Файлы и файловые системы

В информатике используется следующее определение файла — это поименованная совокупность байтов произвольной длины, находящихся на носителе информации.

Работа с файлами реализуется средствами операционных систем.

Ресурсами, доступными через файлы, может быть множество разных объектов, например:

• • области данных;
• • устройства (как физические, так и виртуальные);
• • потоки данных;
• • сетевые ресурсы;
• • объекты операционной системы.

Файлы первого типа исторически возникли раньше других и распространены наиболее широко, поэтому часто «файлом» называют и область данных, соответствующую некоторому заданному имени.

По мере развития вычислительной техники файлов в компьютерных системах становилось все больше. Для удобства работы их, как и другие данные, стали организовывать в структуры (тогда же появились и символьные имена файлов). Вначале это был простой массив, «привязанный» к конкретному носителю информации.

В настоящее время наибольшее распространение получила древовидная (иерархическая) организация файлов с возможностью вставки новых связей (т.е. ссылок). Соответственно, полное имя файла приобрело характер пути к файлу: перечисление узлов дерева файловой системы, которые нужно пройти, чтобы до этого файла добраться.

Файловая система (англ, file system) определяет способ организации, хранения и именования данных на носителях информации. Конкретная файловая система определяет размер имени файла (или папки), максимально возможный размер файла, набор атрибутов файла.

Когда прикладная программа обращается к файлу, она не имеет никакого представления о том, каким образом расположена информация в конкретном файле, так же, как и на каком физическом типе носителя (CD, жестком диске или флеш-накопителе) он записан.

Все, что знает программа, — это имя файла, его размер и атрибуты. Эти данные она получает от драйвера файловой системы. Именно файловая система устанавливает, где и как будет записан файл на физическом носителе (например, жестком диске).

Драйверы файловой системы отслеживают, какие из участков на носителе информации в настоящее время используются, какие свободны, какие помечены как неисправные.

Существуют различные файловые системы, предназначенные для разных носителей информации (жесткого диска, CD, флеш-накопителя). Есть сетевые файловые системы.

В ОС Windows информация в компьютере хранится на логических дисках, которые обозначаются буквой латинского алфавита с двоеточием: «С:», «D:», «Е:» и т. д. Как уже упоминалось, жесткий диск компьютера может быть разбит на несколько логических дисков.

Файлы на дисках объединяются в каталоги. Главный каталог на каждом диске создается автоматически. В этом главном каталоге находятся (и могут добавляться в него или удаляться) файлы и другие каталоги, которые, в свою очередь, тоже могут содержать файлы и каталоги (вложения более низкого уровня) и т. д.

Иерархическая структура с вложенными друг в друга каталогами образует дерево файловой системы. В графическом интерфейсе ОС Windows каталоги, находящиеся на логических дисках, называются папками и обозначаются соответствующим значком.

Пример 14.1.

Приведем пример полного имени файла, находящегося на диске «С:» в компьютере под управлением ОС Windows.

С: Program filesCDExCDEx.exe.

В полном имени файла последовательно перечислены узлы дерева файловой системы, ведущие к этому файлу, затем названо собственно имя файла с расширением ехе, которое означает, что мы имеем дело с исполняемым файлом.

Приведенная запись означает, что на диске «С:» имеется (как элемент главного каталога) папка (каталог) с именем Program files, которая содержит (как вложение следующего уровня) папку CDEx. В этой папке и находится исполняемый файл CDEx.exe. ?

Заметим, что имена папок, находящихся на разных уровнях иерархии, отделены друг от друга символом ««.

Расширение имени файла — последовательность символов, добавляемых к имени файла и предназначенных для идентификации типа (формата) файла.

Это один из распространенных способов, с помощью которых пользователь или программное обеспечение компьютера может определить тип данных, хранящихся в файле.

Расширение обычно отделяется от основной части имени файла точкой. Иногда могут использоваться несколько расширений, следующих друг за другом.

Некоторые операционные системы или файловые менеджеры (в частности, ОС Windows) могут устанавливать соответствия между расширениями файлов и приложениями. Когда пользователь открывает файл с зарегистрированным расширением, автоматически запускается соответствующая этому расширению программа. Некоторые расширения показывают, что файл сам является программой.

Пример 14.2.

Приведем примеры некоторых стандартных расширений: .doc — файл документов;

.ехе — исполняемая программа;

.pas — программа на языке Паскаль;

.txt — текстовый файл. ?^[1][2]

Операции второго типа оперируют с «внешними» признаками файла — именем, типом, положением в дереве каталогов. Они выполняются с файлом как с «объектом» файловой системы, в которой файл является минимальной единицей деления информации.

Список возможных операций с файлами, относящимися ко второму типу:

• • удаление файла;
• • переименование файла;
• • копирование файла;
• • перенос файла на другую файловую систему/носитель информации;
• • получение или изменение атрибутов файла.

• [1] Кроме имени, для каждого файла хранится информация о его размере, о дате и времени создания (модификации). Эти характеристикифайла называются атрибутами файла. В некоторых файловых системах (в том числе работающихпо ОС Windows) для файлов предусмотрены специальные атрибуты (обычно это бинарное значение «да"/"нет», кодируемое одним битом). Перечислим названия атрибутов, их перевод и значение: • READ ONLY (только для чтения) — означает, что в файл запрещено записывать что-либо; • SYSTEM (системный) — критический для работы операционнойсистемы файл; • HIDDEN (скрытый файл) — скрывается от показа, пока явноне приказано обратное;
• [2] ARCHIVE (архивный, требующий архивации) — файл измененпосле резервного копирования или не был скопирован программамирезервного копирования. Условно можно выделить два типа операций с файлом — связанные с его открытием и выполняющиеся без его открытия. Операциипервого типа обычно служат для чтения/записи информации или подготовки к записи/чтению.