Кластер

Хотя острота проблемы с кластеризацией пропала, особенно с внедрением NTFSмы должны понимать откуда она возникла.

Сейчас мы узнаем, откуда эти кластеры берутся. Мы работаем с файлами, имею­щими имена, записанные символами (обычными человеческими буквами). Компьютер пере­водит эти имена в числовые адреса секторов с помощью таблицы размещения файлов. Этим занимается неоднократно упомянутая нами операционная система. Конечно, каждая система делает это по-разному, но до последнего времени все операционные системы, работающие на компьютерах платформыIBMPC, выра­жали адрес шестнадцатиразрядным числом, поскольку в таблицах размещения файлов на запись адреса каждого сектора зарезервировано 2байта.

Имея 16двоичных разрядов, можно задать 65536разных адресов (2¹⁶). При такой системе на диск можно записать 65536различных файлов, и у каждого будет свой уникальный адрес. В те годы, когда размеры жестких дисков не превышали 32мегабайта, это было очень неплохо. Сегодня средний размер жест­кого диска вырос в сто раз, а количество уникальных адресов для записи файлов осталось тем же, каким было. Предельный размер диска, к какому вообще в принципе может адресоваться операционная система, работающая с 16-разрядной FAT-таблицей,сегодня составляет 2Гбайт. А если мы поделим этот размер на 65536адресов, то полу­чим, чтоминимально адресуемое пространство жесткого диска составляет32Кбайт. Эта единица и называетсякластером.

Поскольку кластер —этоминимальное адресуемое дисковое пространство, значит, ни один файл не может занимать меньше места, чем составляет кластер. На больших дисках файл, имеющий размер 1байт, займет все 32Кбайт. То же произойдет и с файлом длиной 2байта и т. д. Если файл имеет размер32,1Кбайт, он займет два кластера, то есть все 64Кбайт. Даже дляFAT32 при размере диска 32 Гбайт величина кластера все еще остается большой – 16 Кбайт. Потери от кластеризации жестких дисков составляют огромную величину, в отдельных случаях достигающую 40%их объема.

Методы борьбы с кластеризацией

Как уже упоминалось, логическая структура ЖД довольно сложна: дорожки, цилиндры, сектора, которые группируются в кластеры. Реализуется логическая структура на самом диске с помощью технологической операции – форматирование.

Форматирование ЖД выполняется в три этапа:

• форматирование низкого уровня (физическое);

• разбиение диска на разделы;

• форматирование высокого уровня (логическое).

Форматирование низкого уровня – дорожки диска разбиваются на секторы (512 байт данных каждый), приписываются заголовок – преамбула (Headerилиpreamble), концевик, в котором содержится код проверки (Trailer), т.е. добавляется служебная информация, полная емкость сектора становится равной 571 байт.

Разбиение диска на разделы –проводится в том случае, когда на одном ПК предполагается использовать несколько ОС.

Форматирование высокого уровня –операционная система создает структуры для работы с файлами и данными, собственно ФВУ не столько форматирование, сколько создание оглавления диска и таблицы размещения файловFAT(FileAllocationTable).

Самый простой метод борьбы с кластеризацией —разбиение жесткого диска на разделы (логические диски). Эту операцию производят перед логическим форматирова­нием диска. Для разбиения жесткого диска на разделы применяют программуFDISK.EXEдляFAT, которая является приложениемMS-DOS, но поставляется и в составеWindows 95,и в составеWindows 98 или Partition Magic для NTFS (W.200 и W.XP).При разбиении жесткого диска на несколько логических дисков каждый вновь образующийся диск имеет собственную структуру и свою таблицу размещения файлов, поэтому чем меньше размеры полученных логических дисков, тем мень­ше и размеры их кластеров.

Начиная с WindowsNTбыстро прогрессируетNTFS(NTFileSystem). В этой файловой системе длина имени файла может быть до 255 символов. Имена написаны в кодеUnicode, благодаря чему люди в разных странах, где не используется латинский алфавит, могут писать имена файлов на их родном языке. Самое главное в этой системе размер кластера может быть задан вручную, независимо от объема диска.

Дефрагментация дисков – операционная система не всегда располагает информацию файлов и папок в одном непрерывном пространстве. Фрагменты данных могут находится в различных кластерах ЖД, более того, при удалении файлов освобождающееся дисковое пространство становится фрагментированным. Это существенно влияет на производительность файловой системы. Для решения этой проблемы применяетсяDisk Defragmenter (Дефрагментация диска). В процессе дефрагментации кластеры диска организуются таким образом, чтобы файлы, папки и свободное пространство по возможности располагались равномерно. В результате значительно повышается производительность файловой системы.