Dosya Yönetimi (File System)

Yazan: Sadi Evren SEKER

Bilgisayarýn diskinde bulunan manyetik ortam ve bu manyetik ortam üzerinde kodlanmýþ bulunan bitlerin bir bütün olarak iþlenmesini, iþletim sistemi tarafýndan saðlanan bu bütünlüðü (çoðu sistemde dosya denilmektedir) kontrol etmeyi amaçlayan sistemdir.

Dosya sistemlerinin gerçekleþtirilme stratejileri:

Bilgi diskte bitler halinde durur, peki bu bitler iþletim sistemi için ne ifade eder?

Ýlk uygulamalar

VM/CMS – eski IBM uygulamalarý. Sürekli ayýrým yapýlan uygulama stratejileridir. Dosyayý ardýþýk disk bloklarý üzerine yaymaya dayalýdýr.

Avantajlarý:

Dosyayý tutan blok hýzlý ve basit hesaplanabilir. Sadece dosyanýn baþlangýç ofsetinin hesaplanmasý yeterlidir.
Ardýþýk eriþim için neredeyse hiç disk aramasý yapýlmasý gerekmez (dosyanýn baþlangýcýnýn bulunmasý yeterlidir)
Tek bir disk eriþimi yeterlidir.

Dezavantajlarý:

Dosyanýn yerleþtirileceði en iyi yeri bulmak problemdir.
Dosyanýn boyutu deðiþince (büyüyünce) problem olur. Dosyanýn tamamýnýn taþýnmasý gerekebilir.
External Fragmentation
Disk üzerinde düzenleme gerekebilir ve oldukça maliyetlidir.

Ýkinci yaklaþým: Baðlantýlarýn tutulmasý. Bütün dosyalar sabit geniþlikli bloklar halinde tutulur. Ardýþýk bloklar baðlý liste (linked list) benzeri bir yapý içerisinde belirlenir.

Avantajlarý:

Deðiþken boyutlu dosya adresleme problemi ortadan kalkmýþtýr.
External fragmentation çözülmüþtür.
Dosyalar üzerinde düzenlemeye ve yer deðiþtirmeye gerek kalmaz.

Dezavantajlarý:

Doðrudan dosya eriþimi için muhtemelen en kötü uygulamadýr. Dosyanýn tamamýnýn okunmasý için muhtemelen disk üzerinde göstericiler (pointer) izlenerek çok farklý bloklara eriþilmelidir.
Ardýþýk dosyalara eriþmek, tek bir dosyaya eriþmekten bile kötü sonuçlar verebilir çünkü disk üzerinde uzun arama iþlemleri gerektirir.
Þayet bir pointerda problem yaþanýrsa reliability (Sistemin teminatý) problem olur.

FAT ayýrýmý. Her blokta bir sonrakine pointer tutmak yerine sonraki bloklarýn listesini tutan bir tablo tutma esasýna dayanýr. Hala ardýþýk olarak sonraki pointerlarýn takip edilmesi gerekir ancak en azýndan diske her pointer için eriþim yapýlmasý gerekmez. FAT tablosu cache içinde tutularak hýz artýþý saðlanabilir. MS-DOS ve OS/2 bu sistemi kullanýr.

Tabloda dosyanýn sonunu gösteren pointer için EOF deðeri tutulur. Bloklar boþ da olsa tabloda 0 pointerlarý ile iþaretlenir. Yeni bir dosya için blok ayrýmý oldukça basittir, tablodaki ilk 0 pointerý aranýr.

Index Þemasý tutulur. Her dosya index þemasýnda kayýt edilir ve her index disk üzerinde gerçek verinin durduðu bir bloðu gösterir. Böylelikle hýzlý dosya eriþimi saðlanmýþ olur ve ardýþýk eriþim için kötü bir yaklaþým deðildir.

Soru: Ýndex tablosuna yer nasýl ayrýlmalýdýr? Dosya sistemindeki her þey gibi bu tablo içinde diskte yer ayrýlmalýdýr. Bu problem paging problemi ile benzerdir. (page table örneðini hatýrlayýnýz)

FAT12

FAT uygulamasýnýn ilk denemesidir. Dosya sistemi ve disket sürücüsü olarak bazý limitleri vardýr. Adres bilgileri 12 bit uzunluðundadýr ve bu 4096 sayý adreslenebileceðini gösterir. Disk boyutu 16-bit uzunluðundaki sektörelre göre ayarlanmýþtýr ve 32MB bilgi tutulabilir. Zamanýn disket üreticileri tarafýndan da kullanýlan bu sistem örneðin 5.25 disket sürücülerde 40 track ve 8 sektör üzerinde çalýþtýrýlmýþ ve 160kb bilgiden daha az bilgi adreslemiþtir.

Bu sistemde 0. sektör üzerinde oluþan bad sector, disketi tamamen kullanýlmaz hale getirebilmektedir.

Directories (Dizinler)

1983 yýlýnda IBM tarafýndan çýkarýlan 10MB kapasiteli ve MS-DOS 2.0 tarafýndan kullanýlabilen disk üzerinde çok yüksek miktarda veri tutulabildiði için hiyerarþik olarak dizinlerin kullanýlmasý gereði doðmuþtur. Dizinlerin amacý dosyalarý daha iyi organize etmektir ve FAT tablosu üzerinde 0 boyutunda yer kaplarlar.

FAT yapýsý 4Kb cluster üzerine kuruludur. Þayet 20MB kapasiteli bir disk yapýlacak olsaydý cluster kapasitesi 8kb olurdur.

Yukarýdaki grafikte A. Silindir veya iz, B. Sektör, C blok, D ise cluster’dýr.

Temel FAT16

1984 yýlýnda 20MB kapasiteli bir diskin kullanýlmasýnda ortaya çýkan dosya sistemidir. Cluster adresleri 16 bit uzunluðuna çýkarýlarak 65,517 adrese kadar tutulmasýna imkan verilmiþtir. Ancak diskin ulaþabileceði maksimum 32MB kapasite deðiþmemiþtir. MS-DOS 3.0 tarafýndan kullanýlan dosya sistemidir. Ayný zamanda disket olarak 1.2MB kapasiteli 5.25 disketlerde kullanýlabilmekteydi bu disketlerde her iz için 15 sektör bulunmaktaydý.

Extended partition (Uzatýlmýþ bölüm ) ve logical drives (Mantýksal Sürücü)

FAT sisteminin yapýsal deðiþiminin yanýnda azami FAT kapasitesini arttýrmaya yönelik geliþmeler sonucunda birden fazla FAT bölümü kullanma alternatifi ortaya çýkmýþtýr. Ýlk çýkýþlarý itibariyle disk bölümleri, iþletim sistemleri arasýnda dosya paylaþýmýný amaçlamaktaydý. Xenix ve Dos arasýnda olduðu gibi.

1986 yýlýnda extended (uzatýlmýþ) bölüm DOS 3.2 üzerinde duyuruldu. Aslýnda yapýlan tek þey birden fazla mantýksal sürücü için bir yapýnýn geliþtirilmiþ olmasýydý. Ýlk baþlarda 1 mantýksal sürücü mümkünken 1987 yýlýnda DOS 3.3 ile 24 sürücüye kadar imkan saðlanmaktaydý. (24 olmasýnýn sebebi Ýngilizcedeki harflerin bu kadar diske yetmesi (A ve B harfleri disket için daha önceden ayrýlmýþtý))

Mantýksal sürücüler MBR üzerinden ulaþýlan EBR bilgileri üzerinde tanýmlý tablolardan ibarettir. Boot recordlar iç içe girmiþ þeklinde düþünülmemelidir çünkü aslýnda tek bir EBR izni bulunmaktadýr. Mantýksal bölümlerden sistem açýlýþý(boot) mümkün deðildir. Mantýksal bölümler ancak ana bir FAT yapýsýndan sonra oluþturulabilir.

Yukarýdaki grafikte mantýksal disklerin yerleþtirilmesi gösterilmiþtir. Yukarýda verilen kapasiteler aþaðýda anlatýlan FAT16 standardýnýn son hali için geçerlidir.

FAT16 Son hali

Kasým 1987 yýlýnda Compaq firmasý tarafýndan duyurulan DOS 3.31 üzerinde FAT16 sürümünde son halini almýþtýr. Sektör sayýlarý 32bit’e çýkarýlmýþtýr. Disk bölümlerinin limiti 8-bit olarak tasarlanmýþtýr. Dolayýsýyla 64 disk bölümüne kadar desteklenmektedir.

512 blok kapasitesine sahip standart bir disk için 32KB cluster kullanýlmasý durumunda 2GbiByte veri iþlenebilmektedir.

Windows NT ile cluster boyutu 64KB çýkarýldýktan sonra kapasite çok daha yukarýlara çýkarýlmýþtýr ancak bu standart diðer FAT standartlarý ile uyumsuz olmuþtur.

Ana dizin kayýtlarý formatlama sýrasýnda oluþturulur ve 16-bit uzunluðunda verilerdir (Signed bit) dolayýsýyla aslýnda veri 32767 kayýttan oluþmaktadýr.

FAT 12/16 Cluster Boyutlarý
Bölüm Boyutu ( MB)	FAT Tipi	Cluster baþýna Sektör	Cluster Boyutu
0-15	12 bit	8	512bytes
16-127	16 bit	4	2K
128-255	16 bit	8	4K
256-511	16 bit	16	8K
512-1023	16 bit	32	16K
1024-2047	16 bit	64	32K
2048-4096	16 bit	128	64K*