Проведите обзор файловых систем (общая информация и fat)
Файлы являются логическими информационными блоками, создаваемыми процессами. Файлами управляет операционная система. Структура файлов, их имена, доступ к ним, их использование, защита, реализация и управление ими являются основными вопросами разработки операционных систем.
С позиции пользователя наиболее важным аспектом файловой системы является ее представление, то есть что собой представляет файл, как файлы именуются, какой защитой обладают, какие операции разрешено проводить с файлами.
Файловые системы хранятся на дисках. Большинство дисков может быть разбито на один или несколько разделов, на каждом из которых будет независимая файловая система. Сектор 0 на диске называется главной загрузочной записью (MBR) и используется для загрузки компьютера.
В конце MBR содержится таблица разделов. Из этой таблицы берутся начальные и конечные адреса каждого раздела. Один из разделов в этой таблице помечается как активный. При загрузке компьютера BIOS (базовая система ввода-вывода) считывает и выполняет MBR. Первое, что делает программа MBR, — находит расположение активного раздела, считывает его первый блок, который называется загрузочным, и выполняет его. Программа в загрузочном блоке загружает операционную систему, содержащуюся в этом разделе. Во всем остальном, кроме того, что раздел начинается с загрузочного блока, строение дискового раздела значительно различается от системы к системе.
Первым элементом является суперблок. В нем содержатся все ключевые параметры файловой системы, которые считываются в память при загрузке компьютера или при первом обращении к файловой системе. Обычно в информацию суперблока включаются «магическое» число, позволяющее идентифицировать тип файловой системы, количество блоков в файловой системе, а также другая важная административная информация.
В некоторых файловых системах используются файловые блоки, отслеживающиеся через таблицу размещения файлов (FAT — file allocation table), содержащуюся в оперативной памяти. В файловой системе FAT дисковое пространство любого логического диска делится на две области:
1. системную область (создается и инициализируется при форматировании, а впоследствии обновляется при манипулировании файловой структурой)
2. область данных (содержит файлы и каталоги, подчиненные корневому)
Картой области данных является Таблица размещения файлов (File Allocation Table - FAT) Каждый элемент таблицы FAT (12, 16 или 32 бит) соответствует одному кластеру диска и характеризует его состояние: свободен, занят или является сбойным кластером (bad cluster).
— Если кластер распределен какому-либо файлу (т.е., занят), то соответствующий элемент FAT содержит номер следующего кластера файла;
— последний кластер файла отмечается числом в диапазоне FF8h - FFFh (FFF8h - FFFFh);
— если кластер является свободным, он содержит нулевое значение 000h (0000h);
— кластер, непригодный для использования (сбойный), отмечается числом FF7h (FFF7h).
Таким образом, в таблице FAT кластеры, принадлежащие одному файлу, связываются в цепочки. Таблица размещения файлов хранится сразу после загрузочной записи логического диска, ее точное расположение описано в специальном поле в загрузочном секторе.
Существуют три версии файловой системы, использующей FAT: FAT-12, FAT-16 и FAT32 в зависимости от разрядности дискового адреса. Еще есть exFAT, введенная для больших съемных устройств.
Атрибут |
FAT-12 |
FAT-16 |
FAT32 |
Используется для |
Маленьких жестких дисков |
От маленьких до больших жестких дисков |
От больших до очень больших жестких дисков |
Разрядность дискового файла |
12 бит |
16 бит |
28 бит |
Поддерживаемый размер кластеров |
От 512 б до 4Кб |
От 2 Кб до 32 Кб |
От 4 Кб до 32 Кб |
Наибольший объем диска |
16 Мб |
2 Гб |
2 Тб |