11

В ведение в операционные системы

Модуль 3 Примеры физической организации фс

Любая ФС имеет собственную структуру хранения файлов, влияющую на быстродействие и надежность хранения. Скорости чтения и записи у любой ФС одинаковы (если файлы хранятся в незашифрованном и несжатом виде).

Физическая организация фс iso 9660

Принята она была в 1988 году для того, чтобы любой CD-ROM можно было прочесть на любом компьютере.

В данной системе отсутствуют структуры учета свободного места, так как CD в то время был не перезаписываемым.

Вместо цилиндров на CD непрерывная спираль, на которой последовательно размещают все файлы и служебная информация. Поиск поперек спирали возможен.

Спираль разбита на логические блоки по 2352 байт. Полезная нагрузка в блоке составляет 2048 байт. В музыкальных дисках 1 секунда содержит 75 блоков.

Структура диска:

1. 16 блоков общего назначения (для загрузчика и др. информации).

2. Основной дескриптор тома (содержит общую информацию о CD. Это идентификаторы системы, тома, дескриптор корневого каталога, по которому можно найти всю остальную информацию).

3. Данные.

Максимальная глубина вложенности каталогов – 8.

Длина имен: 8.3.

Расширения

Ввиду того, что ISO 9660 содержит слишком много ограничений, разные компании вводили свои расширения. Например компания Microsoft ввела расширение “Joliet”.

Основные расширения, содержащиеся в Joliet:

1. Длинные имена файлов (до 64 символов в первом расширении, и 128 во втором расширении для Unicode, так как символы Unicode занимают 2 байта).

2. Набор символов Unicode.

3. Глубина вложенности каталогов более 8.

4. Имена каталогов с расширениями (в стандартной ISO 9660 имя каталога ограничено 8 символами).

Наряду с Joliet существуют и другие расширения. Например «Рок-Ридж» (Rock-Ridge). Ее ввели пользователи сообщества Unix, для того, чтобы и Unix была представлена на CD-ROM.

Несмотря на то, что ФС на CD-ROM содержат расширения, они видны для ОС, предназначенных только для них. Во всех остальных случаях CD-ROM воспринимается как обычный.

Физическая организация fat

Существует несколько разновидностей FAT, отличающихся разрядностью индексных указателей. Это FAT12, FAT16 и FAT32. Все они относятся к классу «простых» ФС.

В файловой системе FAT12 используются 12-разрядные ( - битные) указатели и логический диск ограничен 4 мегабайтами, что позволяет поддерживать до 4096 кластеров в области данных диска..

Размер FAT – всегда фиксированная часть объема логического диска, так как каждые ее 2 байта в 16 или 32 разрядах представляют собой маленькую копию диска.

В FAT16 — 16-разрядные указатели для 65 536 кластеров Максимальный логический диск - 4 Гб. Максимальный размер файла - 2 Гб.

В FAT32 — 28-разрядные для поддержки более чем 4 миллиардов кластеров (где еще 4???). Максимальный размер файла – 4 Гб. Максимальный размер раздела FAT32 — 2³² кластеров по 32 Кбайт - до 2 Тбайт.

Логический раздел с форматом FAT, состоит из следующих областей:

1. Загрузочный сектор содержит программу начальной загрузки операционной системы. Вид этой программы зависит от типа OC, которая будет загружаться из этого раздела.

2. Основная копия FAT содержит информацию о размещении файлов и каталогов на диске.

3. Резервная копия FAТ

4. Корневой каталог занимает фиксированную область размером в 32 сектора (16 Кбайт), что позволяет хранить 512 записей о файлах и каталогах, так как каждая запись каталога состоит из 32 байт. Это ограничение на число файлов и каталогов в корневом каталоге.

5. Область данных предназначена для размещения всех файлов и всех каталогов, кроме корневого каталога

Файловая система FAT поддерживает два типа файлов:

1. Обычный файл

2. Каталог.

В качестве минимальной адресуемой единицы дискового пространства использует кластер.

Таблица FAT (как основная копия, так и резервная) состоит из массива индексных указателей, которые могут принимать следующие значения:

1. Кластер свободен (не используется) (код в 16-ричной системе?) Индексные указатели отображают каждый кластер логического диска, то есть FAT – это маленькая копия всего диска.

2. Кластер используется файлом (код?) и не является последним кластером файла; в этом случае индексный указатель содержит номер следующего кластера файла.

3. Последний кластер файла (код в 16-ричной системе?).

4. Дефектный кластер (код в 16-ричной системе?).

5. Резервный кластер (код в 16-ричной системе? Зачем он?).

Резервная копия FAT может быть полезна только в том случае, когда секторы основной памяти оказываются физически поврежденными и не читаются.

Используемый в FAT метод хранения адресной информации о файлах не отличается большой надежностью — при разрыве списка индексных указателей в одном месте, например из-за сбоя в работе программного кода ОС по причине внешних электромагнитных помех, теряется информация обо всех последующих кластерах файла.

Так как Fat 32 не кэширует все таблицы (они слишком большие), то при последовательном R/W она проигрывает в скорости Fat 16 в полтора раза!!!! Зато возможны большие кластеры, которые увеличивают скорость копирования, но приводят к потере дискового пространства за счет внутренней фрагментации.