Урок 10Файлы и файловые структуры

Файловая система

Файловой системой называется часть операционной системы, которая предназначена для того, чтобы обеспечить удобный интерфейс пользователю при работе с данными, которые хранятся на дисках, и предоставить возможность совместного использования файла/файлов сразу несколькими пользователями и/или процессами одновременно.

В понятие «файловая система» включается:

• совокупность всех файлов на дисках,
• наборы структур данных, которые используются для управления файлами (каталоги файлов, таблицы распределения занятого и свободного пространства на диске, дескрипторы файлов),
• совокупность системных программных средств, которые реализуют управление файлами (создание, удаление, чтение, запись, переименование, поиск и другие операции над файлами).

К каждому компьютеру можно подключить сразу несколько устройств внешней памяти. Основное устройство внешней памяти компьютера − это жёсткий диск. Если жёсткие диски имеют достаточно большую ёмкость, то каждый из них можно разделить на несколько логических разделов, что даст некоторое преимущество:

• есть возможность хранить операционную систему в одном логическом разделе, а данные — в другом, это позволяет переустанавливать операционную систему, не затрагивая данные;
• в различных логических разделах одного жёсткого диска можно установить разные операционные системы;
• изменение одних логических разделов не затрагивает другие разделы.

Каждое устройство внешней памяти, которое подключается к компьютеру, а также каждый из логических разделов жёсткого диска получает логическое имя.

В операционной системе Windows принято давать устройствам внешней памяти логические имена, состоящие из одной латинской буквы и знака двоеточия:

Готовые работы на аналогичную тему

• для дисководов гибких дисков (дискет) — $A:$ и $B:$ (в настоящее время на современных компьютерах не используется);
• для жёсткого диска и его логических разделов — $C:, D:, E:$ и т. д.;
• для оптического дисковода — имена, которые следуют после имени последнего имеющегося на компьютере жёсткого диска или раздела жёсткого диска по алфавиту (например, $F:$);
• для флеш-памяти, подключаемой к компьютеру, — имя, которое следует за последним именем оптического дисковода (например, $G:$).

В операционной системе Linux существуют иные правила поименования дисков и их разделов. Например:

• логические разделы, которые принадлежат первому жёсткому диску, получают имена hda1, hda2 и т. д.;
• логические разделы, которые принадлежат второму жёсткому диску, получают имена hdb1, hdb2 и т. д.

Имя файла

Вот пример имени файла * :

myprog.pas

* Последующие примеры ориентированы на правила, принятые в операционных системах фирмы Microsoft: MS-DOS и Windows. Также проиллюстрированы приложения ОС Linux.

Слева от точки находится собственно имя файла (myprog). Следующая за точкой часть имени (pas) называется расширением файла. Обычно в именах файлов употребляются латинские буквы и цифры. Кроме того, имя файла может и не иметь расширения. В операционной системе Microsoft Windows в именах файлов допускается использование русских букв; максимальная длина имени — 255 символов.

Расширение указывает, какого рода информация хранится в данном файле. Например, расширение txt обычно обозначает текстовый файл (содержит текст), расширение рсх — графический файл (содержит рисунок), zip или rаr — архивный файл (содержит архив — сжатую информацию), pas — программу на языке Паскаль.

Файлы, содержащие выполнимые компьютерные программы, имеют расширения ехе или соm. Например, программа игры «Тетрис» может храниться в файле tetris.exe. Инициализация программы происходит путем записи ее в оперативную память и запуска на исполнение.

Что понимать под файловой системой?

По сути, файловая система является частью операционной системы. Именно благодаря ей есть возможность проводить различные операции с цифровой информацией: давать имена файлам или менять их название, а также удалять их, перемещать и совершать прочие действия. В этом как раз и заключается суть того, что такое файловая структура компьютера. Ответ на этот вопрос вы найдете далее.

Иногда из-за какого-то программного сбоя информация может быть утеряна, и тогда данный ресурс позволяет восстановить ее. Проще говоря, файловая структура или скорее система выступает в качестве основного инструмента для работы с цифровыми данными.

Для группировки файлов создаются так называемые каталоги, которые по-простому именуются как папки. Это своего рода контейнеры, внутри которых размещена вся хранимая информация и другие каталоги. Они создаются посредством самой файловой системы.

Если необходимо проделать какое-либо действие над файлом (открыть, переместить и так далее), то операционная система обращается как раз к файловой системе. Именно последняя и производит необходимые манипуляции. Теперь можно сформировать более понятное определение файловой системы. Это — организационный процесс хранения данных на каком-нибудь носителе.

Однако при покупке нового жесткого диска на него нельзя сразу же записать какую-нибудь информацию. Дело в том, что там отсутствует сама структура файловой системы компьютера, она создается только после процесса форматирования. К слову сказать, если на носителе уже присутствуют файлы, то данная процедура удаляет все полностью, поэтому нужно быть внимательным.

Что такое «Файловая структура»?

Файловая структура (ФС)– это то же самое, что и файловая система, но с учетом того что в первой все описания выполнены логически, а во второй – физически, а именно с точки зрения аппаратных средств и программирования. ФС – это функциональная часть операционной системы, которая отвечает за то, чтобы файлы, папки и любые другие данные хранились надежно и в определенной последовательности.

Видов логических структур существует несколько. Предназначены они для различных архитектур дисковых хранилищ. Среди них:

1. Одноуровневая (линейная) – это обычая последовательность имен файлов. Часто она используется для небольших по объему дисков, на которых может располагаться совсем малое количество элементов. Доступ к информации на таких носителях осуществляется через простое обращение по имени, поскольку никаких вложенных папок, где могли находиться данные – нет.
2. Многоуровневая (иерархическая) – многоуровневая последовательность папок и файлов. Используется на дисковых хранилищах, на которых хранятся сотни или тысячи элементов. Она имеет древовидное построение. Начальный или корневой каталог содержит вложенные каталоги первого уровня, которые в свою очередь могут содержать папки второго уровня и так далее. В каталоге любого уровня предусмотрено хранение файлов.

Для доступа к данным в многоуровневый каталогах следует указывать их адрес (путь к данным), который записывается через обратный слеш («»). Например, если корневой каталог имеет наименование «С», а папка второго уровня, в которой хранится файл 1.txt, называется «Новая папка», то путь к нему будет таким : С:Новая папка1.txt.

В Windows, с точки зрения ФС, во главе всех каталогов «стоит» папка «Рабочий стол», далее идут «Мой компьютер», «Корзина», «Сеть». «Мой компьютер» же состоит из дисков, установленных в персональном компьютере.

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.

Что такое ФС?

Файловая система – это инструмент, позволяющий операционной системе и программам обращаться к нужным файлам и работать с ними. При этом программы оперируют только названием файла, его размером и датой созданий. Все остальные функции по поиску необходимого файла в хранилище и работе с ним берет на себя файловая система накопителя.

Основные функции файловой системы:

• Фрагментация файлов и их распределение на носителе.
• Поиск файла при запросе программ.
• Участие в создании, чтении и удалении файлов.
• Работа с атрибутами файлов: изменение названия, размера, времени последнего изменения, доступ к файлу и многое другое.
• Каталогизация и организация файлов.
• Защита файлов от несанкционированного доступа и сбоев системы.
• Определение права доступа к файлам.
• Восстановление информации в случае сбоев.

Таким образом, файловая система устанавливает правила эксплуатации и организацию данных на накопителе, и тем самым экономит ресурсы операционной системы и рабочих программ. К тому же наличие файловой системы позволяет использовать накопитель на разных компьютерах без каких-либо предварительных настроек и оптимизации.

Файловых систем довольно много. Но рядовым пользователям с операционной системой Windows на десктопном ПК знакомы только две. О них и поговорим подробнее.

Работа с файлами

Создаются файлы с помощью систем программирования и прикладного программного обеспечения.

В процессе работы на компьютере над файлами наиболее часто проводятся следующие операции:

• копирование (создаётся копия файла в другом каталоге или на другом носителе);
• перемещение (производится перенос файла в другой каталог или на другой носитель, исходный файл уничтожается);
• переименование (производится переименование собственно имени файла);
• удаление (в исходном каталоге объект уничтожается).

При поиске файла, имя которого известно неточно, удобно использовать маску имени файла. Маска представляет собой последовательность букв, цифр и прочих допустимых в именах файлов символов, среди которых также могут встречаться следующие символы: «?» (вопросительный знак) — означает ровно один произвольный символ; «*» (звездочка) — означает любую (в том числе и пустую) последовательность символов произвольной длины.

Например, по маске n*.txt будут найдены все файлы с расширением txt, имена которых начинаются с буквы «n», в том числе и файл n.txt. По маске п?.* будут найдены файлы с произвольными расширениями и двухбуквенными именами, начинающимися с буквы «n».