2. Файловая система fat

план ответа: структура диска, структура системной области, таблица размещения файлов, кластер и его назначение.

Аббревиатура FAT (file allocation table) расшифровывается как «таблица размещения файлов». Элемент FAT определяет фактическую область диска, в которой хранится начало физического файла.

В файловой системе FAT логическое дисковое пространство любого логического диска делится на две области (рис. 4.6): системную область и область данных.

BR		Res Secs	--	Fat1	--	Fat2		RDir		Каталоги и файлы

Системная область Область данных

Рис. 4.6. Структура логического диска

Системная область логического диска создается и инициализируется при форматировании, а впоследствии обновляется при манипулировании файловой структурой. Область данных логического диска содержит файлы и каталоги, подчиненные корневому. Системная область состоит из следующих компонентов, расположенных в логическом адресном пространстве подряд:

• загрузочной записи (boot record, BR);

• зарезервированных секторов (reserved sector, ResSecs);

• таблицы размещения файлов (file allocation table, FAT);

• корневого каталога (root directory, RDir).

Таблица размещения файлов

Таблица размещения файлов является очень важной информационной структурой. Можно сказать, что она представляет собой карту (образ) области данных, в которой описывается состояние каждого участка области данных. Область данных разбивают на так называемые кластеры. Кластер представляет собой один или несколько смежных секторов в логическом дисковом адресном пространстве (точнее – только в области данных). В таблице FAT кластеры, принадлежащие одному файлу (некорневому каталогу), связываются в цепочки. Для указания номера кластера в системе управления файлами FAT-16 используется 16-битовое слово, следовательно, можно иметь до 2¹⁶ = 65536 кластеров (с номерами от 0 до 65535).

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 один или два сектора, а на жестких дисках — в зависимости от объема раздела.

Логическое разбиение области данных на кластеры как совокупности секторов взамен использования одиночных секторов имеет следующий смысл: прежде всего, уменьшается размер самой таблицы FAT; уменьшается возможная фрагментация файлов; ускоряется доступ к файлу, так как в несколько раз сокращается длина цепочек фрагментов дискового пространства, выделенных для него.

Однако слишком большой размер кластера ведет к неэффективному использованию области данных, особенно в случае большого количества маленьких файлов. Поэтому в современных файловых системах (к ним, прежде всего, следует отнести HPFS, NTFS, FAT32 и некоторые другие, поддерживаемые ОС семейства UNIX) размеры кластеров ограничиваются (обычно — от 512 байт до 4 Кбайт).