معنای فایل در سیستم عامل

ساختار فایل

ساختار فایل باید بر اساس یک قالب خاصی باشد که سیستم عامل بتواند درک کند.

• فایل ساختار تعریف شده خاصی بر حسب نوع دارد.
• فایل متنی یک توالی از کاراکترهای سازمان یافته در خطوط مختلف است.
• فایل منبع یک توالی از روال‌ها و تابع‌ها است.
• فایل Object یک توالی از بایت‌هایی است که در بلوک‌هایی سازمان یافته است که از سوی ماشین قابل درک هستند.
• وقتی سیستم عامل ساختارهای فایل مختلف را تعریف می‌کند، شامل کدی که از این ساختارها پشتیبانی می‌کند نیز می‌شود. یونیکس و MS-DOS از کمترین تعداد ساختارهای فایل پشتیبانی می‌کنند.

نوع فایل

منظور از نوع فایل، توانایی سیستم عامل برای تمییز بین انواع مختلفی از فایل‌ها مانند فایل‌های متنی، فایل‌های باینری و غیره است. سیستم‌های عامل مختلف از انواع بسیار متفاوتی از فایل‌ها پشتیبانی می‌کنند. سیستم عاملی مانند MS-DOS و یونیکس دارای انواع فایل زیر هستند:

فایل‌های معمولی

این‌ها فایل‌هایی هستند که شامل اطلاعات کاربر هستند. این فایل‌ها ممکن است شامل پایگاه‌های داده یا برنامه‌های اجرایی باشند. کاربر می‌تواند عملیات مختلفی را روی فایل‌ها انجام دهد که شامل افزودن، اصلاح، حذف یا حتی پاک کردن کل فایل می‌شود.

فایل‌های دایرکتوری

این فایل‌ها شامل فهرستی از نام‌های فایل یا دیگر اطلاعات مرتبط با این فایل‌ها هستند.

فایل‌های خاص

این فایل‌ها به نام فایل‌های دستگاه نیز شناخته می‌شوند و نماینده دستگاه فیزیکی خاصی مانند دیسک، ترمینال، پرینتر، شبکه، درایو نوار مغناطیسی و غیره هستند.

این فایل‌ها بر دو نوع هستند:

• فایل‌های خاص کاراکتری: در این نوع فایل، داده‌ها به صورت کاراکتر به کاراکتر مدیریت می‌شوند که نمونه‌های آن شامل ترمینال‌ها یا پرینترها هستند.
• فایل‌های خاص بلوکی: داده‌ها در این فایل‌ها به صورت بلوکی مدیریت می‌شوند که نمونه‌هایی از آن شامل دیسک و نوار است.

مکانیسم‌های دسترسی فایل

منظور از مکانیسم دسترسی فایل روشی است که رکوردهای یک فایل را می‌توان مورد دسترسی قرار داد. چندین روش برای دسترسی به فایل‌ها وجود دارد:

• دسترسی ترتیبی
• دسترسی مستقیم / تصادفی
• دسترسی ترتیبی اندیس شده

دسترسی ترتیبی

منظور از دسترسی ترتیبی روشی است که در آن رکوردها با نوعی ترتیب و توالی معین مورد دسترسی قرار می‌گیرند، یعنی اطلاعات در فایل با ترتیب مشخصی پردازش و یکی پس از دیگری ثبت می‌شود. این روش دسترسی بسیار ابتدایی است. مثال: کامپایلرها معمولاً به این ترتیب به فایل‌ها دسترسی می‌یابند.

دسترسی مستقیم / تصادفی

روش دسترسی تصادفی به فایل‌ها باعث می‌شود که به طور مستقیم به رکوردها دسترسی داشته باشیم. در این روش هر رکورد آدرس خاص خود را روی فایل دارد و به کمک آن می‌توان به طور مستقیم اقدام به خواندن و نوشتن فایل کرد. همچنین این رکوردها لازم نیست داخل فایل هیچ ترتیب خاصی داشته باشند و همچنین لزومی ندارد که در رسانه ذخیره‌سازی در مجاورت هم قرار داشته باشند.

دسترسی ترتیبی اندیس شده

این مکانیسم بر مبنای دسترسی ترتیبی ساخته شده است. برای هر فایل یک اندیس ایجاد می‌شود که شامل اشاره‌گرهایی به بلوک‌های مختلف است. اندیس به طور ترتیبی جستجو می‌شود و اشاره‌گر آن برای دسترسی مستقیم به فایل مورد استفاده قرار می‌گیرد.

تخصیص فضا

به فایل‌ها توسط سیستم عامل فضایی معین اختصاص می‌یابد. سیستم‌های عامل از این سه روش اصلی برای تخصیص فضا به فایل‌ها استفاده می‌کنند.

• تخصیص پیوسته
• تخصیص پیوندی
• تخصیص اندیس شده

تخصیص پیوسته

هر فایل فضای آدرس پیوسته‌ای را روی دیسک اشغال می‌کند و این آدرس‌ها با ترتیبی خطی انتساب می‌یابند. پیاده‌سازی این روش آسان است؛ اما «تکه‌تکه شدن» (Fragmentation) بیرونی مشکل اصلی در این نوع از تکنیک‌های تخصیص است.

تخصیص پیوندی

هر فایل فهرستی از لینک‌ها به بلوک‌های دیسک را در خود دارد. دایرکتوری شامل لینک/اشاره‌گرهایی به بلوک نخست هر فایل است. در این روش فرگمنتیشن بیرونی وجود ندارد. می‌توان به طرز مؤثری در دسترسی ترتیبی به فایل‌ها مورد استفاده قرار داد. تنها اشکال این روش آن است که در موارد دسترسی مستقیم به فایل کارایی لازم را ندارد.

تخصیص اندیس شده

در این روش راه‌حل‌هایی برای مسائل تخصیص پیوسته و پیوندی ارائه می‌شود. هر بلوک اندیس در حالی ایجاد می‌شود که همه اشاره‌گرها به فایل‌ها را در خود دارد. هر فایل بلوک اندیس‌های خود را دارد که آدرس‌های فضای دیسک اشغال شده از سوی فایل را ذخیره می‌کند و دایرکتوری شامل آدرس‌های بلوک‌ها برای اندیس فایل‌ها است.