Логическое структурирование файлов на носителях. Их атрибуты, имена

Логическое структурирование множества файлов на дисках осуществляется с помощью промежуточных структурных элементов – каталогов. В них хранятся атрибуты - параметры и реквизиты - файлов. Также каталог может включать в себя другие каталоги, которые называют подкаталогами. В результате логическая структура файловой системы на диске представляет собой разветвленное растущее вниз дерево. Его корень (самая верхняя вершина, из которой только выходят ребра – связи) обозначает исходный диск. Промежуточными узлами (с входными и выходными ребрами) являются каталоги. Листьями (нижними узлами, у которых нет выходящих связей) являются файлы и пустые каталоги.

Исторически первой была реализована одноуровневая схема ФС – в CP/M и в первой версии MS-DOS 1.0. В ней все файлы данного диска хранятся в одном каталоге. Иерархическая файловая система со вложенными друг в друга каталогами впервые появилась в Multics, затем в UNIX.

Каталоги на разных дисках могут образовывать несколько отдельных деревьев, как в DOS/Windows, или же объединяться в одно дерево, общее для всех дисков, как в UNIX-подобных системах.

В результате, при добавлении нового накопителя Windows ФС просто открывает новый диск и строит для него свою иерархию файлов и каталогов. А в UNIX для получения доступа к файлам и каталогам на каком-нибудь новом диске необходимо смонтировать этот диск командой mount. Например, чтобы открыть файлы на CD, нужно, как бы, сказать операционной системе: «возьми файловую систему на этом компакт-диске и покажи её в каталоге /mnt/cdrom».

А трибутами файла называют параметры, по которым данный конкретный файл отличается от всех других файлов. Атрибутами являются: дата и время создания файла, имя файла, имя владельца файла, размер, права и метод доступа к файлу, допустимые действия с данным файлом. Атрибуты устанавливаются как самой ФС, так и могут быть изменены пользователем. Например, в ОС Windows для просмотра и изменения атрибутов файла можно при выделенном файле нажать правой кнопкой мыши по файлу и выбрать пункт «Свойства».

В файловых системах ОС NTFS и HFS каждый файл представляется в виде набора атрибутов. При этом атрибутами считаются не только традиционные параметры, но и имя файла, размер и даже содержимое. Таким образом, в ОС NTFS и HFS то, что хранится в файле, — это всего лишь один из его атрибутов. При этом один файл может содержать несколько вариантов содержимого, т.е. несколько версий одного документа. Такая организация типична для HFS на Macintosh.

Имя файла — это строка символов, которая однозначно определяет файл в пространстве имён содержащего его каталога. Имя файла необходимо для того, чтобы к файлу мог обратиться пользователь. В одном каталоге не может быть двух файлов с одинаковыми именами. Если в системе различаются регистры (большие и малые буквы), то имена разных файлов могут различаться написанием букв.

Имена файлов строятся по правилам, принятым в той или иной файловой и операционной системах (ОС). Многие системы позволяют назначать имена как обычным файлам, так и каталогам и специальным объектам, например, символическим ссылкам.

Имя файла состоит из двух частей, разделенных точкой:

• Название (до точки, часто также называют именем);
• Расширение (необязательная часть, стоит в конце после точки).

Имя файла является частью полного имени файла, также называемого полным или абсолютным путём к файлу. Полное имя может включать следующие компоненты:

• протокол или способ доступа (http, ftp, file и т. п.);
• имя или адрес компьютера, узла сети (wikipedia.org, 207.142.131.206, \\MYCOMPUTER, SYS: и т. п.);
• устройство хранения, диск (C:, /,SYSLIB и т. п.);
• путь к каталогу (/usr/bin, \TEMP, [USR.LIB.SRC] и т. п.);
• собственно имя файла, которое может содержать его расширение (.txt,.exe,.COM и т. п.);
• версия или номер ревизии^].

ОС Windows. Полное имя файла в Windows-системах состоит из буквы диска, после которого ставится двоеточие и обратная наклонная черта (обратный слеш), затем через обратные слеши перечисляются подкаталоги, в конце пишется имя файла. Пример:

C:\Windows\System32\calc.exe

Полное имя файла (включая расширение) в Windows может содержать до 260 символов, данное значение определено константой MAX_PATH в Windows API; например максимально допустимое полное имя файла на диске C будет таким «C:\<256 символов>NULL». Однако юникодные версии некоторых функций позволяют использовать имена файлов, содержащие до 32000 символов, такие имена начинаются с префикса «\\?\». Пример:

\\?\C:\Windows\System32\calc.exe

ОСUNIX. В UNIX и UNIX-подобных системах полный путь состоит из слеша (/), обозначающего корневой каталог, после которого через слеши перечисляются подкаталоги, в конце пишется имя файла. Пример:

/usr/local/bin/gcc

Пути, начинающиеся не с косой черты, считаются относительными и отсчитываются относительно рабочего каталога. Пример:

../mc при нахождении в каталоге /etc/apache2 эквивалентно /etc/mc.

Особое значение у путей, которые начинаются с тильды (~). Тильда обозначает домашнюю директорию текущего или указанного пользователя. Пример: 1) обозначение ~/Desktop для пользователя user во многих системах и случаях эквивалентно /home/user/Desktop, 2)~admin/passwords для любого пользователя равносильно /home/admin/passwords, 3)~root/test для любого пользователя - то же самое, что и /root/test, потому что суперпользователь (root) имеет особую домашнюю директорию.

Слеши в названиях файлов в разных файловых системахиспользуются различным образом. В Windows используется обратный слеш «\», а в UNIX и UNIX-подобных операционных системах простой слеш «/»).

Запрещенные символы. Многие операционные системы запрещают использование некоторых служебных символов. Например, запрещенные символы Windows:

• \ - разделитель подкаталогов
• / - разделитель ключей командного интерпретатора
• : - отделяет букву диска или имя альтернативного потока данных
• * - заменяющий символ (маска "любое количество любых символов")
• ? - заменяющий символ (маска "один любой символ")
• " - используется для указания путей, содержащих пробелы
• < - перенаправление ввода
• > - перенаправление вывода
• | - обозначает конвейер

В UNIX и UNIX-подобных ОС запрещен слеш (/) - разделитель подкаталогов - и символ конца строки (\0). Перечисленные выше символы (кроме слеша) использовать можно, но из соображений совместимости их лучше избегать.

Расширение имени файла (англ.filenameextension, также называют просто расширение файла или расширение) — последовательность символов, добавляемых к имени файла и предназначенных для идентификации типа (формата) файла. Это один из распространённых способов, с помощью которых пользователь или программное обеспечение компьютера может определить тип данных, хранящихся в файле. Расширение отделяется от основной части имени файла последней точкой. Иногда могут использоваться несколько расширений, следующих друг за другом, например, «.tar.gz».

ОС или менеджер файлов могут устанавливать соответствия между расширениями файлов и приложениями. Когда пользователь открывает файл с зарегистрированным расширением, автоматически запускается соответствующая этому расширению программа. Некоторые расширения могут показывать, что файл является исполняемым (в Windows).