Файловые системы Windows

Современная архитектура файловых систем

Отображаемые в память файлы

Обобщенная модель файловой системы

Запрос к файлу (операция, имя файла, логическая запись)

|

Символьный уровень

Базовый уровень

Уровень проверки прав доступа

Логический уровень

Физический уровень

|

Подсистема ввода/вывода

Каждый уровень предоставляет некоторый интерфейс (набор функций) выше лежащего и использует функции нижележащего.

Символьный уровень – определяет по символьному имени файла его уникальное имя.

Базовый уровень – определяет по уникальному имени файла его характеристики. При этом характеристики перемещаются в диска в ОП для ускорения доступа.

Если права есть, то продолжаем. Нет – сообщаем.

На логическом уровне определяются координаты запрашиваемой логической записи в файле, то есть, на каком расстоянии в байтах она располагается от начала файла, как если бы он был размещен непрерывно.

На физическом уровне определяется номер физического блока, содержащего требуемую логическую запись и смещение записи в блоке.

Для упрощения доступа к файлам ОС обеспечивают отображение файлов в адресное пространство выполняемого процесса. Для этого используются системные вызовы MAP(имя файла, виртуальный адрес) - отобразить и UNMAP - отметить отображение.

При этом внутренние системные таблицы изменяются таким образом, что данный файл служил хранилище страниц виртуальной памяти на диске. То есть обращение по ассоциированному адресу вызывает страничный отказ и соответствующая страница ищется в физической памяти.

При завершении процесса все страницы отображения вытесняются на диск и отображение отменяется.

Файловые системы имеют многоуровневую структуру, на верхнем уровне которой находится переключатель файловых систем, преобразующий пользовательские запросы в формат, воспринимаемый конкретной системой.

Каждый компонент следующего уровня представлен в виде драйвера, поддерживающего определенную организацию ФС. Каждый драйвер регистрируется у переключателя, передавая ему таблицу точек входа (возможное обращение к ФС).

Выделяются два типа драйверов ФС:

1. Локальная FSD (File System Driver), управляющая дисками, подключенными непосредственно к компьютеру. Например, FAT, NTFS, CDFS.

2. Сетевые FSD, позволяющая обращаться в дисковым томам удаленного компьютера.

Локальный FSD должен зарегистрироваться у диспетчера ввода\вывода. При первом обращении к тому диспетчер ввода\вывода, вызывается драйвер для распознавания – анализа загрузочного сектора тома и метаданных ФС для проверки её целостности.

Приложения (множество) <<->> Диспетчер в/в ßà Драйвер ФС ßà Драйвера устройств <<->>Логический том (раздел)

Все поддерживаемые Windows файловые системы резервируют первый сектор тома как загрузочный. В нем содержаться данные, идентифицирующие файловый формат системы тома и расположение метаданных.