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Writerside/topics/BS/16_Dateisysteme.md

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 # Dateisysteme
+## Warum Dateisysteme
+- Neben Verwaltung des Hauptspeichers und Cache
+  - Verwaltung des Massenspeichers (bspw. SSD, Festplatte)
+- Organisation der Ablage von Dateien
+- Dateisysteme verwalten die Namen und Attribute (Metadaten) der Dateien
+  - Bilden einen Namensraum
+    - Hierarchie von Verzeichnissen und Dateien
+
+## Dateien
+- Datei dient der Abstraktion
+- Bietet Möglichkeit Informationen auf einer Platte zu speichern/lesen
+  - Nutzer müssen Details der Speicherung verborgen bleiben
+    - _Wo_ und _Wie_
+  - Wichtigstes Merkmal ist Art und Weise wie verwaltete Objekte benannt werden
+- Wenn Prozess Datei erzeugt, vergibt er ihr einen Namen
+- Bei einigen Systemen (bspw UNIX)
+  - Dateiendungen lediglich Konventionen, die vom Betriebssystem nicht erzwungen
+  - Datei _file.txt_ kann Textdatei sein, Name dient mehr dazu den User zu erinnern
+- Andererseits könnte ein C-Compiler darauf bestehen, dass Eingabedateien Endung ".c" haben
+  - Für BS ist das egal
+- Dateien können in verschiedenster Art und Weise strukturiert sein
+  - **Bytefolge**
+  - **Datensätze**
+  - **Baumstrukturen**
+- In den meisten Fällen werden Dateien als Bytefolgen angesehen
+  - Maximum an Flexibilität
+  - Interpretation der Inhalte erfolgt auf Anwendungsebene
+
+## Sequenzieller Dateizugriff
+- Prozess kann alle Bytes oder Datensätze einer Datei nacheinander lesen
+- Überspringen oder Zugriffe außerhalb der Reihenfolge nicht möglich
+  - Sequenzielle Dateien konnten zurückgespult werden
+    - können so oft wie nötig gelesen werden
+
+## Wahlfreier Dateizugriff
+- Mit Einführung der Platte als Speichermedium
+  - Möglichkeit die Bytes oder Datensätze in beliebiger Reihenfolge auslesen
+    - über Schlüssel statt Positionsangabe zugreifen
+    - Dateien, bei denen das geht = Dateien mit _wahlfreiem Zugriff_ (random access file)
+      - sind heute Voraussetzung für viele Anwendungen
+        - bspw. für Datenbanksysteme
+
+## Dateiattribute
+- Eigenschaften / Metadaten
+- Können von BS / Dateisystem verwaltet werden
+  - enthalten Größe, Erstellungsdatum, Zugriffsrechte ...
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+## Dateioperationen
+### Create
+- Datei wird ohne Datum erzeugt
+  - Entstehung der Datei ankündigen und eigene Attribute festlegen
+
+### Delete
+- Wird eine Datei nicht länger benötigt, muss sie gelöscht werden
+
+### Open
+- Bevor eine Datei benutzt werden kann, muss ein Prozess sie öffnen
+  - Open ermöglicht Laden in Arbeitsspeicher
+
+### Close
+- Freigeben des internen Tabellenspeichers
+
+### Read
+- Daten werden aus Datei gelesen
+  - Bytes von der aktuellen Position
+  - Aufrufer muss angeben wie viele Daten benötigt werden
+    - Puffer für Daten zur Verfügung stellen
+
+### Write
+- Wenn aktuelle Position an Ende der Datei
+  - Dateigröße erhöht sich
+- Befindet sich Position in der Mitte der Datei
+  - vorhandene Daten werden überschrieben
+
+### Append
+- Eingeschränkte Form von [Write](#write)
+
+### Seek
+- Bei Dateien mit wahlfreiem Zugriff
+  - Von wo Daten holen?
+- Seek positioniert Dateizeiger an einer bestimmten Stelle in der Datei
+- Danach lesen/schreiben an Position
+
+### Rename
+- Name der Datei ändern
+- nicht zwingend notwendig
+  - normalerweise in eine neue Datei mit anderem Namen umkopieren
+  - alte löschen
+
+### Get attributes
+
+### Set attributes
+
+## Verzeichnisse
+- Verzeichnissystem mit nur einer Ebene ist angemessen für sehr einfache Anwendungen
+- ![image_338.png](image_338.png)
+- **absolute Pfadnamen**
+  - Gesamter Pfad von Wurzel bis Datei
+- **relative Pfadnamen**
+  - In Verbindung mit dem Konzept des Arbeitsverzeichnisses
+    - ./
+      - aktuelles Verzeichnis
+    - ../
+      - übergeordnetes Verzeichnis
+- ![image_339.png](image_339.png)
+
+## Verzeichnisoperationen
+### Create (Verzeichnis)
+
+### Delete (Verzeichnis)
+- Es kann immer nur ein leeres Verzeichnis gelöscht werden
+  - (., .. dürfen enthalten sein)
+
+### Opendir
+- Um beispielsweise alle Dateien in einem Verzeichnis aufzulisten
+
+### Closedir
+
+### Readdir
+- Aufruf gibt nächsten Eintrag eines geöffneten Verzeichnisses zurück
+
+### Rename (Verzeichnis)
+
+### Link
+- Durch Technik des Verlinkens können Dateien in mehr als einem Verzeichnis vorkommen
+- Spezifiziert eine vorhandene Datei und erzeugt Verbindung von dieser Datei zu dem Namen
+
+### Unlink
+- Verzeichniseintrag wird entfernt
+  - Falls nur in einem Verzeichnis → [löschen](#delete)
+
+## Implementierung
+- BIOS liest MBR ein, führt aus
+  - MBR-Programm 
+    - lokalisiert aktive Partition
+    - liest ersten Block (Boot-Block)
+    - führt aus
+      - lädt BS, das in Partition gespeichert ist
+- Dateisystem enthält häufig noch Superblock
+  - enthält alle _Schlüsselparameter_ des Dateisystems
+    - **Magische Zahl**
+      - identifiziert Typ des DS
+    - **Anzahl der Blöcke**
+    - **Weitere administrative Schlüsselinformationen**
+  - wird bei Start in den Speicher geladen
+- Danach
+  - **Freie Blöcke**
+    - Bitmap oder Liste von Zeigern
+  - **I-Nodes**
+    - Feld von Datenstrukturen
+      - Jede beinhaltet Informationen über je eine Datei
+  - **Wurzelverzeichnis**
+    - Spitze des Dateibaums
+- ![image_340.png](image_340.png)
+
+### Methoden zur Belegungsverkettung
+#### Zusammenhängende Belegung