Опишите систему хранения файлов на диске. Организация файловой системы

Если вы ищете информацию на тему «опишите систему хранения файлов на диске», то вы на правильном пути! Любые данные, которые есть на компьютере, должны быть доступными при последующем использовании. Но как реализован такой механизм? Сложен он или нет?

Что такое система хранения файлов

Под системой хранения файлов понимают программно-аппаратное решение, направленное на то, чтобы обеспечить надежное хранение всей расположенной информации. Они могут выступать в качестве главной или дополнительной части центра по обработке данных. Вот так вы можете ответить, если вам поставят задачу: «Опишите систему хранения файлов на диске». Кроме краткого изречения, существуют и ещё более сложные моменты: протоколы, виды, технологии.

Протоколы

В качестве протоколов хранения и передачи данных используется ряд разработок. Некоторые в ограниченном количестве, другие весьма популярны. На данный момент активно внедряется iSCSI, поэтому рассказа о протоколах будет вестись на её примере. Данная технология направлена на работу через обычную сетевую инфраструктуру. Позволяет подключать к рабочим станциям или серверам устройства хранения для последующего использования таким образом, будто они - составляющие компьютера. О преимуществах такого протокола можно сказать:

1. Его работа обходится дешево, если вообще не бесплатно (условно).
2. Программный модуль данного протокола может работать со всеми популярными операционными системами. В некоторых он является установленным по умолчанию, в других – его можно скачать и самому добавить в список протоколов компьютера.
3. Эксплуатация возможна сразу же после завершения процесса монтирования.
4. Поскольку данный протокол использует интернет-адрес, то он может передавать данные в любое место планеты, где есть покрытие.

Имеет он не только преимущества, но и недочеты. В целом, у него есть только один существенный недостаток: привязка к интернет-адресу и невозможность полноценного функционирования без него.

Виды систем

В современном мире зависимо от потребностей используется 4 системы хранения файлов:

1. DAS. Под нею понимают диски, непосредственно подключенные к вычислительной системе. Всё, что напрямую подсоединено к используемому компьютеру, использует данную систему.
2. NAS. Эта система знакома любителям локальных сетей. Она предоставляет доступ к внутренним файлам и документам только тем устройствам, которые были опознаны как «свои».
3. SAN. С точки зрения пользователя можно описать данную систему как локальный диск, к которому подключение осуществляется из сети при использовании протоколов удаленного доступа к файлам.
4. CAS. Это архитектура хранения, в которой значительную роль играет образ хранимых данных. Он хэшируется и используется, чтобы найти информацию в системе хранения или отдельных устройствах. По сути, данную архитектуру можно сравнить со специальной базой, в которой вычисленный хэш – это инструмент быстрого поиска в содержимом. Данная система с легкостью поддаётся децентрализации, что существенно увеличивает стойкость и надежность. Но к недостаткам следует отнести небольшую скорость взаимодействия, что не позволяет широкомасштабно её использовать. Сейчас данная архитектура используется в качестве хранилища для архивных данных, или тех, что должны быть долговременными.

Технологии, используемые для хранения данных

В рамках систем существует множество подходов к хранению данных, которые позволяют оптимизировать использование диска и подстраховаться на случай непредвиденных ситуаций:

1. Резервное копирование. Представляет собой упреждающее создание копий информации, которая может быть удалена и которая может понадобиться опять. Важную роль играет размер файла. При полном резервировании затрагивает всю систему и файлы. При инкрементальном копировании сохраняется только часть. Выбор поиска осуществляется по тем, которые изменялись со времени прохождения последнего резервирования. Обычно сохранённые данные имеет диск С или специально созданное для этих целей хранилище.
2. Репликация. Бывает синхронной и асинхронной. Под первой понимают размещение данных, которые находятся в разных системах хранения (хотя может быть и использование двух дисков в одной системе). При этом запись информации осуществляется одновременно. Асинхронной репликацией называется запись данных, которая осуществляется не в одно и то же время, а при удобном случае. Такой подход позволяет преодолевать разницу скоростей, но данные никогда не будут полностью идентичными. Хотя и будут к этому стремиться. В качестве попытки объединить была создана технология полусинхронной репликации. Её суть заключается в том, что запись начинает вестись одновременно, но используются каналы передачи на полную мощность. И если где-то процесс завершается, то в другом он продолжается до завершения. При этом данные разнятся по минимуму.
3. Дедупликация. Специальный метод, который при сжатии массива данных исключает дублирующие копии всех повторяющихся файлов. Особенно важный метод, когда размер файла копии и их количество очень высоки. Используется для оптимизации используемого места.

Но это ещё пока не полный ответ на задачу «опишите систему хранения файлов на диске». Для полноценного разбирательства необходимо рассмотреть ещё память.

Постоянная память

Под ней понимают хранение данных, которые не должны зависеть от энергоснабжения системы. Также ее называют энергонезависимой памятью. В этом секторе выделяется место на диске для хранения имен файлов. Это необходимо для поиска по сохраненной информации. Также здесь хранится вся «постоянная» информация, которая извлекается пользователем. В качестве примера данных можно привести рабочие файлы, игры, сохранённые документы, папки. Размещенная в ней информация может быть извлечена даже по истечении десятилетий с момента записи и прекращения подачи электроэнергии. Примером может послужить диск С, на котором располагаются файлы операционной системы. Ведь как бы было, если бы они стерлись? Можно ли было бы запустить компьютер? Без дополнительных манипуляций – нет!

Оперативная память

Есть оперативная, или энергозависимая память. Её особенность заключается в том, что необходимо постоянное обеспечения электричеством. Одновременно её размер обозначает возможность компьютера заниматься определённым количеством действий, и, по сути, от неё зависит его мощность. Именно она отвечает за диски, папки, файлы и документы, которые сейчас активны и работают. Следует отметить, что программное увеличение оперативной памяти без усовершенствования аппаратной части компьютера в большинстве случаев чревато нарушениями работоспособности всей системы (не только хранения данных).

Кэш-память

Также называется памятью быстрого доступа. В ней содержится информация, вызов которой наиболее вероятен. Особенность в том, что и постоянная, и кэш-память содержат одни и те же данные. Но ввиду того, что вторая более быстрая, сначала осуществляется поиск по ней. Если не было найдено совпадений, то компьютер будет искать уже в постоянной памяти. При обнаружении совпадений в кэш изменения будут внесены сначала сюда. А потом, по возможности, в постоянную память. Общим недостатком кэш является его относительно малый размер. Хранение файлов на дисках компьютера ограничено аппаратной составляющей для всех видов памяти. Поэтому при желании изменить размеры необходимо устанавливать что-то лучшее и одновременно совместимое с другими системами.

Заключение

Как видите, система хранения данных – это довольно сложный механизм. Он включает в себя различные протоколы (из которых был рассмотрен только один ввиду огромного массива информации), разные виды, организационные подходы и технологии, а также памяти. Вот теперь можно сказать, что ответ на просьбу «опишите систему хранения файлов на диске» дан.