2. Файловая система fat

File Allocation Table (таблица размещения файлов) – линейная табличная структура со сведениями о файлах. В файловой системе FAT логическое дисковое пространство любого логического диска делится на две области: системную область и область данных. Системная область создается и инициализируется при форматировании и состоит из следующих компонент, расположенных друг за другом (рис.1):

1. Загрузочная запись (boot record – BR);

2. Зарезервированные сектора (reserved sector – RS);

3. Таблицы размещения файлов (FAT);

4. Корневой каталог (root directory – Rdir).

Таблица размещения файлов

Она представляет карту области данных, в которой описывается состояние каждого участка области данных. Область данных разбивают на кластеры. Кластер – это один или несколько смежных секторов в логическом адресном пространстве области данных. В таблице FAT кластеры, принадлежащие одному файлу (или некорневому каталогу), связываются в цепочки. Для указания номера кластера в FAT-16 используется 16-битовое слово, следовательно, можно иметь до 2¹⁶ = 65536 кластеров (с номерами от 0 до 65535). В FAT – 32 в 32-битовом слове фактически учитывается только 28 разрядов, поэтому количество кластеров не может превышать 2²⁸ = 268 435 456.

Кластер – это минимальная адресуемая единица дисковой памяти, выделяемая файлу (или некорневому каталогу). Файл или каталог занимает целое число кластеров. Последний кластер при этом может быть задействован не полностью, что приведет к заметной потере дискового пространства при большом размере кластера. На дискетах кластер занимает 2 сектора, а на жестких дисках – в зависимости от объема раздела от 2 до 32 секторов. Слишком большой размер кластера ведет к неэффективному использованию дискового пространства, особенно в случае большого количества маленьких файлов.

Первый допустимый номер кластера всегда начинается с номера 2. Номера кластеров всегда соответствуют элементам таблицы размещения файлов.

Наглядно идею файловой системы FAT можно проиллюстрировать с помощью рис.2.

Directory Entry Начальный номер кластера

Начальный номер кластера записывается в элемент каталога (Directory Entry). Таблица FAT имеет столько элементов, сколько имеется кластеров на диске. В элемент таблицы FAT с номером, соответствующим номеру кластера цепочки, записывается номер следующего кластера цепочки. При форматировании диска в элементы FAT, соответствующие дефектным кластерам, записывается код F7. Свободные кластеры помечаются кодом 00. В элемент FAT, соответствующий последнему кластеру цепочки, записывается код FF.

Из рисунка видно, что файл с именем My_file.txt размещается, начиная с восьмого кластера. Цепочка кластеров для этого файла имеет вид:

8, 9, 0A, 0B, 15, 16, 17, 19, 1A, 1B, 1C, 1D

При выделении нового кластера для записи файла берется первый свободный кластер. Т.к. файлы в процессе работы изменяются, то это правило приводит к фрагментации файлов, т.е. данные одного файла могут располагаться не в смежных кластерах, образуя сложные цепочки. Это приводит к замедлению работы с файлами.

В связи с чрезвычайной важностью FAT она обычно хранится в двух идентичных экземплярах, второй из которых непосредственно следует за первым.

Для каждого файла и каталога в файловой системе хранится следующая информация: имя файла или каталога, атрибуты файла, резервное поле, время создания, дата создания, дата последнего доступа, зарезервировано, время последней модификации, дата последней модификации, номер начального кластера в FAT, размер файла.

Структура системы файлов является иерархической. Элементом каталога может быть такой файл, который сам, в свою очередь, является каталогом.