Структура файловой системы

Файловая система ОС UNIX имеет иерархическую структуру, образующую дерево каталогов и файлов. Корневой каталог обозначается символом «/», путь по дереву каталогов состоит из имен каталогов, разделенных символом «/», например:

/home/work/document

В каждый момент времени с любым пользователем связан текущий каталог, то есть местоположение пользователя в иерархической файловой системе.

Каталог «/» root имеет несколько важных системных директорий, которые содержат:

/stand — ядро системы и файлы данных, используемые в процессе загрузки.

Иногда файл ядра находится прямо в корневом каталоге /;

/sbin — основные исполняемые программы, используемые в процессе загрузки и при восстановлении системы;

/dev — специальные файлы, которые представляют периферийные устройства (например, консоль, построчно-печатное устройство, терминалы пользователя и диски). В длинном листинге lsl для каждого файла устройства вместо размера указывается два числа: major number и minor number. Major number идентифицирует для ядра драйвер устройства; аналогичные устройства имеют одинаковые major numbers. Minor number идентифицирует конкретный экземпляр устройства.

/etc — файлы конфигурации и базы данных организации системы;

/home — корневой каталог для каталогов пользователей;

/tmp — временные файлы;

/var — корневой каталог для часто изменяющихся файлов (например, файлы log); В подкаталогах каталога /var хранятся временные или служебные файлы различных программ. Основные подкаталоги каталога /var:

/var/log — журналы регистрации событий в системе.

/var/adm — журналы регистрации событий административного контекста.

/var/mail — новая (непрочитанная) поста пользователей.

/var/spool — различные очереди (на печать, на отправку почты, на выполнение заданий по расписанию).

/var/tmp — различные временные файлы.

/usr — другие каталоги, включая lib и bin.

Все файлы, с которыми могут манипулировать пользователи, располагаются в файловой системе, представляющей собой дерево, промежуточные вершины которого соответствуют каталогам, и листья — файлам и пустым каталогам. Реально на каждом логическом диске (разделе физического дискового пакета) располагается отдельная иерархия каталогов и файлов. Для получения общего дерева в динамике используется «монтирование» отдельных иерархий к фиксированной корневой файловой системе в качестве ветвей общего дерева.

Каждый каталог и файл файловой системы имеет уникальное полное имя — имя, задающее полный путь, оно задает полный путь от корня файловой системы через цепочку каталогов к соответствующему каталогу или файлу). Каталог, являющийся корнем файловой системы (корневой каталог), в любой файловой системе имеет предопределенное имя «/» (слэш). Этот же символ используется как разделитель имен в пути. Полное имя файла, например, /bin/sh означает, что в корневом каталоге должно содержаться имя каталога bin, а в каталоге bin должно содержаться имя файла sh. Коротким или относительным именем файла называется имя (возможно, составное), задающее путь к файлу от текущего рабочего каталога (существует команда и соответствующий системный вызов, позволяющие установить текущий рабочий каталог).

В каждом каталоге содержатся два специальных имени, имя «.», именующее сам этот каталог, и имя «.», именующее «родительский» каталог данного каталога, т. е. каталог, непосредственно предшествующий данному в иерархии каталогов.

Так, например, для структуры, показанной на следующем рисунке доступ к отмеченному на рисунке файлу из текущего каталога возможен по полному имени:

/home/apalko/file2.

или по относительному имени:

./././apalko/file2.

Каталогам или файлам любые имена в соответствии со следующими правилами:

• · допустимы все символы, за исключением /;
• · некоторые имена лучше не использовать, такие как пробел, табуляция и следующие:? «# $ ^ (); [ ] | * @ ' ~ &. Если Вы воспользуетесь символами пробела или табуляции в имени файла или справочника, то Вы должны заключить имя в двойные кавычки в командной строке;
• · избегайте использования знаков + - или. в качестве первого символа в имени файла;
• · система UNIX различает большие и маленькие буквы именах файлов и каталогов.

Каждый файл ОС UNIX может быть однозначно специфицирован некоторой структурой данных, называемой описателем файла или дескриптором. Эта структура описана в файле, она занимает 64 байта и содержит следующую информацию:

struct dinode.

{ unsigned short di_mode; /* режим доступа и тип файла */.

short di_nlink; /* счетчик числа ссылок на файл */.

short di_uid; /* идентификатор его владельца */.

short di_gid; /* идентификатор группы */.

off_t di_size; /* счетчик числа байт в файле */.

char di_addr[40]; /* указатели на блоки диска, в которых хранится сам файл */.

time_t di_atime; /* дата последнего доступа */.

time_t di_mtime; /* дата последней модификации */.

time_t di_ctime; /* дата создания */}.

Поле di_mode состоит из 16-ти разрядов:

Рис. 2. Режим доступа и тип файла

Поле di_addr используется для хранения указателей местоположения блоков диска, содержащих информацию, помещенную в данный файл. В этом поле может храниться 13 указателей, из которых первые 10 относятся к первым десяти блокам файла. Если файл занимает больше места, то в 11-й указатель заносится информация о местоположении первичного блока косвенности, состоящего из ста двадцати восьми 32-битных указателей на блоки файла; 12-й указатель указывает на вторичный блок косвенности, содержащий 128 указателей местоположения первичных блоков косвенности, а 13-й указатель, соответственно, указывает на местоположение третичного блока косвенности, включающего 128 указателей вторичного блока косвенности. Таким образом, используя эту схему адресации, можно обращаться к файлу, состоящему не более чем из (128×128×128+128×128+128+10) блоков. Все эти рассуждения справедливы для блоков размером 512 (128×4) байт.

Обращение к файлу происходит по имени. Локальное имя файла — это набор произвольных символов. Если в/среди них встречается точка, то за ней следует так называемое расширение, которое обычно служит для определения типа файла. Например, файлы, хранящие текст, чаще всего имеют расширение «txt» или «doc» (title.doc, book. txt и т. д.), файлы с текстом программ на языке С — расширение «c» (progr.c, code. c и т. п.), исполняемые файлы — расширение «out» или вовсе без расширений. Расширений может быть несколько (например, имя «progr.c.b» может означать старую версию (bak-файл) программы на языке С).

Локальное имя файла хранится в соответствующем каталоге. Путь к файлу от корневого каталога называется полным именем файла. Если обращение к файлу начинается с символа «/», то его поиск начинается с корневого каталога, в любом другом случае поиск файла начинается с текущего каталога. У любого файла может быть несколько имен. Фактически, имя файла является ссылкой на файл, специфицированный номером описателя. Таким образом, располагая имена одного и того же файла в разных каталогах можно в каждом каталоге иметь возможность обращаться к файлу напрямую, а не с помощью указания полного пути.