могут помочь приложения для автоматической очистки. Hazel – приложение для Mac, а для Windows есть DropIt. Пример упорядоченного рабочего стола приведен ниже.
2. Стоит ограничить создание папок. Большинство файлов и материалов могут уместиться где-то в иерархии, если хорошо проведена работа над первоначальным планированием. В общем, создавать новые каталоги (особенно верхнего уровня) нужно только в том случае, если ни одна из существующих папок не подходит для хранения новой информации.
3. Названия файлов и каталогов должны быть стратегическими. Одна из основных целей организации данных – это «легкий поиск». Ключевой способ сделать это – думать над тем, как правильно назвать папки и документы. Название не должно быть сложным. Бретт Келли любит говорить о концепции именования данных, помня о будущем: «Попытайтесь представить, в каких обстоятельствах может понадобиться файл, и какие слова, скорее всего, будут использованы, при попытке найти его». Таким образом, хорошее имя позволит просмотреть содержимое каталога и сразу увидеть, что представляет собой каждый файл, не открывая его.

Синхронизация данных

Прежде чем начать разбираться в правильной организации каталогов, стоит упомянуть Dropbox и другие подобные сервисы.

Службы синхронизации (в том числе встроенные в macOS и Windows) – это замечательные инструменты для доступа к сведениям с различных устройств. Они также отлично подходят для обмена документами с другими людьми.

Широко используется Dropbox, но многие люди используют iCloud Drive или OneDrive, также популярны Box и Google Drive.

Создание иерархии

Если на компьютере выполняются как рабочие, так и личные задачи, нужно создать две глобальные папки для разделения личных и деловых элементов.

Если пользователь использует Dropbox, это может выглядеть так:

• / Dropbox / Бизнес;
• / Dropbox / Личное.

Нужно соблюдать общее правило при разделении элементов – выбирать архитектуру каталогов, которая соответствует мысленной организации всех сфер жизни. Базовым разделением могут быть: образование, работа, семья, финансы, покупки или транспорт.

За таким принципом стоит создавать композицию папок. Простой пример такой иерархии приведен на рисунке ниже.

Шаблоны папок

Начав анализировать работу с файлами и папками, можно заметить, что есть определенные каталоги, которые используется снова и снова.

К примеру, финансовая документация, данные для работы с клиентами и работы над проектом.

Можно предварительно создать шаблон папки со структурой, которую нужно использовать в будущем. Затем каждый раз, когда наступает новый финансовый период, или приходит новый клиента нужно просто скопировать этот шаблон каталога.

В этом есть два преимущества:

• экономия времени. С помощью нескольких щелчков мыши или нажатий клавиш, создается все дерево папок;
• обеспечение согласованности. Можно быть уверенным, что папки будут названы одинаково каждый раз. И это значительно упростит и ускорит поиск информации.

Для создания шаблонов можно просто создать нужную конструкцию и скопировать ее. Или же использовать такие инструменты, как Keyboard Maestro или Alfred.

В статье объясняется разницу между файловой системой и файловой структурой, коротко описывается, как работает архитектура. Кроме того, было представлено советы для создания собственной композиции.

Все перечисленные идеи, могут помочь пользователям настроить эффективную иерархию и легко организовать документы и каталоги.

Классификация компьютерных вирусов

По типу действий, совершаемых на компьютере пользователя, вредоносные объекты обычно разделяют на две категории: вредоносные программы и потенциально (условно) нежелательные программы.

Вредоносные программы создаются специально для несанкционированного пользователем уничтожения, блокирования, модификации или копирования информации, нарушения работы компьютеров или компьютерных сетей. К данной категории относятся вирусы и черви, троянские программы и вредоносные утилиты.

Вирусы и черви обладают способностью к несанкционированному саморазмножению, при этом полученные копии также обладают этой способностью.

Черви «переползают» с компьютера на компьютер, используя сети и электронную почту, благодаря чему обладают достаточно высокой скоростью распространения. Помимо сетевых адресов они часто используют данные адресной книги почтовых клиентов. Могут вообще не обращаться к ресурсам компьютера (за исключением оперативной памяти), но, бывает, создают рабочие файлы на дисках системы.

Вирусы заражают другие программы — добавляют в них свой код, чтобы получить управление при запуске зараженных файлов.

Троянские программы не создают свои самовоспроизводящиеся копии, т. е. не являются вирусом в традиционном понимании этого термина (они не заражают другие программы или данные); они не способны самостоятельно проникать на компьютер и распространяются под видом «полезного» программного обеспечения. Однако они уничтожают информацию на дисках, приводят систему к «зависанию», воруют конфиденциальную информацию и т. д. — вред от них может во много раз превышать потери от традиционной вирусной атаки.

Вредоносные утилиты представляют собой инструментарий, созданный для автоматизации создания других вирусов, червей или троянских программ, для взлома, конструкторы вредоносного кода и т. п. Для компьютера, на котором они исполняются, эти утилиты не представляют угрозы. В последнее время наиболее распространенными вредоносными программами стали черви. Далее по распространенности следуют вирусы и троянские программы. Некоторые вредоносные программы совмещают в себе характеристики двух или даже трех из перечисленных выше классов.

Потенциально нежелательные программы разрабатываются и распространяются легально и могут использоваться в повседневной работе, однако обладают функциями, которые могут причинить вред пользователю, но только при выполнении ряда условий. В настоящее время к потенциально (условно) нежелательным программам относят программы классов Adware и Riskware.

Adware — это рекламные программы, предназначенные для показа рекламных сообщений (чаще всего в виде графических баннеров), перенаправления поисковых запросов на рекламные веб–страницы, а также для сбора данных маркетингового характера об активности пользователя. Назначение adware–программ — неявная форма оплаты программ за счет показа пользователю рекламы. Кроме этого, подобные программы, как правило, никак не проявляют своего присутствия в системе — отсутствует значок в системном трее, нет упоминаний об установленных файлах в меню программ. Часто у них нет процедур деинсталляции, используются пограничные с вирусными технологии, позволяющие скрытно внедряться на компьютер пользователя и незаметно осуществлять свою деятельность.

Чаще всего такие программы встраиваются в бесплатное и условно–бесплатное ПО (freeware, shareware) или попадают на компьютер пользователя при посещении им «зараженных» веб–страниц. Большинство программ freeware и shareware прекращает показ рекламы после их покупки или регистрации.

К категории Riskware относят обычные программы (в том числе свободно продающиеся и широко используемые), которые, тем не менее, способны причинить вред (вызвать уничтожение, блокирование, модификацию или копирование информации, нарушить работу компьютеров или компьютерных сетей).

К категории таких программ относятся программы, имеющие бреши и ошибки, утилиты удаленного администрирования, программы загрузки (скачивания) файлов, автоматического переключения раскладки клавиатуры, мониторы активности компьютерных систем, утилиты для работы с паролями, для остановки процессов или скрытия их работы и проч.

По умолчанию в антивирусных продуктах обнаружение Riskware–программ отключено. При необходимости пользователь сам должен установить опцию поиска подобных программ.

ХАРАКТЕРИСТИКА АНТИВИРУСНЫХ ПРОГРАММ

Антивирусная программа — это программный пакет, предназначенный для эффективной защиты, перехвата и удаления из операционной системы компьютера максимального количества вредоносных (или потенциально вредоносных) программ.

В настоящее время большинство ведущих антивирусных программ сочетает в себе функции постоянной защиты (антивирусный монитор) и функции защиты по требованию пользователя (антивирусный сканер).

Антивирусный монитор запускается автоматически при старте операционной системы и работает в качестве фонового системного процесса, проверяя на вредоносность действия, совершаемые другими программами. При этом проверяются не только файлы на различных носителях информации, но и оперативная память компьютера. Основная задача монитора — обеспечивать максимальную безопасность при минимальном замедлении работы проверяемых программ. Монитор можно временно отключать — например, когда компьютер отключен от сети и не загружаются никакие файлы с внешних носителей.

Антивирусный сканер запускается самим пользователем и, как правило, заключается в полном или выборочном сканировании присутствующих на жестких и сетевых дисках компьютера файлов, а также в однократной проверке оперативной памяти компьютера. В большинстве случаев антивирусные сканеры гораздо требовательнее к ресурсам компьютера, нежели постоянная антивирусная защита.