نظام الملفات الافتراضي

تتضمن هذه المقالة قائمة بالمراجع العامة ، لكنها تفتقر إلى الاستشهادات المضمنة الكافية . يُرجى المساعدة في تحسين هذه المقالة من خلال تقديم استشهادات أكثر دقة. ( أكتوبر 2009 ) ( تعرف على كيفية ومتى يمكنك إزالة هذه الرسالة )

أنظمة التشغيل
الميزات المشتركة
إدارة العمليات المقاطعات إدارة الذاكرة نظام الملفات برامج تشغيل الجهاز الشبكات حماية الإدخال/الإخراج
ف ت هـ

نظام الملفات الافتراضي ( VFS ) أو مفتاح نظام الملفات الافتراضي هو طبقة مجردة أعلى نظام ملفات أكثر تحديدًا . الغرض من نظام الملفات الافتراضي هو السماح لتطبيقات العميل بالوصول إلى أنواع مختلفة من أنظمة الملفات المحددة بطريقة موحدة. يمكن استخدام نظام الملفات الافتراضي، على سبيل المثال، للوصول إلى أجهزة التخزين المحلية والشبكية بشفافية دون أن يلاحظ تطبيق العميل الفرق. يمكن استخدامه لسد الاختلافات في أنظمة الملفات Windows و Mac OS / macOS الكلاسيكي و Unix ، بحيث يمكن للتطبيقات الوصول إلى الملفات على أنظمة الملفات المحلية من تلك الأنواع دون الحاجة إلى معرفة نوع نظام الملفات الذي يقومون بالوصول إليه.

يحدد نظام الملفات الافتراضي واجهة (أو "عقد") بين النواة ونظام ملفات محدد. وبالتالي، من السهل إضافة دعم لأنواع أنظمة الملفات الجديدة إلى النواة ببساطة عن طريق الوفاء بالعقد. قد تتغير شروط العقد بشكل غير متوافق من إصدار إلى آخر، مما يتطلب إعادة تجميع دعم نظام الملفات المحدد، وربما تعديله قبل إعادة التجميع، للسماح له بالعمل مع إصدار جديد من نظام التشغيل؛ أو قد يقوم مزود نظام التشغيل بإجراء تغييرات متوافقة مع الإصدارات السابقة فقط على العقد، بحيث يعمل دعم نظام الملفات المحدد الذي تم إنشاؤه لإصدار معين من نظام التشغيل مع الإصدارات المستقبلية من نظام التشغيل.

تم تقديم إحدى آليات نظام الملفات الافتراضية الأولى على أنظمة شبيهة بيونكس بواسطة شركة صن مايكروسيستمز في SunOS 2.0 في عام 1985. ^[2] وقد سمح ذلك لاستدعاءات نظام يونكس بالوصول إلى أنظمة ملفات UFS المحلية وأنظمة ملفات NFS البعيدة بشفافية. لهذا السبب، غالبًا ما قام بائعو يونكس الذين رخصوا كود NFS من صن بنسخ تصميم VFS الخاص بشركة صن. يمكن أيضًا توصيل أنظمة ملفات أخرى به: كان هناك تنفيذ لنظام ملفات MS-DOS FAT تم تطويره في صن والذي تم توصيله بـ SunOS VFS، على الرغم من أنه لم يتم شحنه كمنتج حتى SunOS 4.1. كان تنفيذ SunOS هو أساس آلية VFS في System V Release 4 .

قام جون هايدمان بتطوير VFS مكدس تحت SunOS 4.0 لنظام الملفات التجريبي Ficus. قدم هذا التصميم إعادة استخدام التعليمات البرمجية بين أنواع أنظمة الملفات ذات الدلالات المختلفة ولكن المتشابهة ( على سبيل المثال ، يمكن لنظام الملفات المشفر إعادة استخدام جميع التعليمات البرمجية الخاصة بالتسمية وإدارة التخزين لنظام ملفات غير مشفر). ​​قام هايدمان بتكييف هذا العمل لاستخدامه في 4.4BSD كجزء من بحث أطروحته ؛ تدعم أحفاد هذا الكود تنفيذات نظام الملفات في مشتقات BSD الحديثة بما في ذلك macOS .

تتضمن أنظمة الملفات الافتراضية الأخرى في يونكس نظام الملفات Switch في System V Release 3 ، ونظام الملفات العام في Ultrix ، ونظام الملفات الافتراضي في Linux . في OS/2 و Microsoft Windows ، تسمى آلية نظام الملفات الافتراضي نظام الملفات القابل للتثبيت .

تسمح آلية نظام الملفات في مساحة المستخدم (FUSE) لكود أرض المستخدم بالاتصال بآلية نظام الملفات الافتراضي في Linux، وNetBSD ، وFreeBSD ، و OpenSolaris ، وmacOS.

في Microsoft Windows، يمكن أيضًا تنفيذ أنظمة الملفات الافتراضية من خلال ملحقات مساحة اسم Shell الخاصة بـ userland ؛ ومع ذلك، فهي لا تدعم واجهات برمجة تطبيقات الوصول إلى نظام الملفات من المستوى الأدنى في Windows، لذا لن تتمكن جميع التطبيقات من الوصول إلى أنظمة الملفات التي يتم تنفيذها كملحقات مساحة اسم. توفر KIO و GVfs / GIO آليات مماثلة في بيئات سطح المكتب KDE و GNOME (على التوالي)، مع قيود مماثلة، على الرغم من أنه يمكن جعلها تستخدم تقنيات FUSE وبالتالي تتكامل بسلاسة في النظام.

في بعض الأحيان يشير نظام الملفات الافتراضي إلى ملف أو مجموعة ملفات (ليس بالضرورة داخل نظام ملفات ملموس) تعمل كحاوية قابلة للإدارة والتي يجب أن توفر وظائف نظام ملفات ملموس من خلال استخدام البرامج. ومن أمثلة هذه الحاويات نظام تخزين CBFS أو نظام ملفات افتراضي أحادي الملف في محاكي مثل PCTask أو ما يسمى WinUAE ، وVirtualBox من Oracle ، و Virtual PC من Microsoft ، وVMware .

الميزة الأساسية لهذا النوع من أنظمة الملفات هي أنه مركزي وسهل الإزالة. قد يتضمن نظام الملفات الافتراضي أحادي الملف جميع الميزات الأساسية المتوقعة من أي نظام ملفات (افتراضي أو غير ذلك)، ولكن الوصول إلى البنية الداخلية لأنظمة الملفات هذه غالبًا ما يقتصر على البرامج المكتوبة خصيصًا للاستفادة من نظام الملفات الافتراضي أحادي الملف (بدلاً من التنفيذ من خلال برنامج تشغيل يسمح بالوصول الشامل). عيب رئيسي آخر هو أن الأداء منخفض نسبيًا عند مقارنته بأنظمة الملفات الافتراضية الأخرى. يرجع الأداء المنخفض في الغالب إلى تكلفة خلط الملفات الافتراضية عند كتابة البيانات أو حذفها من نظام الملفات الافتراضي.

تتضمن الأمثلة المباشرة لأنظمة الملفات الافتراضية أحادية الملف المحاكيات، مثل PCTask وWinUAE، والتي لا تغلف بيانات نظام الملفات فحسب، بل تحاكي أيضًا تخطيط القرص. وهذا يجعل من السهل التعامل مع تثبيت نظام التشغيل مثل أي جزء آخر من البرامج - نقله باستخدام وسائط قابلة للإزالة أو عبر الشبكة.

قام محاكي Amiga PCTask بمحاكاة جهاز كمبيوتر شخصي Intel PC 8088 بسرعة 4.77 ميجاهرتز (ولاحقًا جهاز كمبيوتر شخصي Intel 80486 SX بسرعة 25 ميجاهرتز). يمكن لمستخدمي PCTask إنشاء ملف بحجم كبير على نظام ملفات Amiga، ويمكن الوصول إلى هذا الملف افتراضيًا من المحاكي كما لو كان قرصًا صلبًا حقيقيًا للكمبيوتر الشخصي. يمكن تنسيق الملف بنظام الملفات FAT16 لتخزين ملفات MS-DOS أو Windows العادية. ^{[1] [2]}

يسمح برنامج WinUAE لنظام Windows بمعالجة الملفات الفردية الكبيرة على نظام Windows باعتبارها أنظمة ملفات Amiga. في WinUAE، يُطلق على هذا الملف اسم hardfile . [ ^3]

يمكن لدولة الإمارات العربية المتحدة أيضًا التعامل مع دليل على نظام الملفات المضيف ( Windows و Linux و macOS و AmigaOS ) باعتباره نظام ملفات Amiga. ^[4]

• 9P (بروتوكول)  - بروتوكول نظام ملفات موزع يتم تعيينه مباشرة إلى طبقة VFS من الخطة 9، مما يجعل الوصول إلى جميع أنظمة الملفات شفافًا عبر الشبكة
• نظام الملفات الاصطناعي  – واجهة هرمية للأشياء غير الملفية التي تظهر كما لو كانت ملفات عادية في شجرة نظام الملفات المستند إلى القرص

1. ^ المحاكاة على Amiga مقارنة بين PCX و PCTask، محاكيات الكمبيوتر الشخصي Amiga.
2. ^ انظر أيضًا هذه المقالة التي تشرح كيفية عمل PCTask.
3. ^ مساعدة حول WinUAE (انظر قسم Hardfile).
4. ^ مساعدة حول WinUAE (انظر قسم إضافة الدليل)

• نظام الملفات الافتراضي لنواة لينكس
• رودريجيز، ر.؛ م. كوهلر؛ ر. هايد (يونيو 1986). "نظام الملفات العام". وقائع المؤتمر الفني الصيفي لـ USENIX . أتلانتا، جورجيا: رابطة USENIX . ص 260-269.
• كارلز، م.؛ م . ك. م. م. م. م. م. م. (سبتمبر 1986). "نحو واجهة نظام ملفات متوافقة". وقائع اجتماع مجموعة مستخدمي يونكس الأوروبية . مانشستر، إنجلترا: EUUG . ص. 481-496.
• هايدمان، جون (1995). التصميم القابل للتكديس لأنظمة الملفات (تقرير فني). جامعة كاليفورنيا، لوس أنجلوس . CSD-950032.
• Linux VFS ، الفصل الرابع من Linux File Systems، تأليف Moshe Bar ( McGraw-Hill ، 2001). ISBN 0-07-212955-7 
• الفصل الثاني عشر من كتاب فهم نواة لينكس بقلم دانييل ب. بوفيه، ماركو سيساتي ( O'Reilly Media ، 2005). ISBN 0-596-00565-2 
• نموذج Linux VFS: بنية التسمية

• تشريح مفتاح نظام الملفات الافتراضي في لينكس