20. Понятие каталогов в файловых системах

Каталог — это специальный файл, в теле которого содержатся записи, указывающие на файлы и подкаталоги, логически находящиеся в данном каталоге. Физическое же размещение файлов никак не связано с их логическим расположением в каталогах и подкаталогах. Во всех IBM-совместимых компьютерах структура каталогов имеет иерархическую структуру, т. е. каждый каталог может содержать в себе еще один или несколько каталогов, которые могут содержать файлы или быть пустыми. Требования к имени каталогов такие же, как и к файлам.

Корневой каталог — фактически это и есть диск (раздел), так как корневой каталог содержит в себе абсолютно все пользовательские файлы, начиная от файлов, которые создаются операционной системой при установке, заканчивая различными файлами, которые создаются пользователем в процессе работы на компьютере. Его название может состоять из 11 символов латинского или национального начертания, а также из цифр и любых допустимых символов. Имя корневого каталога и метка тома — это одно и то же. Имя задается либо при форматировании диска, либо в любой другой момент (в свойствах диска).

Корневой каталог в FAT16 представлял собой 32-байтную структуру, которая содержала следующую информацию:

1. имя файла – 8 байт,

2. тип файла (расширение) – 3 байта,

3. атрибуты – 1 байт, пользователю доступны 4 бита,

4. неиспользуемая область – 10 байт,

5. время создания файла – 2 байта,

6. дата создания файла – 2 байта,

7. начальный кластер файла (номер строки в FAT) – 2 байта,

Запись короткого имени в FAT32:

1. имя файла – 8 байт,

2. тип файла – 3 байта,

3. атрибуты – 1 байт,

4. неиспользуемая область – 2 байта,

5. время создания файла – 2 байта,

6. дата создания файла – 2 байта,

7. дата последнего доступа – 2 байта,

8. старшее слово номера начального кластера – 2 байта,

9. дата последней модификации файла – 2 байта,

10. время последней модификации файла – 2 байта,

11. младшее слово номера начального кластера – 2 байта,

12. размер файла – 4 байта.

Запись длинного имени в FAT32:

1. байт следования – 1 байт,

2. 5 символов имени файла – 10 байт,

3. атрибуты – 1 байт,

4. неиспользуемая область – 2 байта,

5. 6 символов имени файла – 12 байт,

6. просто 2 байта (равны 0),

7. 2 символа имени файла.

Байт следования содержит порядковый номер записи в имени файла (первые 5 бит) и бит завершения (7й бит). Бит завершения равен 0, если это последняя запись, и 1, если есть продолжение. Биты 6 и 8 не используются.

Максимальная длина имени файла – 254 символа.

Запись длинного имени создается всегда, даже если длина имени менее 8 символов.

Запись короткого имени хранится в кодировке ASCII, длинного имени – в кодировке Unic

21. Понятие сектор,кластер.

Сектор – часть пространства физического диска. Жесткий диск представляет собой набор пластин. Пластины разбиваются на дорожки, а дорожки, в свою очередь – на сектора.

В начале каждого сектора располагается заголовок (prefix), по которому определяется начало сектора и его номер. В конце каждого сектора (suffix) находится контрольная сумма, которая используется для контроля целостности данных.

Кластер представляет собой один или несколько смежных секторов в логическом дисковом адресном пространстве (точнее — только в области данных). Кластер — это минимальная адресуемая единица дисковой памяти, выделяемая файлу (или некорневому каталогу). Кластеры введены для того, чтобы уменьшить количество адресуемых единиц в области данных логического диска. Каждый файл занимает целое число кластеров. Последний кластер при этом может быть задействован не полностью, что при большом размере кластера может приводить к заметной потере дискового пространства. На дискетах кластер занимает один или два сектора, а на жестких дисках его размер зависит от объема раздела

Вначале кластер состоял из 4х блоков, таким образом, количество адресуемого пространства составило 128 Мб. Позднее появились кластеры динамически изменяемого размера. Размер кластера зависит от размера раздела или диска. Специальный байт хранит информацию о размере кластера. Так как в байте 8 бит, то в кластере может быть максимум 27 блоков, т. е. максимальный размер кластера 64 Кб.

Потери дискового пространства возникают из-за кластерной организации. Например, если кластер 4 Кб, а файл занимает 5 Кб, то он будет записан в 2 кластера. Таким образом, на диске он займет 8 Кб, т.е. 3 Кб будут потеряны. Средние потери дискового пространства в FAT16 составляют половину размера кластера.

Фрагментация файла возникает, когда файл, которому требуется несколько кластеров, не может быть записан в смежные кластеры. В этом случае кластеры одного файла могут находиться далеко друг от друга, и много времени будет тратиться на перемещение головок, что существенно замедляет работу жесткого диска.