Файловая система FAT

В файловой системе FAT дисковое пространство любого логического диска делится на две области:

• системную область и

• область данных.

Системная область создается и инициализируется при форматировании, а впоследствии обновляется при манипулировании файловой структурой. Системная область состоит из следующих компонентов:

• загрузочного сектора, содержащего загрузочную запись (boot record);

• зарезервированных секторов (их может и не быть);

• таблицы размещения файлов (FAT, File Allocation Table);

• корневого каталога (Root directory, ROOT).

Эти компоненты расположены на диске друг за другом.

Область данных содержит файлы каталоги, подчиненные корневому. В отличие от системной области, область данных доступна через пользовательский интерфейс DOS.

Загрузочный сектор

Формирование загрузочной записи происходит при форматировании (например, FORMAT). Формат загрузочного сектора зависит от ОС и даже от версии. Загрузочный сектор является самым первым на логическом диске. Он содержит загрузочную запись (boot record).

Загрузочная запись состоит из двух частей:

• блока параметров диска (disk parameter block)

• программы начальной загрузки ОС (system bootstrap).

Первые два байта загрузочной записи - команда безусловного перехода на системный загрузчик - JMP 3Eh. В третьем байте - NOP (90h). Далее - 8 байтовый системный идентификатор (информация о фирме-разработчике и версии ОС). Обратим внимание - ОС не используется. Затем следует блок параметров диска, а после него - загрузчик ОС.

Блок параметров диска содержит следующую информацию

• размер сектора,

• число секторов в кластере,

• число зарезервированных секторов,

• количество копий FAT,

• максимальное количество элементов ROOT,

• количество секторов в таблице FAT,

• число секторов на дорожке,

• метку тома,

• имя файловой системы

• и другие параметры

Загрузочные записи различных операционных систем отличаются обычно структурой блока параметров. В некоторых есть и дополнительные поля.

Между загрузочным сектором и FAT могут находиться зарезервированные секторы, которые являются служебными для файловой системы или не используются.

Таблица размещения файлов

Область данных разбивают на так называемые кластеры. Кластер - это один или несколько смежных секторов области данных. С другой стороны, кластер - это минимальная адресуемая единица дисковой памяти, выделяемая файлу. Т.е. файл или каталог занимает целое число кластеров. Для создания и записи на диск нового файла операционная система отводит для него несколько

свободных кластеров диска. Эти кластеры не обязательно должны следовать друг за другом. Для каждого файла хранится список всех номеров кластеров, которые предоставлены данному файлу. На дискетах кластер занимает один или два сектора, а на жестких дисках - в зависимости от объема раздела:

для разделов емкостью 16-127 Мбайт - 4 сектора в кластере (размер кластера - 2 Кбайта);

для разделов емкостью 128-255 Мбайт - 8 секторов в кластере (4 Кб);

для разделов емкостью 256-511 Мбайт - 16 секторов в кластере (8 Кб);

для разделов емкостью 512-1023 Мбайт - 32 сектора в кластере (16 Кб);

для разделов емкостью 1024-2047 Мбайт - 64 сектора в кластере (32 Кб).

Разбиение области данных на кластеры вместо использования секторов позволяет:

• уменьшить размер таблицы FAT;

• уменьшить фрагментацию файлов;

• сокращается длина цепочек файла ⇒ ускоряется доступ к файлу.

Однако слишком большой размер кластера ведет к неэффективному использованию области данных, особенно в случае большого количества маленьких файлов (ведь на каждый файл теряется в среднем полкластера).

В современных файловых системах (FAT32, HPFS, NTFS) эта проблема решается за счет ограничения размера кластера (максимум 4 Кбайта) Каждый элемент таблицы FAT (12, 16 или 32 бит) соответствует одному кластеру диска и характеризует его состояние: свободен, занят или является сбойным кластером (bad cluster).

• Если кластер распределен какому-либо файлу (т.е., занят), то соответствующий элемент FAT содержит номер следующего кластера файла;

• последний кластер файла отмечается числом в диапазоне FF8h - FFFh (FFF8h - FFFFh);

• если кластер является свободным, он содержит нулевое значение 000h (0000h);

• кластер, непригодный для использования (сбойный), отмечается числом FF7h (FFF7h)..

Таблица размещения файлов хранится сразу после загрузочной записи логического диска, ее точное расположение описано в специальном поле в загрузочном секторе.

Она хранится в двух идентичных экземплярах, которые следуют друг за другом. При разрушении первой копии таблицы используется вторая. Основной недостаток FAT - медленная работа с файлами. При создании файла работает правило - выделяется первый свободный кластер. Это ведет к фрагментации диска и сложным цепочкам файлов. Отсюда следует замедление работы с файлами.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: