Файловые системы. Понятие раздела. Структура тома.
Том - отформатированный основной раздел или отформатированный логический диск, созданный на дополнительном разделе, которому присвоено имя.
Разбиение диска на разделы
Логическая структура жесткого диска, состоящая из двух разделов: один основной (первичный) и один дополнительный (расширенный).
Загрузка ОС
Для загрузки любой ОС на жестком диске необходимо наличие основной загрузочной записи MBR (Master Boot Record).
Запись располагается в первом секторе жесткого диска. Этот сектор создается при разбиении диска на разделы.
Основная загрузочная запись MBR содержит:
программу Master Boot Code (основной загрузочный код);
сигнатуру диска - уникальное число, позволяющее ОС однозначно определить данный диск;
таблицу разделов.
Master Boot Code – программа, которая выполняет следующие действия:
ищет активный раздел в таблице разделов (активным разделом может быть только основной раздел);
ищет начальный сектор активного раздела – Boot Sector (загрузочный сектор);
загружает копию загрузочного сектора из активного раздела в память;
передает управление исполняемому коду из загрузочного сектора, который запускает ОС
.
Загрузочный сектор
Boot Sector (BS)
создается при форматировании тома;
располагается в первом секторе каждого тома;
является структурой, обеспечивающей загрузку ОС.
BS содержит исполняемый код (программу), а также данные, которые используются в этой программе (информация о файловой системе данного тома).
Таблица разделов
Таблица разделов – это 64-байтовая структура, используемая для определения типа и местоположения разделов на жестком диске.
Содержимое данной структуры унифицировано и не зависит от ОС.
Информация о каждом разделе занимает 16 байт.
Таблица разделов содержит информацию о головках, дорожках и секторах раздела, общее количество секторов в разделе и т. п.
В современных компьютерах используется таблица разделов GUID.
Данная таблица позволяет:
создавать до 128 разделов на одном диске;
обеспечивает поддержку томов размером до 18 Эб;
допускает наличие основной и резервной таблиц разделов;
поддерживает уникальные коды дисков и разделов.
Такие диски получили название GPT- диски (формат GUID Partition Table ).
Возможно преобразование диска с основной загрузочной записью в диск с таблицей разделов с кодами GUID.
Файловая система
Общая структура, определяющая в операционной системе наименование, сохранение и размещение файлов. Различными типами файловых систем являются системы NTFS, FAT и FAT32.
Структура тома в файловой системе FAT
Первоначально операционные системы Windows использовали файловую систему FAT16. Начиная с ОС Windows 98 стала использоваться система FAT32.
Для указания номера кластера в файловой системе FAT32 используется 32-разрядное слово, в котором учитываются фактически только 28 разрядов, следовательно, можно иметь до 228 = 268 435 456 кластеров (с номерами от 0 до 268 435 455).
Номера кластеров соответствуют элементам таблицы размещения файлов.
В файловой системе FAT дисковое пространство любого логического диска делится на две области: системную область и область данных.
BR |
RSec |
… |
FAT1 |
FAT2 |
RDir |
|
Каталоги и файлы |
Системная область |
Область данных |
||||||
Системная область логического диска создается и инициализируется при форматировании, а в последующем обновляется при работе с файловой структурой.
В системную область входят следующие компоненты:
загрузочная запись BR (Boot Record);
зарезервированные секторы ResSec (Reserved Sectors);
таблицы размещения файлов FAT (File Allocation Table);
корневой каталог RDir (Root Directory).
Загрузочная запись для диска с FAT32 занимает три сектора. Резервная загрузочная запись располагается, как правило, в секторах 7–9.
Первый сектор загрузочной записи – это Boot Sector.
Загрузочная запись содержит поля со следующей информацией:
размер сектора;
число секторов в кластере;
число секторов на дорожке;
номер кластера для первого кластера корневого каталога;
номер сектора с резервной копией загрузочного сектора и др.
Число зарезервированных секторов, для FAT32 равно 32.
Таблица размещения файлов FAT
FAT – это простая таблица, в которой указываются:
непосредственно адресуемые участки логического диска, отведенные для размещения в них файлов или их фрагментов;
свободные области дискового пространства;
дефектные области диска.
Таблица FAT хранится в двух идентичных экземплярах (FAT 1 и FAT 2), второй из которых непосредственно следует за первым.
Обновляются таблицы FAT одновременно.
Если первый экземпляр таблицы FAT по каким-либо причинам окажется испорченным, то произойдет обращение ко второму экземпляру.
Каталоги и файлы
Корневой каталог RDir включает описание файлов, их имена, типы, даты создания и изменения, атрибуты, указатель на первый кластер файла.
Область данных логического диска содержит обычные файлы и файлы-каталоги.
Область данных, в отличие от системной области, доступна через пользовательский интерфейс операционной системы.
В файловой системе FAT файлы и папки имеют следующие свойства: имя, дата создания, время создания, размер в байтах.
Полное имя файла состоит из имени и расширения имени или типа файла.
Имя файла может содержать от 0 до 255 символов.
Тип файла отделяется от имени точкой и состоит из трех символов.
Тип файла позволяет идентифицировать файл по назначению или по принадлежности приложению, в котором данный файл был создан.
Примеры типов файлов:
com – исполняемый файл;
exe – исполняемый файл (запускает приложение);
bat – командный файл;
sys – системный файл (часть ОС);
tmp – временный файл, подлежит удалению;
txt – текстовый файл (создан в программе “Блокнот”);
xls – файл создан в MS Excel;
doc – файл создан в MS Word;
bmp – файл создан в Paint;
mdb – файл создан в MS Access.
К свойствам файла относятся также специальные атрибуты, которые обозначаются буквами латинского алфавита. В системе FAT используются следующие атрибуты:
A – архивный (Archive). Установка атрибута означает, что файл резервировался после своего последнего изменения;
H – скрытый (Hidden), т. е. ОС не включает файл в листинг каталога;
S – системный (System), т. е. файл является частью ОС;
R – только для чтения (Read Only). Установка атрибута означает, что файл нельзя изменить или удалить.