Файлові системи vfat і fat32.

Однією з найважливіших характеристик вихідної FAT було використання імен файлів формату «8.3», у якому 8 символів приділяється на вказівку імені файлу і 3 символи - для розширення імені. До стандартного FAT (мається на увазі насамперед реалізація FAT16) додалися ще два різновиди, використовувані в широко розповсюджених операційних системах Microsoft (конкретно - у Windows 95 і Windows NT): VFAT (віртуальна FAT) і FAT32, використовувана в одній з редакцій ОС Windows 95 і Windows 98. Нині ця файлова система (FAT32) підтримується і такими ОС, як Windows Millennium Edition, і всіма ОС сімейства Windows 2000. Є реалізації систем керування файлами для FAT32, Windows NT і ОС Linux.

Файлова система VFAT уперше з'явилася в Windows for Workgroups 3.11 і була призначена для виконання файлового введення/виведення в захищеному режимі. З виходом Windows 95 у VFAT додалася підтримка довгих імен файлів (long file name, LFN). Проте VFAT зберігає сумісність з вихідним варіантом FAT; це означає, що поряд з довгими іменами в ній підтримуються імена формату «8.3», а також існує спеціальний механізм для перетворення імен «8.3» у довгі імена, і навпаки. Саме файлова система VFAT підтримується вихідними версіями Windows 95, Windows NT 4. При роботі з VFAT вкрай важливо використовувати файлові утиліти, що підтримують VFAT взагалі і довгі імена зокрема. Справа в тім, що більш ранні файлові утиліти DOS запросто модифікують те, що здається їм вихідною структурою FAT. Це може привести до втрат чи псування довгих імен з таблиці FAT, підтримуваної VFAT (чи FAT32). Отже, для томів VFAT необхідно користуватись файловими утилітами, що розуміють і зберігають файлову структуру VFAT.

У вихідній версії Windows 95 основною файловою системою була 32-розрядна VFAT. VFAT може використовувати 32-розрядні драйвери захищеного режиму чи 16-розрядні драйвери реального режиму. При цьому елементи FAT залишаються 12- чи 16-розрядними, тому на диску використовується та ж структура даних, що й у попередніх реалізаціях FAT. VFAT обробляє всі звертання до жорсткого диска і використовує 32-розрядний код для всіх файлових операцій з дисковими томами.

Основними недоліками файлових систем FAT і VFAT є великі втрати на кластеризацию при великих розмірах логічного диска й обмеження на сам розмір логічного диска. Це привело до розробки нової реалізації файлової системи з використанням тієї ж ідеї використання таблиці FAT. Тому в Microsoft Windows 95 OEM Service Release 2 (ця версія Windows 95 часто називається Windows 95 OSR2) на зміну системі VFAT прийшла файлова система FAT32. FAT32 є цілком самостійною 32-розрядною файловою системою і містить численні удосконалення і доповнення в порівнянні з попередніми реалізаціями FAT.

Принципова відмінність полягає в тім, що FAT32 набагато ефективніше витрачає дисковий простір. Насамперед, система FAT32 використовує кластери меншого розміру в порівнянні з попередніми версіями, що обмежувалися 65535 кластерами на том (відповідно, зі збільшенням розміру диска приходилося збільшувати і розмір кластерів). Отже, навіть для дисків розміром до 8 Гбайт FAT32 може використовувати 4-кілобайтні кластери. У результаті в порівнянні з дисками FAT16 заощаджується значний дисковий простір (у середньому 10-15%).

FAT32 також може переміщати кореневий каталог і використовувати резервну копію FAT замість стандартної. Розширений завантажувальний запис FAT32 дозволяє створювати копії критичних структур даних; це підвищує стійкість дисків FAT32 до порушень структури FAT у порівнянні з попередніми версіями. Корнєвий каталог у FAT32 представлений у виді звичайного ланцюжка кластерів. Отже, кореневий каталог може знаходитися в довільному місці що знімає обмеження, що раніше діяло, на розмір кореневого каталогу (512 елементів).

Windows 95 OSR2 і Windows 98 можуть працювати і з розділами VFAT, створеними Windows NT. To, що говорилося раніше про використання файлових утиліт VFAT з томами VFAT відноситься і до FAT32. Оскільки колишні утиліти FAT (для FAT32 у цю категорію входять обидві файлові системи, FAT і VFAT) можуть зашкодити чи знищити важливу службову інформацію, для томів FAT32 не можна користуватись ніякими файловими утилітами, крім утиліт FAT32. Крім підвищення ємкості FAT до величини в 4 Тбайт, файлова система FAT32 вносить ряд необхідних удосконалень у структуру кореневого каталогу. Попередні реалізації вимагали, щоб вся інформація кореневого каталогу FAT знаходилася в одному дисковому кластері. При цьому кореневий каталог міг містити не більш 512 файлів. Необхідність представляти довгі імена і забезпечити сумісність з колишніми версіями FAT привела розроблювачів компанії Microsoft до компромісного рішення: для представлення довгого імені вони стали використовувати елементи каталогу, у тому числі і кореневого. Розглянемо спосіб представлення в VFAT довгого імені файлу (мал. 10.9).

Рис. 10.9. Елементи каталогів для FAT, VFAT і FAT32.

Перші одинадцять бітів елемента каталогу DOS використовуються для збереження імені файлу. Кожне таке ім'я розділяється на дві частини: у перших восьми байтах зберігаються символи власне імені, а в останніх трьох — символи так званого розширення з допомогою якого реалізуються механізми визначених типів. Були уведені відповідні системні угоди, і файл; визначеного типу необхідно (бажано) іменувати з обговореним розширенням. Наприклад, файли, що виконуються з розширенням СОМ визначають двійкову програму, що виконується, з найпростішою односегментною структурою. Більш складні програми мають розширення ЕХЕ. Визначено розширення для великої кількості типів файлів, і ці розширення використовуються для асоційованого запуску оброблюючих файли програм.

Якщо ім'я файлу складається менш ніж з восьми символів, то в елементі каталогу воно доповнюється символами пропуску, щоб цілком заповнити усі вісім байтів відповідного поля. Аналогічно і розширення може містити від нуля до трьох символів. Інші (незаповнені) позиції в елементі каталогу, що визначає розширення імені файлу, заповнюються символами пропуску. Оскільки при роботі з ім'ям файлу враховуються всі одинадцять вільних місць, то необхідність у відображенні крапки, що звичайно вводиться між ім'ям файлу і його розширенням, відпадає. В елементі каталогу вона просто припускається.

У дванадцятому байті елемента каталогу зберігаються атрибути файлу. Шість з восьми зазначених розрядів використовуються DOS.

У назву файлової системи NTFS входять слова «New Technology», тобто «нова технологія». Дійсно, NTFS містить ряд значних удосконалень і змін, що істотно відрізняють її від інших файлових систем. З погляду користувачів, файли як і раніше зберігаються в каталогах (часто званих «папками» чи фолдерами в середовищі Windows). Однак у NTFS на відміну від FAT робота на дисках великого обсягу відбувається набагато ефективніше; є засоби для обмеження в доступі до файлів і каталогів, введені механізми, що істотно підвищують надійність файлової системи, зняті багато обмежень на максимальну кількість дискових секторів і/чи кластерів.