Apakah itu folder komputer?: Semua yang anda perlu ketahui tentang sistem fail dan sistem pengendalian

Panduan Perkakasan » Tutorial » Apakah itu folder komputer?: Semua yang anda perlu ketahui tentang sistem fail dan sistem pengendalian

Kita semua guna fail atau fail setiap hari, dan kita semua menggunakannya juga folder atau direktori, sama ada dalam sistem fail PC desktop, komputer riba, peranti mudah alih, dll. Oleh itu, dalam artikel ini saya akan menerangkan semua yang anda perlu tahu mengenainya, supaya anda boleh memahami apakah maklumat itu dan bagaimana ia disimpan dalam kenangan.

Apakah sistem fail?

Un sistem fail Sistem Fail (FS) ialah kaedah dan struktur data yang digunakan oleh sistem pengendalian untuk mengawal cara maklumat disimpan dan diambil. Tanpa sistem fail, data yang disimpan pada medium storan akan menjadi satu entiti data tanpa cara untuk membezakan di mana satu set data berakhir dan seterusnya bermula, atau di mana mana-mana set data terletak apabila ia perlu diambil. Ini akan menjadi apa yang dikenali sebagai data mentah.

Apabila anda memformat pemacu storan menggunakan NTFS, FAT, ext4, btrfs, HFS+, dsb., anda sebenarnya mencipta sistem fail untuk mengurus data pada pemacu itu. Dalam erti kata lain, apa yang kita panggil format sebenarnya adalah FS.

Dengan mengasingkan data kepada ketulan dan menamakan setiap ketulan, lData boleh diasingkan dan dikenal pasti dengan mudahUntuk membuat semua ini mungkin, sistem fail terdiri daripada dua atau tiga lapisan. Kadangkala lapisan ini dipisahkan secara eksplisit, dan pada masa lain, fungsi digabungkan. Lapisan yang kita bicarakan ialah:

• Sistem fail logik: bertanggungjawab untuk interaksi dengan aplikasi pengguna. Ia menyediakan API untuk operasi fail, seperti Buka, Tutup, Baca, dll., dan memajukan operasi yang diminta ke lapisan di bawahnya untuk diproses. Sistem fail logik menguruskan entri jadual fail terbuka dan deskriptor fail setiap proses. Lapisan ini menyediakan akses fail, operasi direktori, keselamatan dan perlindungan.
• Sistem fail maya: Antara muka ini membenarkan sokongan untuk berbilang contoh serentak sistem fail fizikal. Lapisan ini adalah pilihan dan tidak selalu ada.
• Sistem fail fizikal: Mengendalikan operasi fizikal peranti storan. Ia memproses blok fizikal yang dibaca atau ditulis. Ia mengendalikan penimbalan, pengurusan memori, dan bertanggungjawab untuk penempatan fizikal blok di lokasi tertentu pada medium storan. Sistem fail fizikal berinteraksi dengan pemacu peranti perkakasan storan atau saluran untuk mengarahkan peranti storan.

Ciri-ciri FS

Setiap dan setiap sistem fail yang wujud mempunyai hadnya dan watak yang anda patut tahu, seperti:

• Pengurusan atau peruntukan ruang: Sistem fail memperuntukkan ruang secara berbutir, biasanya merentasi berbilang pemacu fizikal pada peranti. Sistem fail bertanggungjawab untuk menyusun fail dan direktori, dan menjejaki kawasan media yang mana fail dan yang tidak digunakan.
• Pecahan: Ini berlaku apabila fail yang sama disimpan di bahagian pemacu storan yang berbeza, bermakna bahagian fail individu tidak bersebelahan. Apabila fail dibuat, diubah suai dan dipadamkan, ini boleh mengakibatkan kawasan ruang terpakai dan tidak digunakan dengan saiz yang berbeza-beza. Bukan itu sahaja, ini menjejaskan beberapa FS (cth., FAT dan NTFS Microsoft), memperlahankan bacaan fail.
• Nama fail : � Sistem fail mengurus sekatan panjang, sensitiviti huruf besar dan penggunaan aksara khas dalam nama fail.
• Direktori: Mereka sering mempunyai direktori untuk menyusun fail ke dalam koleksi yang berasingan. Mereka boleh menjadi rata atau hierarki. Saya akan membincangkan perkara ini dengan lebih terperinci kemudian, kerana ini adalah semua tentang...
• Metadata: Ia mempunyai maklumat metadata yang berkaitan, yang merangkumi butiran seperti panjang data, cap masa, kebenaran akses dan atribut fail.
• Utiliti dan akses: Ia digunakan untuk memulakan, mengubah suai dan memadam contoh sistem fail, serta mencipta, menamakan semula dan memadam direktori dan fail, penyulitan, kuota, migrasi, penukaran, sandaran, dsb.
• Integriti dan pengurusan kesalahan: FS mesti mengekalkan integriti struktur sistem fail pada storan sekunder atau pemacu luaran, walaupun sekiranya berlaku kegagalan sistem pengendalian atau gangguan kuasa.
• Data pengguna: mesti membenarkan pengurusan data pengguna, termasuk penyimpanan, pengambilan dan pengemaskinian data.
• Sistem fail berbilang: Adalah mungkin untuk mempunyai beberapa sistem fail pada satu sistem.
• Had reka bentuk: Sistem fail mempunyai had fungsi yang menentukan kapasiti storan maksimum dalam sistem itu, saiz maksimum fail, bilangan fail, dsb.

Apa itu partition?

yang partition Pembahagian ialah bahagian logik atau pembahagian peranti storan data, seperti HDD, SSD, pemacu denyar, dsb. Pembahagian ini berfungsi untuk beberapa tujuan, membolehkan organisasi dan pengurusan data yang disimpan dengan lebih baik. Sebagai contoh, setiap partition boleh digunakan untuk tujuan tertentu, berbilang sistem pengendalian boleh dipasang padanya, dsb.

Penting untuk diperhatikan bahawa penciptaan, pemadaman dan saiz semula Perubahan partition boleh menyebabkan kehilangan data, jadi adalah penting untuk melaksanakan operasi ini dengan berhati-hati dan menyandarkan data kritikal sebelum membuat perubahan besar pada struktur partition.

Sebaliknya, secara ringkasnya, anda juga harus memahami bahawa terdapat pelbagai jenis partition asas dalam sistem MBR (kemungkinan diperluaskan dalam GPT, dengan sehingga 128 partition yang mungkin pada unit yang sama, walaupun ini adalah topik lain...):

• Pembahagian Utama: Setiap pemacu storan boleh mempunyai sehingga empat partition utama. Ini adalah partition utama di mana sistem pengendalian dipasang dan tempat data berada. Salah satu partition utama boleh ditetapkan sebagai partition aktif atau boot, dari mana sistem pengendalian but.
• Pemisahan Lanjutan: Pembahagian lanjutan ialah partition utama khas yang digunakan untuk mencipta partition logik tambahan di dalamnya. Ia tidak secara langsung mengandungi data, tetapi bertindak sebagai bekas untuk partition logik. Anda boleh mempunyai berbilang partition logik dalam partition lanjutan. Ini membolehkan anda mengatasi had empat partition utama pada cakera keras.
• Pembahagian Logik: Ini dibuat dalam partition lanjutan. Ia tidak digunakan untuk but sistem pengendalian dan biasanya digunakan untuk menyusun data atau fail. Anda boleh mempunyai berbilang partition logik dalam partition lanjutan, yang menjadikan organisasi data lebih mudah.

Apakah jadual partition?

La jadual partition Ia ialah struktur data yang terletak pada permulaan cakera keras dan mengandungi maklumat tentang cara pemacu dibahagikan kepada sekatan. Ia biasanya disimpan dalam sektor but induk (MBR) pada sistem berasaskan BIOS atau dalam GPT (GUID Partition Table) pada sistem berasaskan UEFI yang lebih moden. Jadual partition termasuk butiran seperti saiz setiap partition, jenisnya (cth., NTFS, FAT32, ext4, dll.), dan lokasinya pada medium storan.

Oleh itu, hubungan antara jadual partition dan sistem fail terletak pada fakta bahawa jadual partition menunjukkan di mana setiap partition bermula dan berakhir pada cakera fizikal. Setiap partition diformatkan dengan sistem fail tertentu. Apabila partition diakses untuk membaca atau menulis fail, sistem pengendalian menggunakan maklumat dalam jadual partition untuk mencari dan memahami bagaimana sistem fail distrukturkan pada partition tertentu itu.

Jenis sistem fail

Antara sistem fail yang berbeza, jenis berikut harus diserlahkan:

• Sistem Fail Cakera: Sistem ini mengambil kesempatan daripada keupayaan media storan cakera untuk mengakses data secara rawak dan cepat. Mereka membenarkan berbilang pengguna atau proses untuk mengakses data pada cakera tanpa mengira lokasi jujukannya. Contohnya termasuk FAT, exFAT, NTFS, Reiser FS, HFS, HFS+, HPFS, APFS, UFS, ext2, ext3, ext4, XFS, btrfs, VMFS, ZFS, ReiserFS, NSS dan ScoutFS. Di samping itu, perkara berikut juga boleh dipertimbangkan:
  • Cakera Optik: format biasa seperti ISO 9660 dan Format Cakera Universal (UDF) yang digunakan pada CD, DVD dan Blu-ray.
• Sistem Fail Flash: Sistem ini direka khusus untuk peranti memori kilat dan mengambil kira ciri dan sekatannya. Adalah disyorkan untuk menggunakan sistem fail yang direka untuk peranti kilat dan bukannya menyesuaikan sistem cakera. Beberapa contoh ialah JFFS, JFFS2, YAFFS, UBIFS, LogFS dan F2FS.
• Sistem Fail Pita Magnet: Sistem ini menguruskan storan pada pita, yang mempunyai masa capaian rawak lebih lama daripada cakera. Mereka berbeza dalam pengurusan direktori dan menekankan keperluan untuk mengelakkan pergerakan linear yang kerap pada pita. Contohnya ialah LTFS IBM.
• Sistem Fail Pangkalan Data: Sistem fail berasaskan pangkalan data, di mana fail dikenal pasti mengikut ciri seperti jenis, pengarang atau metadata. Contohnya termasuk IBM DB2, antara lain.
• Sistem Fail Transaksi: Sistem ini menjamin atomicity dan pengasingan operasi pada fail. Contohnya termasuk NTFS dalam Microsoft Windows dan sistem fail transaksi prototaip lain untuk UNIX/Linux, seperti LFS, ext3, dsb.
• Sistem Fail Rangkaian: Sistem fail rangkaian yang membenarkan akses kepada fail pada pelayan jauh melalui protokol seperti NFS, AFS, SMB, FTP dan WebDAV. Iaitu, ia direka untuk pengkomputeran teragih.
• Sistem Fail Dikongsi: Sistem ini membenarkan berbilang pelayan untuk mengakses subsistem cakera yang sama dengan selamat. Contohnya termasuk GFS2, GPFS, SFS, CXFS, StorNext dan ScoutFS.
• Sistem Fail Khas: Ia agak khusus, dan tidak mempunyai elemen fail seperti itu, tetapi ia boleh diakses melalui API. Sebagai contoh, kami mentakrifkan Sistem Fail Peranti sebagai devfs, digunakan dalam Linux, dsb. Sebaliknya, kami mempunyai yang istimewa lain seperti configfs, sysfs dan procfs, yang juga dikenali dalam dunia Linux.
• Sistem Fail Minimum / Storan Kaset Audio: Kaset audio digunakan sebagai sistem penyimpanan data untuk menggerakkan beberapa model komputer mikro pada masa itu, seperti PET Commodore.
• Sistem Fail Rata (Sistem Fail Rata): Sistem ini tidak mempunyai subdirektori dan menyimpan semua entri direktori dalam satu direktori utama. Contoh FS ini ialah yang digunakan dalam sistem CP/M dan Sistem Fail Macintosh untuk Mac klasik Apple.

FS Technologies

Setiap sistem fail mempunyai keistimewaannya sendiri, dan mereka menyokong teknologi yang berbeza. Antara yang paling penting ialah:

• Penyembuhan diri: Merujuk kepada keupayaan sistem fail untuk mengesan dan membetulkan ralat dan masalah secara automatik yang mungkin timbul dalam sistem storan. Ralat ini boleh termasuk sektor buruk pada cakera keras atau jenis rasuah data lain. Apabila ralat dikesan, sistem fail boleh cuba memulihkan data yang terjejas dengan memulihkan daripada sandaran atau dengan membaiki data yang rosak. Ini membantu mengekalkan integriti data yang disimpan dalam sistem fail.
• Pemampatan: Ia adalah ciri yang membolehkan anda mengurangkan saiz fail dan data yang disimpan dalam sistem fail. Memampatkan data boleh menjimatkan ruang cakera dan mempercepatkan pemindahan fail. Apabila pemampatan didayakan, sistem fail secara automatik memampatkan fail yang ditulis padanya dan menyahmampat fail apabila ia dibaca. Ini boleh berguna pada sistem storan terhad sumber, walaupun ia mungkin memperlahankan akses.
• Penyulitan: Ia adalah teknik yang digunakan untuk melindungi kerahsiaan data yang disimpan dalam sistem fail. Data disulitkan sebelum ditulis ke cakera dan dinyahsulit apabila ia dibaca. Penyulitan memastikan bahawa data tidak boleh dibaca oleh sesiapa sahaja tanpa kunci penyahsulitan yang sesuai. Ini penting untuk melindungi privasi dan keselamatan data sensitif. Seperti pemampatan, ia juga boleh memperlahankan akses.
• Jurnal (Log Transaksi): Ia adalah ciri yang menyimpan rekod semua operasi yang dilakukan pada sistem fail, seperti penciptaan, pengubahsuaian atau pemadaman fail. Rekod ini dipanggil "jurnal" atau "log transaksi." Sekiranya berlaku kegagalan sistem, seperti gangguan bekalan elektrik yang tidak dijangka, sistem fail boleh menggunakan log transaksi untuk pulih kepada keadaan yang konsisten. Ini menghalang rasuah data dan memastikan integriti sistem fail.
• Kapasiti Syot Kilat: Syot kilat ialah salinan titik dalam masa sistem fail pada masa tertentu. Salinan ini adalah syot kilat dan disimpan bersama data semasa dalam sistem fail. Syot kilat membenarkan sistem fail dipulihkan kepada keadaan sebelumnya jika ralat atau perubahan yang tidak diingini berlaku. Ini berguna untuk sandaran, pemulihan data dan ujian perubahan sebelum melaksanakannya secara kekal pada sistem.

Apakah itu direktori atau folder?

Sekarang setelah kita mengetahui cara data disimpan dalam unit storan dan struktur data yang diperlukan, tiba masanya untuk meneruskan untuk menerangkan apa yang folder atau direktori.

Direktori atau folder ialah a struktur untuk mengkatalogkan fail lain dalam sistem fail, memberikannya hierarki atau organisasi yang lebih intuitif untuk pengguna atau sistem pengendalian. Untuk melakukan ini, ia mengandungi rujukan kepada fail lain dan mungkin direktori atau folder lain, dalam kes ini dipanggil subdirektori atau subfolder.

Sesetengah sistem pengendalian dengan sistem fail hierarki, seperti Unix, biasanya mempunyai cache direktori dengan laluan terkini yang disimpan dalam sebahagian RAM. Dalam Unix, bahagian ini dikenali sebagai DNLC (Directory Name Lookup Cache), manakala di Linux, ia dipanggil dcache. Bahagian memori ini dikemas kini dengan laluan yang paling baru diakses, manakala dalam sistem fail rangkaian, mekanisme diperlukan untuk memastikan konsistensi dengan menguruskan entri yang telah tidak sah atau dicipta oleh pengguna.

Dalam satu sistem fail hierarki Penyimpanan adalah seperti pokok. Istilah "ibu bapa" dan "anak" sering digunakan untuk menerangkan hubungan antara subdirektori dan direktori di mana ia dikatalogkan, yang terakhir ialah induk. Direktori kedudukan tertinggi dalam sistem fail sedemikian, yang tidak mempunyai induknya sendiri, dipanggil direktori akar. Ini boleh dilihat dengan baik dalam Unix atau Linux, di mana anda mempunyai hierarki tertentu dan direktori root ialah root atau /, dari mana semua direktori lain digantung, walaupun mereka tidak berada pada partition yang sama.

Direktori maya ialah jenis organisasi fail yang tidak bergantung pada lokasi dalam pepohon direktori hierarki. Sebaliknya, ia mengumpulkan hasil daripada sumber data, seperti pangkalan data atau indeks tersuai, dan membentangkannya secara visual dalam format yang sama seperti paparan folder.

Folder atau direktori ini boleh diuruskan menggunakan alatan, GUI dan CLI. Contohnya, kita boleh menggunakan arahan atau pengurus fail itu sendiri untuk mencipta, memadam, menamakan semula, mengalihkan, menyalin, dsb. Walaupun sesetengah sistem pengendalian mungkin mempunyai sekatan tertentu pada kebenaran dan tindakan yang boleh anda lakukan pada folder tertentu...

Butiran tentang folder atau direktori pada sistem pengendalian yang berbeza

Dalam setiap sistem fail dan sistem pengendalian, fail dan folder dilayan secara berbeza:

• akar: Ini ialah titik di mana seluruh hierarki folder sistem tergantung atau di mana ia berada. Dalam Windows, ini biasanya C:\, manakala dalam Unix/Linux, ia adalah partition root atau /.
• Laluan atau laluan: Ini ialah laluan di mana folder atau fail terletak dalam FS. Sebagai contoh, dalam Windows kita mungkin mempunyai C:\Program Files\Office\Word.exe. Dalam Unix/Linux, ia akan menjadi sesuatu seperti /home/user/example.c. Seperti yang dapat kita lihat, dalam Windows, garis miring terbalik digunakan, manakala dalam dunia *nix, garis miring tradisional digunakan.
• Nama fail atau nama fail: Ini adalah nama yang diberikan kepada setiap fail dalam FS tertentu. Setiap sistem fail akan mempunyai hadnya sendiri mengenai had aksara maksimum untuk nama fail. Tambahan pula, perbezaan mesti dibuat antara nama asas dan sambungan. Beberapa sistem awal juga mempunyai had pada panjang sambungan, biasanya tiga. Inilah sebabnya anda kadangkala akan melihat .htm dan bukannya .html, untuk memastikan keserasian dengan sistem DOS. Contoh nama fail mungkin example.txt, dengan "contoh" ialah nama dan "txt" ialah sambungan, menunjukkan dalam kes ini bahawa ia adalah teks.

Kes khusus Unix/Linux

Apakah superblock itu?

Un superblock Ia adalah struktur data asas yang terdapat pada permulaan sistem fail. Blok super mengandungi maklumat kritikal tentang sistem fail itu sendiri dan digunakan untuk mengurus dan mengakses data yang disimpan pada sistem fail tersebut. Setiap sistem fail Unix mempunyai blok super sendiri, dan format khususnya boleh berbeza-beza bergantung pada sistem fail yang digunakan (cth., ext4, XFS, UFS, dll.).

La maklumat yang disimpan dalam superblock mungkin termasuk:

• Saiz sistem fail: menunjukkan jumlah saiz sistem fail.
• Bilangan inod: Menentukan bilangan inod yang tersedia pada sistem fail. Inodes ialah struktur data yang mewakili fail dan direktori.
• Blok percuma: Merekodkan bilangan blok data percuma yang tinggal dalam sistem fail untuk menyimpan maklumat.
• Titik lekap: menunjukkan direktori di mana sistem fail dipasang pada sistem pengendalian.
• Pengenalan sistem fail: pengecam unik untuk sistem fail yang membezakannya daripada sistem fail lain pada sistem yang sama.
• Tarikh dan masa perhimpunan: rekod apabila sistem fail kali terakhir dipasang.
• Inod dan pembilang blok digunakan: menjejaki bilangan inod dan blok data yang digunakan pada sistem fail.
• Checksum dan metadata integriti lain: Sesetengah superblock moden mungkin termasuk maklumat tambahan untuk mengesahkan integriti data yang disimpan dalam sistem fail.

Apabila sistem fail, iaitu, partition berformat, dipasang, sistem pengendalian mengakses superblock untuk mendapatkan maklumat penting tentang struktur dan keadaan sistem fail. Maklumat ini penting untuk membaca dan menulis data ke sistem fail, serta untuk memastikan integriti dan konsistensi data yang disimpan.

Inod dan direktori

En Unix/Linux, Semuanya ialah fail, seperti partition, pemacu peranti, dsb. Ini tidak berlaku dalam sistem lain, seperti Windows. Walau bagaimanapun, apabila semuanya adalah fail, malah folder atau direktori dianggap sebagai jenis fail khas.

Oleh itu, direktori ialah fail khas yang mengandungi nama fail (dan subdirektori) dan nombor inod untuk fail pada sistem fail yang sama atau nama pautan simbolik ke fail atau direktori pada sistem fail yang sama atau berbeza. Dalam kes pautan keras, inode menjejaki bilangan entri direktori yang disenaraikan di dalamnya dan memadamkan blok fail apabila kiraan pautan mencapai sifar. Ini berbeza dalam kes pautan lembut atau pautan simbolik. Memadamkan pautan simbolik tidak menjejaskan fail sasaran. Walau bagaimanapun, jika fail dengan pautan simbolik kepadanya dipadamkan, pautan menjadi tidak boleh digunakan.

Dalam sistem fail Unix/Linux, fail boleh mempunyai beberapa nama, dengan entri direktori untuk setiap nama dalam direktori yang sama atau berbeza, semuanya menunjuk kepada struktur inod yang sama yang mengekalkan senarai blok cakera tempat data disimpan.

Untuk lebih memahami semua ini, adalah penting untuk mengingati apa itu inode (nod indeks). Ia adalah struktur data asas dalam sistem fail *nix. Mewakili dan menyimpan maklumat penting pada fail atau direktori dalam sistem fail. Oleh itu, kedua-dua folder dan fail akan dilihat sebagai inod oleh sistem.

Untuk ini menjadi mungkin, setiap inod menghala ke seterusnya maklumat:

• Nombor inod: pengecam unik untuk setiap fail atau direktori.
• Jenis fail: Menunjukkan sama ada inod merujuk kepada fail biasa (f), direktori (d), pautan simbolik (l), atau jenis fail lain.
• Saiz fail: saiz semasa fail dalam bait.
• Kebenaran dan pemilik: Maklumat tentang siapa yang mempunyai kebenaran untuk mengakses (membaca, menulis, melaksanakan) dan mengubah suai fail, serta pemilik fail (pengguna atau akar). Pemiliknya juga boleh menjadi pengguna yang tidak wujud seperti itu, tetapi boleh menjadi peranti, dsb.
• Tarikh dan masa penciptaan/pengubahsuaian: Merekodkan bila inode pertama kali dibuat dan bila kali terakhir ia diubah suai. Metadata lain atau kebenaran lanjutan juga boleh disertakan.
• Bilangan pautan: Menunjukkan bilangan fail atau nama direktori yang dikaitkan dengan inode ini. Direktori mempunyai sekurang-kurangnya dua pautan: satu kepada diri mereka sendiri dan satu ke direktori induk mereka.
• Penunjuk kepada blok data: Mengandungi rujukan kepada blok data pada unit storan yang menyimpan kandungan sebenar fail. Blok ini boleh menjadi alamat langsung, tidak langsung atau dua kali ganda tidak langsung, bergantung pada pelaksanaan sistem fail tertentu dan saiz fail.

Inod adalah penting untuk berfungsi sistem fail, kerana ia membenarkan sistem pengendalian menjejaki lokasi fizikal dan maklumat yang dikaitkan dengan setiap fail dan direktori. Apabila fail atau direktori diakses, sistem pengendalian merujuk nombor inod yang sepadan untuk mencari lokasi data dan maklumat lain yang berkaitan dengan fail tersebut.