Вопрос 16. Файловая система fat. Структура диска. Файлы. Размещение файлов.

Организация диска: загрузочный сектор, 2 копии таблицы размещения файлов, корневой каталог, сектора данных. В FAT ровно столько записей, сколько кластеров на диске. Размер кластера – 16 бит. Если в FAT записан 0, то соответствующий кластер пуст. Любое другое значение FAT соответствует номеру следующего кластера FAT, за исключением FFF8, FFFF, которые определяют последний кластер в файле. FFF7 означает сбойный кластер. В секторах хранится информация об именах файлов, размерах, датах создания, модификация, ссылка на FAT для первого кластера. Длина записи файла – 16 бит. Если всего 500 кластеров, то размер FAT 516 бит. Если меньше 512 бит, то значение FFFF. 16 битами можно закодировать 65535 блоков, но не больше. Т.о., диск 32 Мбт.

Структура диска

1 физический сектор содержит:

Таблицу описания разделов и программу начальной загрузки, предназначенная для проверки таблиц разделов и передачу управления одному из них.

Таблица описания разделов содержит 4 элемента, каждый равен 16 байтам.

Разделы расположены в обратном порядке со следующим смещением: 1ВЕ, 1СЕ, 1DЕ, 1ЕЕ. Со смещения 1FF расположен код АА55, который является подписью таблицы разделов. Каждый 16-байтовый код содержит следующую информацию:

Смещение 01 бт – индикатор начальной загрузки

Смещение 1 бт – признак …….

Смещение 21 бт – начальный сектор

Смещение 31 бт – начальный цилиндр

Смещение 41 бт – системный индикатор

Смещение 51 бт – признак конца

Смещение 61 бт – конечный сектор

Смещение 71 бт – конечный цилиндр

Смещение 84 бт – начальный сектор …..

Смещение 04С бт –количество секторов на диске

Т.о. можно разбить на логические диски.

Формат входа каталога

Структура:

имя (с 0 до 0В)

атрибуты (0В-0С)

резерв (0С-16)

время (16-18)

дата (18-1А)

начальный кластер (1А-1С)

размер файла (1С-1F)

Поле атрибутов (1 байт):

0 бит – постоянный файл

1 бит – скрытный

2 бит – системный

3 бит – метка тома

4 бит – подкаталог

5 бит – архивный

6 и 7 бит – резерв

Формат поля времени (2 байта):

0-4 бит – 2-хсекундное превращение значения от 0 до 29

4-10 бит – минуты от 0 до 59

10-15 бит – часы от 0 до 23

Формат поля даты (2 байта):

0-4 бит – день от 0 до 31

4-10 бит – месяц с 1 по 12

10-15 бит – год относительно 1980

Вопрос 17. Файловые системы hpfs и ntfs. Структура диска. Файлы. Размещение файлов.

Файловая система HPFS Первые 16 секторов HPFS составляют загрузочный блок. Сектор 16 называется «суперблок». Он содержит информацию о файловой системе в целом (номер раздела, указатель на корневой каталог, счетчик элемента каталога, дата последней проверки и использования раздела, дату последнего процесса дефрагментации, указать на список испорченных файлов, таблицу дефектных секторов и список доступных секторов). Сектор 17 – «запасной блок». Содержит: указатель на список секторов, которые можно использовать для горячего исправления ошибок; счетчик доступных секторов для горячего исправления; указатель на резерв свободных блоков, которые применяются для управления деревьев. «Грязный флаг» – сообщение, было ли завершение предыдущего сеанса нормальным, либо по каким-либо причинам файлы не были закрыты. Если этот флаг обнаружен, запуск восстановления.

Во время форматирования раздела HPFS делит его на полосы по 8 Мбайт. Каждая полоса имеет таблицу объемом 2 кБайт, которая показывает, какие сектора заняты, а какие свободны.

Файловая система NTFS Размер файловой системы не ограничен. Если при установке NT указать раздел «NTFS», NT предложит 4 Гб, т.к. не знает, оставим ли мы предыдущую файловую систему, либо эту. Потом при необходимости преобразовывает. Все полезное место на диске делится на кластеры от 512 б до 64 кб. Стандарт – 4 кб. При установке либо сразу диск NTFS, либо потом преобразуем, либо изменяем разделы. Диск NTFS условно делится на: первые 12 % диска отводится по MFT зону (главная файловая таблица), остальное место под файлы. MFT зона всегда содержится пустой для того, чтобы сам глобальный файл MFT не фрагментировался. В логической середине диска хранится зеркальная копия MFT. Каждый элемент системы, в том числе и MFT, является файлом. MFT – файл представляет собой центральный каталог всех остальных файлов диска и самого себя. MFT делится на записи фиксированного раздела 1 кб, каждая запись соответствует какому-либо файлу. Первые 16 файлов носят служебный характер и не доступны системе. Они называются мета – файлы, причем самый первый MFT. Первые 16 элементов имеют на диске фиксированное значение. Копии первых трех файлов (MFT) находятся в логической середине диска, остальные – где угодно в пределах MFT – зоны. Их местоположение определяют с первого файла. Первые 16 файлов носят служебный характер, их название начинается с «$», стандартными средствами получить информацию о них нельзя, «$» не видно.

Файлы: $ MFT – сам MFT; $ MFT mirr – копии в середине логического диска; $ Log File – журнал поддержки журналирования; $ VO 1 VME – служебная информация, метка тома, версия файловой системы; $ Attr Del – список стандартных атрибутов файлов на диске; $ – корневой каталог; $ Bit map – карта свободного места (всего тома); $ BOOT – загрузочный сектор; $ QVOTA – файл, в котором записаны права пользователя на использование дискового пространства (в NT это не действует, только в XP); $ Up case – файловые таблицы соответствия с заглавных и прописных букв в именах файла на томе.

Понятие «файл» включает в себя непосредственно запись MFT (в ней хранится вся информация о файле, за исключением собственных данных), имя файла, его размер, размещение на диске.

Если одной записи (1 кб) мало, в MFT для файла, то могут использоваться несколько записей, причем они располагаются необязательно смежно. Файлы небольшого размера могут храниться непосредственно в MFT – файле.

Каталог представляет из себя специальный файл, хранящий ссылки на другие файлы. Внутренний системный каталог – двоичное дерево по аналогии с HPFS. NTFS является отказоустойчивой системой, которая может привести себя в нормальное состояние при любых сбоях. NTFS основана на понятии транзакции – действие, совершаемое цели­ком и полностью, либо не совершаемое совсем.

NTFS поддерживает сжатые файлы. Сжатие осуществляется блоками по 16 кластеров. Если есть NTFS, выбираем целый диск и каталог и ставим «сжатие». Все последующие записи файла будут сжатыми.

Безопасность: Различные ограничения прав доступа к объектам; есть понятие «символическая ссылка» (к каталогу присваивается короткое имя и осуществляется переход к каталогу по короткому имени); с NT 5.0 шифрование файлов, алгоритм не очень хороший.

Фрагментация: Алгоритм MFT – зоны (12 %). Если есть 1 файл, занимающий остальные 88 %, то в MFT – зону писать данные не можем. MFT сжимается в 2 раза. Если и этого мало, то опять сжимается в 2 раза и т.д. Фрагментация присутствует всегда.

В NT есть стандартные функции API для дефрагментации. Данные функции имеют ограничения – за один раз перемещают не менее 16 кластеров, они начинаются с позиции, кратной 16. В свободное место, меньшее 16 кластеров, ничего записать нельзя, используя дефрагментацию. При перемещении фрагментация, если не может, будет оставаться временно не занятое место (от 1 до 16 кластеров). При ошибке поведение системы не предсказуемо. При заполнении диска более, чем на 80 %, фрагментация возрастает по геометрической прогрессии.

Алгоритм свободного времени: При выполнении любой записи NT берет размер, заполняет до упора – сначала записываются большие, затем малые фрагменты. Фрагментация всегда появляется.