Связывание файлов. Структура файловой системы с возможностью связывания файла с новым именем

Иерархическая организация, положенная в основу древовидной структуры файловой современных ОС, не предусматривает выражения отношений, в которых потомки связываются более чем с одним предком. Такая негибкость частично устраняется возможностью реализации связывания файлов или организации линков (link).

Ядро позволяет пользователю связывать каталоги, упрощая написание программ, требующих пересечения дерева файловой системы. Часто имеет смысл хранить под разными именами одну и ту же команду (выполняемый файл). Например, выполняемый файл традиционного текстового редактора ОС Unix vi обычно может вызываться под именами ex, edit, vi, view и vedit файловой системы. Соединение между директорией и разделяемым файлом называется «связью» (link). Дерево файловой системы превращается в циклический граф.

Простейший способ реализовать связывание файла – просто дублировать информацию о нем в обеих директориях. Но, может возникнуть проблема совместимости в случае, если владельцы этих директорий попытаются независимо друг от друга изменить содержимое файла. Она может быть решена двумя способами. Первый – так называемая жесткая связь (hard link). Если блоки данных файла перечислены не в директории, а в небольшой структуре данных (например, в индексном узле), связанной собственно с файлом, то второй пользователь может связаться непосредственно с этой, уже существующей структурой.

Альтернативное решение – создание нового файла, который содержит путь к связываемому файлу. Такой подход называется символической линковкой (soft или symbolic link). При этом в соответствующем каталоге создается элемент, в котором имени связи сопоставляется некоторое имя файла. Для символической связи может создаваться отдельный индексный узел и даже заводиться отдельный блок данных для хранения потенциально длинного имени файла.

Каждый методов имеет свои минусы. В случае жесткой связи возникает необходимость поддержки счетчика ссылок на файл для корректной реализации операции удаления файла. Например, в Unix. Удаление файла одним из польз-ей уменьшает количество ссылок на файл на 1. Реальное удаление происходит, когда число ссылок становится равным 0.

В случае символической линковки такая проблема не возникает, так как только реальный владелец имеет ссылку на индексный узел файла

Проблема организации символической связи – потенциальное снижение скорости доступа к файлу. Файл линка хранит путь к файлу, содержащий список вложенных директорий, для прохождения по которому необходимо осуществить несколько обращений к диску.

Символический линк имеет то преимущество, что он может использоваться для организации удобного доступа к файлам удаленных компьютеров, если, например, добавить к пути сетевой адрес удаленной машины.

Циклический граф – структура более гибкая, нежели простое дерево, но работа с ней требует большой аккуратности. Т.к. к файлу существует несколько путей, программа поиска файла может найти его на диске несколько раз. Простейшее практическое решение данной проблемы – ограничить число директорий при поиске. Полное устранение циклов при поиске – довольно трудоемкая процедура, выполняемая специальными утилитами и связанная с многократной трассировкой директорий файловой системы.