Смысл файловых операций в FAT

Форматирование тома – таблица индексных указателей обнуляется, за исключением первых трех (FAT[0] и FAT[1] зарезервированы, а FAT[2] содержит запись, соответствующую файлу метки тома, либо, при отсутствии ее – метку EOC) и записей поврежденных кластеров; записи корневого каталога обнуляются (за исключением файла метки тома, если она есть), в остальном область данных не затрагивается. Удаление файла – первый символ файловой записи и всех ассоциированных LFN-записей заменяется кодом 0xE5; занимаемые файлом кластеры помечаются в таблице FAT как свободные, а в области данных не затрагиваются. Создание файла или каталога командой «Создать» контекстного меню – создается файловая запись для нового «пустого» файла с именем по умолчанию (например, «Новая папка») и размером, определяемым типом файла; сам файл, если имеет ненулевой размер (что верно для практически всех «пустых» файлов, кроме каталогов и текстовых документов) записывается в области данных в выделенные ему кластеры; в таблице FAT создается соответствующая кластерная цепочка. После присвоения файлу действительного имени (не по умолчанию) первоначально созданная файловая запись помечается как удаленная и создается новая. Переименование файла – создается новая запись с обновленным именем; старая запись помечается как удаленная. Сохранение файла из приложения (не из командной строки) – создается запись, содержащая все поля, кроме размера и начального кластера файла; после завершения сохранения файла создается новая запись, содержащая все поля, а прежняя удаляется. Копирование файла – в новом местоположении создается идентичная файловая запись (возможно, за исключением некоторых временных штампов, см. выше), файлу выделяется первый свободный кластер и содержимое файла копируется в новое место, при чем происходит копирование текущего кластера, поиск следующего свободного и заполнение таблицы FAT. Перемещение файла (между разными томами) – копирование с последующим удалением файла из исходного местоположения. Перемещение файла (в пределах тома) – кластерная цепочка не затрагивается, файловая запись копируется без изменения в новый каталог, после чего удаляется из прежнего. Поиск свободного кластера по таблице индексных указателей для выделения новому файлу начинается в общем случае не с начала области данных (т.е. с кластера 2), а с последнего выделенного какому-либо файлу кластера, номер которого сохраняется в структуре FSInfo. Другими словами, если файлу 1 был отведен кластер 30, а файлу 2 – кластер 31, после чего файл 1 был удален, то при создании нового файла 3 он, скорее всего, будет физически размещен начиная с кластера 32.

Отказоустойчивость системы

Поскольку система FAT хранит данные о файлах и данные о свободном месте на диске в одной таблице, то операция записи файла, традиционно состоящая из двух этапов (добавление занимаемого блока в перечень занятых и исключение этого же блока из списка свободных) происходит в FAT в одно действие. Благодаря этому система FAT обладает врождённой устойчивостью к сбоям, то есть сбой (например, питания) в момент выполнения операции чтения или записи в большинстве случаев не приведёт к разрушению файловой системы. Однако следует помнить, что в данном случае речь идёт именно о целостности файловой системы, а не самих файлов.

Характеристики

Таблица FAT сопровождается другой таблицей, которая называется Directory, которая содержит информацию о файлах: имя, расширение, размер, дата и время создания, атрибуты (скрытый, архивный) и точно не видим номер 1 кластера принадлежащего файлу.

Ограничения FAT

1. Теоретически максимальный размер диска для FAT-32 8 терабайт, однако не рекомендуется использовать диски размером больше 140 Гбайт.
2. Даже FAT-32 не позволяет создавать разделы превышающие 32 ГБ.
3. FAT-32 ограничивает максимальный размер файла, 4 ГБ.
4. В каталоге FAT-32 не может быть больше 2¹⁶ файлов.
5. Полное отсутствие средств разграничения доступа и выделения различным пользователям дискового пространства, что особенно актуально для сервера.
6. FAT и Derectory очень компактные, с одной стороны это хорошо, но с другой стороны, они подвержены повреждениям и уязвимы к вирусным атакам, т.к. компактны и располагаются в начале диска на одном и том же месте.

Лекция № 7

Файловые системы NTFS

Файловая система NTFS (файловая система новой технологии), как и многие другие файловые системы, делит дисковое пространство тома на кластеры размером от 512 байт до 64 Кб. На практике размер кластера обычно не превышает 4Кб. Все дисковое пространство в NTFS делится на две неравные части (рис.4). Первые 12% диска отводятся под зону MFT – главной таблицы файлов. Эта таблица представляет собой специальный файл, содержащий информацию о размещении всех остальных файлов. Остальные 88% тома представляют собой обычное пространство для записи файлов.

Рис. 3 Структура тома NTFS.

Таблица файлов поделена на записи фиксированного размера в 1 Кб. Каждая запись соответствует конкретному файлу. Первые 16 файлов тома являются служебными и недоступны через интерфейс операционной системы. Эти файлы называются метафайлами, причем самый первый метафайл – это сам файл MFT. Часть диска, содержащая метафайлы, является единственной частью диска имеющей строго фиксированное положение. Копии этих файлов (для надежности, поскольку они очень важны) хранится в середине тома. Оставшаяся часть MFT может располагаться в произвольном месте диска. Определить её положение можно с помощью самого файла MFT. Метафайлы находятся в корневом каталоге тома NTFS. Их имена начинаются с символа «$».

В таблице MFT хранится вся информация о файлах: имя файла, его размер, расположение на диске и т.п. Если для размещения информации не хватает одной записи MFT, то используется несколько таких записей, причем необязательно последовательных. Если файл маленький, то информация, содержащаяся в нем, хранится прямо в соответствующей записи MFT в оставшемся от служебных данных месте. Таким образом, файлы, занимающие не более сотни байтов, обычно не записываются в основную файловую область – вся информация таких файлов хранится прямо в таблице MFT.

Возможности NTFS по отношению к FAT:

1. Средства разграничения доступа как к файлам так и разделам диска.

2. Шифрование файла.

3. RAID – дисковый массив, зеркалирование диска.

4. Volume Set – возможность объединять в один логический том несколько разделов на логических и физических дисках.

5. Hard link. Файл может иметь несколько жёстких ссылок, то есть одновременно фигурировать на диске под различными именами и/или различных каталогах. Количество жёстких ссылок файла (то есть количество его имён) хранится в метаинформации на уровне файловой системы.

6. Переходы. Внутри каталога можно смонтировать физический диск.

7. Квотирование дискового пространства.

8. Ведение журнала изменений.

Как и FAT NTFS работает с кластерами, размер которых от 512 байт до 64 Кбайт.

Структура диска:

Общие выводы:

Плюсы FAT:

1. Требуется не много оперативной памяти;

2. Более быстрая работа и малыми и средними каталогами;

3. Более эффективная работа на медленных дисках.

Минусы FAT:

1. Уменьшение быстродействия на больших дисках с увеличением фрагментации;

2. Проблемы с допуском к большим файлам;

3. Медленная работа с каталогами, содержащие большое количество файлов.

Плюсы NTFS:

1. Возможность доступа к фрагментам файла;

2. Быстрый доступ к коротким файлам.

Минусы NTFS:

1. ОЗУ не меньше 64 Мбайт;

2. Медленные диски снижают быстродействие NTFS;

3. Значительное снижение быстродействия если диска заполнен на 80%.

Оптические накопители.

В основе лежит лазер. (свойства: монохроматичность, когерентность и т.д.)

CD-R, CD-RW

В конце прошлого века накопители CD-R, достигшие к тому времени скоростей по записи/чтению 8Х/24Х, были вытеснены более универсальными накопителями CD-RW, позволяющими записывать не только диски с однократной записью, но и перезаписываемые.

В отличие от органических красителей, используемых для формирования активного слоя в дисках CD-R, в CD-RW активным слоем является специальный поликристаллический сплав (серебро-индий-сурьма-теллур), который переходит в жидкое состояние при сильном (500-700°С) нагреве лазером. При последующем быстром остывании жидких участков они остаются в аморфном состоянии, поэтому их отражающая способность отличается от поликристаллических участков. Возврат аморфных участков в кристаллическое состояние осуществляется путем более слабого нагрева ниже точки плавления, но выше точки кристаллизации (примерно 200 °С). Выше и ниже активного слоя располагаются два слоя диэлектрика (обычно двуокиси кремния), отводящих от активного слоя излишнее тепло в процессе записи; сверху все это прикрыто отражающим слоем, а весь "сэндвич" нанесен на поликарбонатную основу, в которой выпрессованы спиральные углубления, необходимые для точного позиционирования головки и несущие адресную и временную информацию.

В накопителе CD-RW используются три режима работы лазера, отличающиеся мощностью луча: режим записи (максимальная мощность, обеспечивающая переход активного слоя в неотражающее аморфное состояние), режим стирания (возвращает активный слой в отражающее кристаллическое состояние) и режим чтения (самая низкая мощность, не влияющая на состояние активного слоя).

В накопителе CD-RW используются три режима работы лазера, отличающиеся мощностью луча: режим записи (максимальная мощность, обеспечивающая переход активного слоя в неотражающее аморфное состояние), режим стирания (возвращает активный слой в отражающее кристаллическое состояние) и режим чтения (самая низкая мощность, не влияющая на состояние активного слоя).

Рис. Разрез носителя CD-RW или DVD+RW.

DVD-ROM

Недостаточная емкость (650 или 700 Мбайт) CD-ROM и невозможность дальнейшего повышения производительности заставили задуматься о новом формате оптических дисков. В отличие от CD-ROM, которые бывают только односторонними и однослойными, DVD могут быть также двухслойными и двусторонними. Таким образом, существует 4 варианта DVD-дисков: DVD-5 (односторонний однослойный, емкость 4,7 Гбайт), DVD-9 (односторонний двухслойный, 8,5 Гбайт), DVD-10 (двусторонний однослойный, 9,4 Гбайт) и DVD-18 (двусторонний двухслойный, 17 Гбайт). Уменьшение длины волны позволило сократить минимальный размер "ямок" (углублений на покрытой отражающим слоем поверхности поликарбонатной основы диска, несущих информацию) с 0,83 до 0,4 мкм, а шаг дорожек - с 1,6 до 0,74 мкм, что дало общий выигрыш в емкости в 4,5 раза. Остальное было получено за счет применения более эффективных кодов коррекции ошибок, которые позволили значительно уменьшить процент, отводимый на эти коды в каждом пакете данных.

Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...

Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...

Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)...

Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: